基于可靠性的索穹顶结构优化设计

针对索穹顶结构缺乏有效的基于结构性能的优化设计理论现状,文中从可靠性角度出发,首先提出基于索穹顶结构非线性特性的结构可靠度量化评价方法,并结合Geiger型索穹顶结构模型,分析构件截面对结构可靠度的影响规律;在此基础上,采用遗传算法,在不增加结构质量的前提下探索基于结构可靠性的截面优化设计方法;然后基于提高结构冗余度的优化理念,提出一种布索优化方案;最后进一步对新布索方案下的索穹顶结构进行截面优化设计,寻求可靠性能最优的结构形式和质量布置。研究发现,不同类型杆件截面变化对结构可靠度呈不同的影响规律;在控制结构质量不增加前提下,截面优化使结构可靠度由0.728 123提高到0.891 355,优化率为22.4%;布索优化方案使结构可靠度由0.728 123提高至0.862 487,优化率为18.5%,在此基础上进一步优化截面,则结构整体可靠度由0.862 487进一步提高至0.997 676,优化率为15.7%。因此文中基于可靠性的索穹顶结构非线性可靠度评价方法及截面优化和布索优化设计具有良好的理论研究和工程应用价值。     

生命线工程网络抗震拓扑优化研究

介绍了基于连通可靠度分析的生命线工程网络和基于功能可靠度分析的供水管网抗震拓扑优化分析方法。以管网造价为优化目标,管网拓扑结构为优化参数,抗震连通可靠度为约束,建立了基于连通可靠度分析的生命线工程网络抗震拓扑优化模型。对于这样一个组合优化问题,采用现代优化算法-遗传算法来进行求解可以获得造价低且满足管网抗震可靠度要求的最优网络。改用抗震功能可靠度为约束,可以建立基于功能可靠度分析的供水管网的抗震拓扑优化模型,这一问题可以采用模拟退火算法来进行求解,实例分析表明模拟退火算法具有很好的效果。最后,利用模拟退火算法,对四川省都江堰市、绵竹市和德阳市供水管网进行了抗震拓扑优化改造分析,给出了三个城市供水管网的恢复重建方案。     

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.     

基于Monte Carlo抽样的近海隔震桥梁地震易损性分析

通过选取我国近海某一隔震桥梁为算例,引入氯离子侵蚀的影响,考虑桥台、板式橡胶支座、桥墩等构件损伤,提出了考虑各构件地震需求相关的全桥系统易损性计算方法。首先对混凝土结构中钢筋锈蚀机理及过程展开了研宄,建立了钢筋屈服强度及直径的退化公式;其次考虑了地震动和结构的不确定性,最终分别基于一阶可靠度理论和Monte Carlo抽样形成了全桥的系统易损性曲线。计算结果表明:对于隔震桥梁而言,板式橡胶支座最容易发生损伤破坏;全桥系统比任何单一构件都更容易发生破坏,采用全桥易损性曲线评价桥梁的抗震性能更加合理;基于Monte Carlo抽样考虑各构件地震需求相关得到的全桥系统真实易损性曲线才能真正反映结构体系的实际抗震性能。     

含TLCD超高层建筑风振舒适度及其生命周期费用分析

超高层建筑高、柔,风振影响显著,工程中常需配置调频液柱阻尼器(TLCD)以减小振动、提高人居舒适度。针对在强风作用下TLCD可能存在液体运动撞击容器顶部或液面低于水平段等失效问题,进行了TLCD的抗风可靠度研究,并对超高层建筑结构-TLCD体系的生命周期费用进行了分析。采用虚拟激励法计算结构-TLCD体系在脉动风荷载下的随机风振响应;基于随机振动的首次超越破坏准则,研究结构-TLCD体系在不同风速风载下的动力可靠度;分析结构-TLCD体系的风振舒适度生命周期费用;依据生命周期费用最小原则进行投资决策,是基于性能的抗风设计的具体应用。利用该方法对某超高层建筑结构的TLCD安装与否进行了投资决策,说明了本方法的适用性。     

一种基于BP网络和粒子群算法的拱坝可靠度分析方法

为了进行极限状态方程不明确的大型结构可靠度分析,提出了结合神经网络和粒子群优化计算拱坝可靠度的算法。确定性力学分析采用ANSYS软件,利用BP神经网络来模拟高度非线性映射关系的功能函数,基于罚函数和粒子群优化法进行可靠指标计算。综合C语言、ANSYS的APDL二次开发以及MATLAB混合编程技术,编制了该算法的可靠度分析程序。算例表明,该方法适应于隐式功能函数的复杂结构可靠度分析。     

粘滞阻尼减震结构抗震可靠度简化分析

通过设置粘滞阻尼器减小结构的地震反应是一种有效的被动控制方式,为与现行抗震设计水平相适应,减震结构和控制装置的设计也应该以可靠度为基础。本文结合粘滞阻尼减震结构的受力特性建立了此类耗能减震结构动力可靠度分析的实用简化计算方法。首先通过等价线性化方法,给出了层间三线型恢复力模型的等效平均刚度,粘滞阻尼器采用等效线性化的力学模型,建立了安装粘滞阻尼减震结构的等效线性随机分析模型。然后采用随机状态空间方法进行了粘滞阻尼减震结构的地震反应分析,基于层间变形失效准则和首次超越理论分析了粘滞阻尼减震结构的可靠度,并以粘滞流体阻尼器的变形超过其自身极限变形作为阻尼器的失效模式,讨论了粘滞阻尼器可靠度的计算。最后通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法可以作为一种实用的方法对振动控制结构在不同破坏状态下的抗震可靠度进行分析,为基于性能的抗震设计和优化提供参考。     

多因素机制作用下在役钢筋混凝土结构构件的可靠度分析

钢筋混凝土结构在实际环境中会同时受到多因素机制的作用,由此而导致的钢筋混凝土结构的老化及其修复加固一直是研究人员关注的热点问题。由于影响因素的复杂性,这些问题至今没有得到很好的解决。为此分析了最常见的几种因素作用的机制。考虑了各因素机制作用之间的相关性对结构构件可靠度的影响,用系统可靠度方法分析了多因素机制作用下钢筋混凝土结构构件的可靠度并给出了算例。该分析方法计算简便,为在役钢筋混凝土结构的安全评估和修复加固提供了一种计算可靠度的参考方法。     

生命线工程抗震可靠性分析

本文对作者在生命线工程抗震可靠性分析的分析准则、单体结构可靠度算法、系统可靠性评估和基于系统可靠性分析的优化设计等诸方面所作的工作进行了综述。     

基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析

地震风险分析包括地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失评估3个方面，其中，地震易损性分析可以预测结构在不同等级地震作用下发生各级破坏的概率，因此对结构的抗震设计、加固和维修决策具有重要的应用价值。传统的结构地震易损性分析主要采用经验方法或蒙特卡洛模拟法绘制地震易损性曲线。首先介绍地震风险分析的基本原理，然后提出结构整体地震易损性的概念，针对传统方法存在的问题，将结构的可靠度方法与基于性能的抗震设计理论结合起来，提出了基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析方法，并采用有限元可靠度方法进行了结构地震易损性的计算。以结构的最大层间相对变形作为整体性能指标，对某5层2跨钢框架结构进行了地震易损性分析，绘制了其在不同地震作用下对应不同性能水准要求的地震易损性曲线。     

滑坡加固方案优化选择的灰色系统方法

综合利用了灰色系统理论的局势决策及线性规划方法, 为滑坡的加固方案提出了一种优化选择方法, 并以实例说明了该方法的实用性和可靠性。     

城市生命线系统的地震网络可靠性研究

震后生命线系统的网络可靠性对于灾后的应急救援和恢复至关重要,因此,评价城市生命线系统网络在一定地震强度下,网络系统保持连通的能力已成为研究生命线地震网络可靠性的重要内容。以经典的系统单元可靠性模型为基础,在众多的网络可靠性计算方法中根据方法实现的难易程度和计算效率,选择采用了不交化穷举集合法和有序二分决策图方法,比较研究了网络系统的可靠性问题,并与Monte Carlo方法进行了对照。此外,针对淮南市配水管网的实际案例,采用上述方法计算了相应的可靠度,计算结果表明,所提方法能够高效地应用于一般的工程实践,具有显著的实用意义。     

对防洪系统可靠性基本问题的探讨

基于可靠度理论，对防洪系统可靠性分析中涉及的几个基本问题进行了探讨，给出了问题的处理方法或分析框架，其目的是为防洪系统的设计与决策提供一个较为科学的理论基础。     

城市防洪工程风险决策方法

本文着重讨论了与城市防洪工程决策制定密切相关的几个问题：①城市防洪工程设计标准的确定；②现有防洪工程的性能评估，③最优防洪工程对策的确定等，并在风险分析的基础上，给出了解决上述问题的方法。所得结论可为城市防洪工程决策的制定提供较为科学的理论依据。     

高层建筑结构在地震和风作用下的可靠度分析

作者基于等效风谱理论，给出了高层建筑结构在风荷载作用下可靠度分析的方法。在给定层间位移允许值时，对高层建筑结构在使用期限内在地震和风作用下的可靠度进行了比较研究。本文还探讨了高层建筑结构在地震和风联合作用下的可靠度问题。     

基于DEA分析的生命线网络节点抗灾相对可靠度评估

对于生命线工程网络系统而言,合理分析和评估其带有网络特征的节点可靠度,比只研究单体可靠度更具实际意义.基于数据包络分析法(Data Envelopment Analysis,DEA)有效性分析的思想,提出了生命线网络节点抗灾相对可靠度的概念.从生命线工程在灾害环境下着重体现出的系统性和网络性出发,考察网络中的节点所能实...     

论地质灾害防治对策及其系统决策

本文在讨论地质灾害基本属性的基础上,提出了地质灾害防治的基本对策,并基于多目标决策特点,构造了三类地质灾害防治决策最优化模型。     

生命线工程网络抗震可靠性分析方法的比较研究

生命线工程网络抗震可靠性分析是进行生命线工程系统规划、设计、改造与优化的基础。因此 ,寻找一种高效的适应性强的系统可靠性分析方法对实际工程应用具有重要的意义。本文主要介绍两种高效的网络系统两终端连通可靠性分析方法———递推分解算法和有序二分决策图算法。首先 ,分别对两种算法的原理及实现过程进行了详细的论述和说明 ,并且用c语言编制了二分决策图算法的计算程序。然后 ,利用这两种方法及随机模拟算法对 2 0个以往研究中的经典算例和两个实际工程网络———河南省电力网和上海市浦西供水管网 ,进行了网络系统抗震连通可靠性分析。通过对实例分析结果的比较研究 ,得到了一些经验性的结论 ,以期为优化设计工程网络时选择系统可靠性的分析工具提供参考。研究表明 ,由于递推分解算法具有适应性强和能够求得问题近似解的优点 ,因此有良好的实际工程应用前景。     

基于可靠度和灵敏度的结构局部地震易损性分析

结构的地震易损性分析是结构地震风险分析的核心内容，传统的方法主要是分析结构的整体地震易损性。提出了结构局部地震易损性的概念，通过构造结构局部性能指标与其参数之间的一个新的功能函数，给出了局部地震易损性的可靠度表达式；根据可靠性灵敏度的概念，提出了构造结构局部性能指标概率密度函数的新方法，并详细推导了结构可靠指标对局部性能指标参数的灵敏度表达式。算例表明，所提方法可极大地提高结构地震易损性分析的计算效率。     

滑坡失稳破坏概率及可靠度研究

本文讨论了滑坡失稳破坏概率及可靠度分析方法，并对清江水布垭坝址大岩淌滑坡进行了计算，所得结论基本符合实际。