【摘 要】
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近年来,随着社会经济的飞速发展,复杂高层建筑在城镇化建设种越来越受到青睐,轻质高强材料的大量使用使建筑呈现出越来越高的趋势,同时也带来了刚度小、阻尼低、体型复杂等特点,使得复杂高层结构对地震、风等多种灾害较为敏感,极易导致结构动力特性及抗震防灾性能方面的复杂化,给结构设计带来了一定的困难。复杂高层建筑在其使用过程中必然会受到地震、风等多种灾害的影响,迫切需要关于多灾害作用下结构安全性能评价与减振优
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近年来,随着社会经济的飞速发展,复杂高层建筑在城镇化建设种越来越受到青睐,轻质高强材料的大量使用使建筑呈现出越来越高的趋势,同时也带来了刚度小、阻尼低、体型复杂等特点,使得复杂高层结构对地震、风等多种灾害较为敏感,极易导致结构动力特性及抗震防灾性能方面的复杂化,给结构设计带来了一定的困难。复杂高层建筑在其使用过程中必然会受到地震、风等多种灾害的影响,迫切需要关于多灾害作用下结构安全性能评价与减振优化设计方法。本文以苏州国际会议酒店项目为基础,围绕单一及多灾害耦合作用下结构的安全性能评估与减振优化设计,从地震、风两种灾害单独和耦合作用下结构的易损性分析与损伤风险评估,地震、风单独作用下的减振优化设计和多灾害耦合作用下结构减振优化设计与损伤风险评估等方面入手,系统地分析了复杂高层结构在多灾害作用下的结构安全性能评估及其消能减振优化设计,主要内容如下:1、研究了复杂高层结构联合易损性与结构性能评估:（1）根据结构设计信息,基于结构的几何非线性和材料塑性,建立结构的三维有限元模型;（2）基于场地反应谱对地震动进行选取和基于Davenport谱与谐波叠加法对风灾进行模拟;（3）在结构三维有限元模型的基础上,对结构进行单一灾害与多灾害作用下的易损性分析,建立复杂高层结构在多灾害作用下的联合易损性分析方法;（4）在结构单一和多灾害易损性分析的基础上,开展了结构单一灾害和多灾害耦合情况下的概率风险分析,建立复杂高层结构多灾害损伤风险评估方法。通过计算结果的对比分析,表明:本文中提出多灾害联合易损性分析方法可以较好的考虑多灾害对结构的耦合作用,有效评估多种灾害耦合作用时结构各种极限状态的发生概率;同时,本文构建的多灾害损伤评估方法综合考虑结构的破坏概率和场地灾害危险性,能够比较真实反映在多灾害作用下结构的损伤风险,为结构多灾害性能评价提供了有效工具。2、研究了单一灾害作用下结构的减振优化设计:（1）针对复杂高层结构的结构特点,提出复杂高层结构的减振方案,并对减振方案进行验证;（2）根据阻尼器阻尼力的计算公式,对结构进行参数敏感性分析,深入探讨结构响应与阻尼器参数之间的规律,确定代理参数;（3）基于参数敏感性分析的结果,利用拉丁超立方抽样对结构的代理参数进行抽样组合,根据抽样组合的分析结果,建立结构在单一灾害作用下的消能减振代理模型;（4）以结构减振代理模型为目标函数,提出基于多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）的复杂高层结构单一灾害减振优化设计方法。研究表明:本文所提出的减振方案可以较好的降低结构在单一灾害下的结构响应,抑制结构的变形;本文中提出的减振代理模型具有较高的精度,可以较好的预测结构响应并代替结构进行后续的分析;基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法减振优化设计方法可以大大降低计算时间,并且能够将其用于复杂高层结构的减振优化设计。3、研究了复杂高层结构多灾害减振优化方法与减振优化后结构损伤风险评估:（1）构建了复杂高层结构多灾害作用下联合减振代理模型,（2）提出了基于多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）的复杂高层结构多灾害减振优化设计方法;（3）基于多灾害优化设计结果,研究了减振优化设计后结构在多灾害耦合情况了下的联合易损性。（4）在减振后联合易损性分析的基础上,开展了减振优化设计后结构在多灾害作用下的损伤风险评估。研究表明:本文中提出的多灾害作用下的减振优化设计方法可以很好的降低结构的响应结果,控制结构变形;并且减振优化设计可以使结构的破坏概率和损伤风险均有不同程度的降低。
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