基于成本-效益准则的高层RC框架结构优化设计(Ⅰ)——方法

成本-效益准则是基于性能的抗震设计的重要原则,该准则在设计中除了考虑技术要素外,还考虑经济、社会等诸多因素,它所追求的设计目标为结构在其寿命周期内的总造价最小.因此,结构全寿命造价评估是基于性能的抗震设计的基本问题.在已有全寿命造价优化模型的基础上,提出了三目标函数全寿命造价优化模型.与已有的全寿命造价模型相比,该模型除考虑结构初始造价、损失期望外,还考虑了反映结构设计与施工复杂性的构件截面类型数量;另外,还将结构在其运行期间的检查、维护费用及由于优化导致建筑使用面积变化所引起的租金收益影响也列入到结构全寿命造价中.最后,基于所提出的优化模型,给出了以多目标遗传算法为搜索引擎、运用MATLAB语言开发的高层RC框架结构基于成本-效益准则的自动优化程序流程图.     

工程结构地震反应与地震动输入关系研究

工程结构地震动输入是结构抗震设计研究中的重要问题,输入的合理与否直接影响着结构抗震能力。本文以框架结构为分析对象,将结构振动周期作为结构动力参数,地震记录加速度反应谱的特征周期作为地震动特征参数,通过计算对比发现:场地条件相同、峰值加速度相同、震中距相近的情况下,反应谱特征周期与结构基本周期接近的地震记录会让结构产生较大的地震反应。     

地震与洪水作用下结构风险分析与设计研究进展∗

我国是世界上地震与洪水灾害最为严重的国家之一,两种灾害影响范围广泛,且很多地区为两种灾害的双易发地区,同时考虑地震与洪水作用的结构风险分析与设计是防灾减灾领域研究的重要问题。综述了国内外地震与洪水易发区结构性能分析与设计理论的研究进展,统计分析了地震与洪水的历史数据,根据洪水成因将地震?洪水灾害划分为地震伴随暴雨洪水、地震引发溃坝洪水两类,明确了地震与洪水的联合成灾机制和不同概率模型。总结归纳了地震?洪水灾害的不同表现形式,包括地震?洪水冲击接续作用、洪水冲刷?地震接续作用、洪水浸泡?地震接续作用,论述了地震与洪水作用下结构响应分析及易损性分析的研究现状,着重介绍了洪水冲刷?地震接续作用下结构全寿命风险评估和设计方法的研究进展,为进一步开展地震?洪水灾害的其他表现形式研究提供了新的思路。 总结分析表明,地震与洪水接续作用加重了致灾程度,增大了结构失效风险,基于全寿命周期的结构抗多灾设计方法,能够有效减少灾害影响和损失,对于工程防灾减灾具有重要意义。     

火灾下建筑结构抗火性能和人员疏散研究

火灾下建筑结构抗火性能和人员疏散问题是建筑火灾科学的两个重要研究内容,尽管二者最为关注的目标都与时间有关,即结构耐火时间和疏散时间,但实际对这两个问题的研究基本上是独立进行的。首先对结构抗火性能和人员疏散的研究现状和存在的问题进行了梳理总结,从疏散范围和疏散时间两方面讨论了结构抗火性能和人员疏散之间需要满足的关系。基于此,提出了一种适合于性能化结构抗火设计新的极限状态——安全疏散极限状态,将结构抗火性能研究和人员安全疏散结合起来,进而利用时间变量建立极限状态方程,为性能化结构抗火设计提供了一种新的思路。最后,对未来需要解决的若干关键问题进行展望。     

“多灾作用下工程结构全寿命可靠性研究”专辑征稿函

我国具有自然灾害种类多、强度大、区域广、易灾区高度重叠等特点。传统设计方法在进行结构设计时仅考虑单一灾害作用,忽略了多次、多种灾害间的耦合效应,这势必对基础设施安全性、区域城市韧性等带来极大隐患。因此,开展多种灾害间联合概率分布研究及结构抗多种灾害联合作用下的全寿命风险评估和设计方法研究,对提升我国工程结构的整体防灾减灾能力具有重要意义。     

基于全寿命的工程建设项目风险模型研究

本研究考虑工程项目全过程的风险相关性,将工程阶段划分为6阶段链式目标,构建基于全寿命周期的工程风险识别模型,包括两个核心指标:事故风险评价和事故损失评价。将工程风险视为前后阶段可传递的链式过程,构建工程全寿命风险评价模型。通过条件概率计算方法,建立全寿命期阶段工作能力的实现概率模型,以及项目健康指标的计算模型及其相关参数的选取方法。对比风险损失程度分级评价方法,提出工程事故鉴识的综合损失评价方法。考虑事故损失在事故链中的传递,建立事故直接损失的定量评价和间接损失的半定量评价方法,构建综合评估矩阵,并提出不同的损失组合下损失评价原则,设计了工程全寿命鉴识事故风险损失综合评价程序。     

耗能减震钢结构性能水准与目标的初步研究

介绍了钢结构的破坏特点和耗能减震钢结构的特性。结合国内外相关研究成果及相关规范,将位移型耗能减震器的性态划分为无耗能状态、初始耗能状态、正常耗能状态、极限耗能状态和破坏状态,并对它们所对应的状态进行了描述,给出了量化的指标;在此基础上,从整个结构、结构构件、非结构构件及建筑附属系统、人员安全和使用情况四个方面对耗能减震钢结构的性能水准进行了综合性描述,给出了量化指标。最后,对耗能减震钢结构宜采用的性能目标提出建议。     

宁夏电力公司设备(资产)运维精益管理系统建设

为解决电网运检业务孤立、缺乏与相关业务系统联动性,不能延伸至配电网等问题,对制约生产效率和管理水平的影响因素进行深入分析,提出了设备(资产)运维精益管理系统的建设方案。应用结果表明:该方案具有支撑资产全寿命周期管理,覆盖公司运维检修业务,贯穿技术监督全过程的特点。实现了生产管理信息系统向运检业务信息平台的转型。     

巨-子结构控制体系地震易损性分析

提出了一种基于性能的巨-子结构控制体系的地震易损性分析方法。定义了巨-子结构控制体系的4个极限状态,提出了基于巨-子结构控制体系极限破坏状态确定结构抗震性能水平限值的方法。通过考虑近场与远场地震动的不确定性,采用增量动力分析(IDA)对比分析了传统巨-子结构抗震体系和巨-子结构控制体系在近、远场地震作用下的地震易损性,并得到了两者的易损性曲线,给出了巨-子结构控制体系的破坏概率。所得结果可供地震灾害的巨-子结构控制体系损伤评估参考。     

基于公路工程规范地震需求谱的建立及应用

基于《公路工程抗震设计规范》(JT J 004-89)的弹性反应谱建立了地震弹塑性需求谱,并从解决桥梁结构的实际问题出发,根据桥梁结构的震害规律和特点,考虑桥梁结构的位移延性、耗能特性等方面因素,利用Push-over方法建立了桥梁结构的能力曲线,应用相应的地震需求谱具体分析了实际桥梁结构的破坏极限状态,为桥梁结构抗震性能评价的研究提供参考意见。     

基于结构全寿命设计需求的哈尔滨地区气温统计分析

基于结构全寿命设计对环境作用的需求,对哈尔滨地区1963-2002年的逐日极端温度(逐日最高、最低温度)和温度日较差数据进行了统计分析.运用小波分析工具,处理各季、月平均极端温度序列,从定量的角度分析了哈尔滨地区气温的变化趋势;运用数理统计方法,分析了各月逐日极端温度、温度日较差的概率分布,研究了哈尔滨地区气温的演变规律.研究表明:哈尔滨地区极端气温和温度日较差除夏季外,其余各季气温变化趋势较为相似,极端气温均存在6～8a的主周期,温度日较差存在20a左右的主周期,而夏季极端气温和温度日较差存在26a的主周期;正态分布可以很好地描述该地区各月极端气温的变化,但对温度日较差的拟合效果不佳(数据有一定偏度),后者可用广义极值分布拟合.     

基于结构可靠度的PBSD抗震设防标准研究

为实现抗震性能设计（performance—based seismic design,PBSD）的多级水准多目标设防,首先,依据结构可靠指标与验算点对应关系,推导出了基本变量的超越概率与目标可靠度、极限状态灵敏度系数的关系,完善了“等超概率原则”;其次,应用地震危险性分析、抗震目标可靠指标和“等超概率原则”,提出应用“多级设计可靠度”实现PBSD对不同重要性建筑、不同设计基准期的多级水准设防;最后,结合我国现行抗震设计规范,给出了基于结构可靠度的PBSD抗震设防标准实用表格和公式。     

“多灾作用下工程结构全寿命可靠性研究”专辑征稿函

正我国具有自然灾害种类多、强度大、区域广、易灾区高度重叠等特点。传统设计方法在进行结构设计时仅考虑单一灾害作用,忽略了多次、多种灾害间的耦合效应,这势必对基础设施安全性、区域城市韧性等带来极大隐患。因此,开展多种灾害间联合概率分布研究及结构抗多种灾害联合作用下的全寿命风险评估和设计方法研究,对提升我国工程结构的整体防灾减灾能力具有重要意义。     

基于模糊可靠性的结构多维易损性分析

本文将模糊可靠性理论引入结构的多维易损性分析中。以一RC框架结构为例,将结构的性能极限状态划分为4个等级,建立了三类用于求解超越概率的多维性能极限状态方程,包括联合性能极限状态方程,串联系统方程和并联系统方程。将隶属函数取作降半梯形分布,将极限状态方程转化基于模糊可靠性的等效极限状态方程,利用蒙特卡洛模拟法得到结构的破坏概率。将基于模糊可靠性的易损性分析结果与不考虑模糊可靠性的结果进行对比,研究表明:不考虑结构失效准则的模糊性会导致结构超越概率的分析结果偏大,低估结构的抗震能力;当采用联合性能极限状态方程时,对破坏等级较低的性能极限状可以不考虑模糊区间的范围对易损性的影响,对破坏等级较高的性能极限状态则需要考虑模糊区间对结果的影响。     

青藏工程走廊冻土场地地震动特征初步分析

在分析青藏工程走廊冻土波速基本特征基础上,结合室内动三轴有关冻土动力学特性的试验结果,考虑不同超越概率的人造地震荷载作用,对青藏高原多年冻土场地地震动特征进行分析。冻土场地地震反应计算考虑了气候变化和工程活动引起多年冻土温度升高、活动层厚度增大的背景,分别对不同冻土场地条件地震动特征进行分析,明确了活动层厚度、融冻状态及冻土层厚度等因素对冻土场地的加速度放大效应、地基土应变及反应谱特征周期变化特征。研究结果表明,尽管地表峰值加速度放大系数随活动层厚度增加而增加,然而活动层土体厚度及状态的变化不足以改变场地的固有特性,对场地特征周期影响不明显。场地的固有特性随着冻土层厚度的变化而发生变化,冻土层厚度对地震动放大效应的抑制作用随着输入地震荷载的增大越为明显。冻土层厚度对场地特征周期值影响较大,场地特征周期随着冻土层厚度增加呈对数增大趋势。     

建筑结构减震控制新体系——减轻城市地震灾害的有效途径

本文提出一种崭新的,更加安全、有效、简单、经济,且能适用于不同地震烈度区的结构减震控制体系,包括结构隔震体系,结构消能减震体系,被动和主动减震控制体系,并介绍这种新体系的减震机理、构造方案、试验成果、减震动力理论分析,以及在国内外的最新研究发展和应用情况,包括作者在该领域所取得的最新试验研究、理论和工程应用成果,并以减轻城市地震灾害为目标,探讨了抗震结构今后的发展方向。     

基于结构全寿命设计需求的疲劳风速谱模型与参数

基于结构全寿命设计和风致疲劳研究的需求,利用辽宁、深圳和环渤海地区的测风资料,采用威布尔分布对我国疲劳风速的概率分布特点进行了分析。研究表明,威布尔分布可用于编制我国疲劳风速谱,其形状参数是影响风速概率分布的重要参数,不同地区疲劳风速分布的形状参数取值各不相同:以年为时间长度,辽宁长海地区疲劳风速分布的形状参数约为1.7,深圳地区约为2.3,环渤海地区约为2.0。同时,还提出了我国疲劳风速谱参数的简化取值方法。研究结果可为相关区域的结构设计和疲劳累积损伤分析提供基础数据,并为合理编制疲劳风速谱和了解我国疲劳风速分布特点提供参考。     

考虑支座约束影响的网架结构抗火性能

在研究高温下钢材物理性能和力学性能的非线性变化对网架结构承载力影响的基础上,进一步考虑支座约束对网架结构抗火性能的影响.采用温度增量加载方法对受支座约束的网架结构在非均匀温度场巾的力学反应全过程进行了分析,得到了网架结构在大空间建筑火灾升温过程中达到承载力极限状态时的临界温度.在对影响临界温度的参数进行分析的基础上,得出了支座约束刚度、网架结构抗剪刚度与整体抗弯刚度比、荷载比、温度场非均匀程度及网架结构平面几何尺寸对网架结构临界温度的影响规律,并提出了考虑支座约束影响的正放四角锥网架结构临界温度的实用计算方法.     

小城镇工程结构抗灾指标体系的研究及抗灾可靠度分析

在灾害荷载作用下,如果小城镇工程结构的重要功能丧失,结构出现严重破坏甚至倒塌,易造成巨大的生命财产损失。通过引入抗灾指标,从抗震、抗风、抗火和抗洪四方面研究了小城镇工程结构的抗灾指标体系(包括广义抗力指标和广义荷载效应指标)。并基于抗灾指标的小城镇工程结构体系失效模式的相关性特点,简化了小城镇工程结构体系抗灾可靠度的计算。     

悬索桥主缆索寿命期内可靠度指标确定方法∗

以某工程为背景,应用Midas civil并基于主缆面积、弹性模量和极限强度的时变模型对主缆进行腐蚀模拟,其后,在车辆疲劳荷载作用下得到疲劳应力幅,并对Manson-Coffin公式进行修正得到主缆在寿命期内的S-N曲线,由此估算出主缆关键位置在寿命期内的疲劳寿命,利用Matlab编制主缆关键位置在寿命期内的失效概率和可靠度指标计算程序。研究表明:除锚固和索塔位置外,主缆其它位置应力均呈对称分布;在寿命期为100年时,索塔位置疲劳应力幅变化量最大,锚固位置疲劳寿命最低且可靠度指标退化最快;主缆可靠度指标与使用年限、当地环境、主缆长度以及基准长度存在一定关系,最终给出了悬索桥主缆索在腐蚀条件下的可靠度指标计算公式。