随机地震作用下受控钢框架结构可靠性分析

摘要

结构控制是指在结构上设置控制装置,由控制装置与原结构共同抵御地震动等动力荷载,达到减小结构动力反应的目的。振动台试验能够模拟和检测受控结构的抗震性能,但其对试验设备要求高,且不能充分考虑实际地震动作用的随机性。因此,研究随机地震作用下受控结构的抗震性能,对地震区结构的抗震可靠性分析具有较强的理论意义。
　　本文以钢框架结构为研究对象,运用有限元软件ABAQUS分别建立了钢框架结构、框架-支撑结构、框架-阻尼器结构分析模型,对三种结构进行随机地震动作用下的时程分析,应用C++语言和MATLAB程序进行数据提取并分析,从理论与数值模拟两方面研究了三种结构在随机地震动作用下的可靠度变化过程。主要内容和结论如下:
　　首先,本文对结构的抗震可靠度原理进行了较为详细的归纳和论述,阐述和总结了基于概率统计原理的结构可靠度分析方法。
　　其次,选取两条实际记录地震波和一条人工模拟地震波,应用ABAQUS软件分别对三种结构进行了时程分析,结果发现:同等强度的不同地震波作用下结构的薄弱层位置不完全一致,说明了地震动的随机性对结构动力响应有很大影响。
　　然后,编制了MATLAB程序,输入221条随机地震波,分别对三种结构进行了时程分析,运用自主编制的C++和MATLAB程序进行数据读取和处理,利用概率密度演化方法得到了三种结构的概率密度演化过程。
　　最后,分别计算了三种结构的可靠度。结果表明:对在地震作用下最易破坏的结构底层,框架-支撑结构的可靠度比框架结构提高了15.15％,框架-阻尼器结构的可靠度比框架结构提高了29.79%,受控结构的可靠度在平均水平上比框架结构提高了22.47%。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 随机振动理论

1.3 结构控制理论的发展及应用

1.4 本文研究的主要目的、方法和主要内容

第二章 结构抗震的可靠度原理及概率密度演化方程

2.1 引言

2.2 结构抗震能力的评估方法

2.3 结构可靠度分析原理

2.4 可靠度理论在抗震设计中的应用

2.5 概率密度演化方程

2.6 本章小结

第三章 有限元模型建立及时程分析

3.1 引言

3.2 建立有限元模型

3.3 模态分析

3.4 弹塑性时程分析

3.5 本章小结

第四章 结构随机地震波加载及可靠度分析

4.1 引言

4.2 广义概率密度演化方程求解的基本步骤

4.3 随机地震波的生成和程序编制

4.4 三种结构层间位移均值、标准差的比较分析

4.5 结构概率密度演化分析与动力可靠度计算

4.6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢