空间框架结构可靠性分析

论文摘要

近年来，结构可靠性的研究工作取得了迅速发展。结构可靠性提出了建立在概率分析基础上的一系列新概念、原理、方法与衡量标准，综合考虑了结构物中的多种不确定因素，从而对结构物的安全性进行评价。目前，结构可靠性分析理论和应用技术开始由元件级水平向体系水平的实质性过渡。但结构体系的可靠性分析远比结构元件的可靠性分析困难和复杂。由于结构体系，特别是大型复杂结构的失效模式很多。现有的各种计算方法都有其各自的适用范围，本文运用随机有限元法，提出了一种计算空间框架结构的可靠性方法。本文首先给出了传统的可靠性计算方法，分析了房屋结构的所承受的多种载荷，并主要分析了风荷载和活荷载，给出了其概率分布函数。然后采用蒙特卡洛方法对所取的荷载和材料参数进行模拟，产生其各自的随机数。然后利用有限元方法，并考虑荷载和材料的随机性即随机的取n组随机数，计算得到结构的响应，对其进行统计分析，采用W检验及最大熵法对其进行概率密度拟合，最后利用失效准则建立结构的功能函数，则可利用概率论知识求得该体系的可靠度。最后通过实例分析，该方法可很好地用于求解空间框架结构体系的可靠性，方法简便，容易实现，可对将建结构进行可靠性分析，也可用于评估在役房屋结构的可靠性，为工程结构的维修提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.2 国内外发展和研究状况
• 1.2.1 结构可靠性发展综述
• 1.2.2 结构体系可靠性综述
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 结构可靠性分析的基本理论
• 2.1 结构可靠性基本理论
• 2.1.1 结构可靠度
• 2.1.2 可靠指标
• 2.1.3 可靠指标的几何意义
• 2.2 结构元件可靠指标的计算方法
• 2.2.1 一次二阶矩法
• 2.2.2 梯度优化法
• 2.3 结构体系可靠指标的计算方法
• 2.3.1 分枝限界法
• 2.3.2 响应面法
• 2.3.3 蒙特卡洛法（Monte Carlo Method）
• 2.4 本章小结
• 第3章 空间框架结构可靠性分析
• 3.1 荷载效应的分析计算
• 3.1.1 风荷载的计算方法及概率分布类型
• 3.1.2 楼面活载的概率分布类型
• 3.1.3 恒载的概率分布类型
• 3.2 荷载组合
• 3.3 有限元法
• 3.3.1 有限元法概述
• 3.3.2 有限元法的分析过程
• 3.3.3 随机有限元法
• 3.3.4 蒙特卡洛有限元法
• 3.4 可靠性分析过程
• 3.4.1 用W检验来判断正态分布
• 3.4.2 最大熵法求响应的概率密度函数
• 3.4.3 可靠性计算过程
• 3.5 本章小节
• 第4章 实例计算
• 4.1 工程概况
• 4.2 随机变量的确定
• 4.2.1 确定随机变量的均值和方差
• 4.2.2 荷载样本的产生
• 4.2.3 变量的确定
• 4.3 空间框架结构可靠性计算
• 4.3.1 有限元模型的建立
• 4.3.2 失效准则
• 4.3.3 可靠性计算
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历
• 附录
• 附录A 标准正态随机数
• 附录B 第一种荷载组合随机变量
• 附录C 最大侧移值