混凝土柱的抗震可靠度分析

论文摘要

混凝土偏心受压柱作为主要的承重构件,其破坏将会对整个结构的安全性造成重大的影响,因此,有必要采取合适的方法对其进行可靠度分析。本文采用Matlab编制非线性数值分析程序,通过全蒙特卡洛随机模拟法(抗力和作用效应均采用蒙特卡洛模拟的方法)来计算混凝土偏心受压柱在常见的恒载和活载以及水平地震作用下的可靠度。在分析过程中的主要困难在于所受到的轴力和弯矩的相互作用,这种相互作用使得在计算混凝土偏心受压柱的可靠度时必须考虑荷载偏心距的随机特性。分析结果表明,荷载效应的相关性问题,可以归结为不相关的随机变量eG(恒荷载产生的偏心距)和eQ(活荷载产生的偏心距)对外加弯矩的影响问题。混凝土偏心受压柱的失效与荷载有关,对于混凝土强度、钢筋强度和数量以及截面特征相同的柱,荷载路径发生变化时,柱的承载力大小和失效模式都将发生变化。在这里,我们给定荷载效应路径以及沿此路径的荷载效应的统计特征,通过随机抽样得到恒载效应和活载效应的样本值,进而采用全蒙特卡洛法就可方便地对混凝土偏心受压柱的荷载相关性进行可靠度分析,为混凝土偏心受压柱的可靠度计算提供了一条便捷的途径。本文分析了钢筋混凝土偏心受压柱和型钢混凝土偏心受压柱在不同的荷载效应比ρ和恒、活载产生的偏心距比值κ下可靠度随偏心率的变化。同时,通过对地震作用(只考虑水平地震作用)和重力荷载统计特征进行分析总结,对钢筋混凝土和型钢混凝土偏心受压柱进行了抗震可靠度分析,探讨了荷载相关性、截面尺寸、混凝土强度、截面配筋率和配钢率以及荷载效应比对混凝土柱抗震可靠度的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构可靠度理论研究的国内外历史现状
• 1.2.1 国外可靠度研究发展的历史现状
• 1.2.2 国内可靠度研究的发展历史现状
• 1.3 工程结构可靠度的设计与发展
• 1.3.1 结构可靠度的设计方法
• 1.3.2 影响结构可靠度的主要因素
• 1.3.3 结构可靠度设计存在的问题及发展趋势
• 1.4 混凝土偏压柱可靠度研究动向
• 1.5 本文所要解决的主要问题
• 第二章 结构可靠度的常用计算方法
• 2.1 一次二阶矩法
• 2.1.1 中心点法
• 2.1.2 验算点法（JC法）
• 2.2 结构可靠度的数值分析方法
• 2.2.1 响应面法
• 2.2.2 蒙特卡洛法
• 2.2.3 随机有限元法
• 2.3 本章小结
• 第三章 偏心受压柱的可靠度分析
• 3.1 混凝土结构构件抗力统计分析
• 3.1.1 影响混凝土结构构件抗力的因素
• 3.1.2 结构构件抗力的统计参数及概率分布
• 3.2 混凝土偏心受压柱的抗力Monte-Carlo模拟
• 3.2.1 混凝土偏心受压柱非线性分析的基本假定和本构关系
• 3.2.2 建立混凝土偏心受压柱抗力函数关系式
• 3.2.3 蒙特卡洛模拟过程
• 3.2.4 算例分析
• 3.3 混凝土偏心受压柱的可靠度分析
• 3.3.1 混凝土偏心受压柱的极限状态方程
• 3.3.2 混凝土偏心受压柱偏心距的随机特性
• 3.3.3 混凝土偏心受压柱的抗力及荷载的统计参数
• 3.4 钢筋混凝土偏心受压柱的可靠指标计算与评价
• 3.4.1 钢筋混凝土偏压柱可靠指标的计算方法及步骤
• 3.4.2 Monte-Carlo法与JC法的比较
• 3.4.3 荷载效应比ρ对钢筋混凝土偏压柱可靠指标的影响
• 3.4.4 恒、活载偏心距的比值κ对钢筋混凝土偏压柱可靠指标的影响
• 3.5 型钢混凝土偏心受压柱的可靠指标计算与评价
• 3.5.1 型钢混凝土偏压柱可靠指标的计算方法及步骤
• 3.5.2 荷载效应比ρ对型钢混凝土偏压柱可靠指标的影响
• 3.5.3 恒、活载偏心距的比值κ对型钢混凝土偏压柱可靠指标的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 偏心受压柱的抗震可靠度分析
• 4.1 研究背景
• 4.2 偏心受压柱抗震可靠度的分析方法
• 4.3 随机变量的统计特征
• 4.3.1 设计参数的统计特征
• 4.3.2 地震作用的统计特征
• 4.3.3 重力荷载的统计特征
• 4.4 极限状态方程
• 4.5 偏压柱的抗震可靠度的计算步骤
• 4.6 钢筋混凝土偏压柱的抗震可靠度的分析与评价
• 4.6.1 荷载相关性对钢筋混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.6.2 截面尺寸对钢筋混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.6.3 混凝土强度对钢筋混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.6.4 截面配筋率对钢筋混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.6.5 荷载效应比对钢筋混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.7 型钢混凝土偏压柱的抗震可靠度的分析与评价
• 4.7.1 荷载相关性对型钢混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.7.2 混凝土强度对型钢混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.7.3 截面配筋率对型钢混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.7.4 截面配钢率对型钢混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.7.5 荷载效应比对型钢混凝土偏压柱抗震可靠指标的影响
• 4.8 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文