單層球面網殼結構地震概率風險評估研究.pdf

1、以基于性態(tài)的抗震設計思想為基礎、以力學分析與經濟學理論為工具、以減小結構生命周期總投資為主要目標的結構地震概率風險評估,代表了當前抗震應用研究的主要發(fā)展方向。在多高層等普通建筑結構以及橋梁結構領域,地震概率風險評估方法及應用的研究已經取得了較為豐富的理論成果,在一些結構抗震設計規(guī)范中也有所體現。但是,大跨空間結構的地震行為及強震破壞機理更為復雜并具有自身特點,多高層結構的研究成果并不適用;且由于大跨空間結構往往是一個地區(qū)或城市的地標性建

2、筑,具有重要的社會意義與經濟價值,開展其在地震作用下的風險評估理論研究、為準確評估地震風險或為初始建設投資提供決策依據,顯得尤為迫切。本文以大跨空間結構的一種典型形式——凱威特型單層球面網殼結構為研究對象,進行了地震易損性以及風險評估研究,主要研究內容及成果如下:
　　(1)單層球面網殼結構在地震作用下的參數敏感性
　　統(tǒng)計歸納了與單層球面網殼在地震作用下結構響應相關的各結構參數的概率分布模型,包括鋼材屈服強度、彈性模量、泊

3、松比,桿件管徑和壁厚以及屋面荷載等。為減少地震易損性分析中需考慮的隨機性因素,對網殼結構的各結構參數進行了敏感性分析。以結構的最大位移及塑性發(fā)展深度等典型結構響應為評價指標,確定了各參數變化對結構響應影響的大小。計算了結構響應對各結構參數的變異系數,并與結構響應對地震動的變異系數進行了比較,得出可將屋面質量以及鋼材屈服強度和彈性模量視作隨機性因素而其它參數視作確定性因素的結論。同時對結構初始幾何缺陷的影響進行了分析,根據規(guī)程中關于網殼結

4、構施工驗收的規(guī)定,取跨度的1/1500作為初始幾何缺陷值,可得出在易損性分析中將初始幾何缺陷作為確定性因素考慮的結論。
　　(2)單層球面網殼地震易損性分析
　　簡要闡述了建筑結構地震易損性分析的基本原理,考察了表征單層球面網殼結構損傷程度的指標以及適合于單層球面網殼結構的性態(tài)水準劃分方法,在此基礎上提出了單層球面網殼結構地震易損性分析的方法及步驟。對三個典型無下部支承結構的單層球面網殼模型進行了地震易損性分析:對隨機參數進

5、行了Monte-Carlo模擬,并在PEER數據庫和CSMNC數據庫中選取了80條地震動,形成了80個結構-地震動樣本對,通過對樣本對數值模擬結果的分析,評價了三個網殼結構的地震易損性。
　　(3)單層球面網殼地震概率風險評估
　　簡要闡述了建筑結構地震概率風險評估的方法和步驟,對上一部分中的三個網殼結構依次進行了場地危險性分析、地震易損性分析,地震概率損傷分析以及經濟損失及人員傷亡估計。最后,以一40m跨度的單層球面網殼結