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目前城市大多采用修建立体停车结构来缓解停车难的问题。高层立体停车结构一般采用钢框架结构,其高宽比较大,没有楼板和填充墙,属于典型的“高柔”结构,比较容易出现倾覆和失稳。同时,我国尚无成熟的钢结构立体车库设计规范或规程,且现阶段针对立体车库的设计主要以结构布置和受力分析为主,并未考虑结构在设计、施工、使用过程中遇到的各种不确定性,因此研究具有随机参数的立体车库在随机激励下的响应机制和静动力可靠度问题具有极其重要的理论与实际意义。本文以垂直升降式高层立体停车结构作为研究对象,建立其有限元数值模型,采用概率密度演化方法对立体停车结构的静、动力可靠度进行分析。
主要内容如下:
(1)基于可靠度理论研究成果,介绍了概率密度演化方法的分析原理及计算步骤,编制了MATLAB通用计算程序,并与蒙特卡洛方法进行对比,验证了概率密度演化方法的准确性和高效性。
(2)通过构造一个虚拟随机过程,建立系统输入随机变量与输出随机变量之间的关系,结合有限元分析结果通过概率密度演化方法求解随机静力荷载下的结构可靠度,最后,探讨不同结构参数对立体停车结构静力可靠度的影响。
(3)使用谱表示-随机函数方法获得给定功率谱模型下的非平稳随机地震动样本集合,将样本平均反应谱与规范反应谱进行迭代修正,获得了符合规范要求的全非平稳地震动样本集合。
(4)对立体停车结构进行随机地震响应分析,将结构响应代入概率密度演化方法的数值计算程序,获得结构响应的概率密度演化曲线,反映了概率在状态空间上的复杂性。使用基于广义等价极值事件的概率密度演化方法获得不同响应指标下的累积分布函数(CDF)曲线,根据CDF曲线即可获得结构动力可靠度。
(5)建立不同参数和不同结构体系的立体停车结构有限元模型,分别对其进行随机地震响应分析,获得结构动力可靠度的变化规律;根据结构最大层间位移角限值划分结构抗震性能水准,结合概率密度演化方法和增量动力分析方法,获得立体停车结构的地震易损性曲线及震害概率矩阵,为基于性能的多级水准抗震设计奠定了基础。
主要内容如下:
(1)基于可靠度理论研究成果,介绍了概率密度演化方法的分析原理及计算步骤,编制了MATLAB通用计算程序,并与蒙特卡洛方法进行对比,验证了概率密度演化方法的准确性和高效性。
(2)通过构造一个虚拟随机过程,建立系统输入随机变量与输出随机变量之间的关系,结合有限元分析结果通过概率密度演化方法求解随机静力荷载下的结构可靠度,最后,探讨不同结构参数对立体停车结构静力可靠度的影响。
(3)使用谱表示-随机函数方法获得给定功率谱模型下的非平稳随机地震动样本集合,将样本平均反应谱与规范反应谱进行迭代修正,获得了符合规范要求的全非平稳地震动样本集合。
(4)对立体停车结构进行随机地震响应分析,将结构响应代入概率密度演化方法的数值计算程序,获得结构响应的概率密度演化曲线,反映了概率在状态空间上的复杂性。使用基于广义等价极值事件的概率密度演化方法获得不同响应指标下的累积分布函数(CDF)曲线,根据CDF曲线即可获得结构动力可靠度。
(5)建立不同参数和不同结构体系的立体停车结构有限元模型,分别对其进行随机地震响应分析,获得结构动力可靠度的变化规律;根据结构最大层间位移角限值划分结构抗震性能水准,结合概率密度演化方法和增量动力分析方法,获得立体停车结构的地震易损性曲线及震害概率矩阵,为基于性能的多级水准抗震设计奠定了基础。