| 题名 | 基于AK-MCS法的框架结构抗震可靠度分析 |
| 作者 | 李牧晨 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 狄生奎 ; 马国纲 |
| 关键词 | 钢筋砼框架结构 Kriging代理模型 蒙特卡洛模拟法 抗震可靠度 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 地震作为突发性强、破坏性大的典型自然灾害,至今仍无法建立完善的预测机制,目前仍以防御作为应对震灾的主要措施。地震对建筑结构危害巨大,且地震作用在持时、强度等方面具有强随机性,为满足基于性能的抗震设计理念,结构抗震分析应包含结构自身材料特性等不确定性及地震作用随机性,基于可靠度理论的概率抗震性能评估是结构抗震设计的热门研究方向。建筑结构承受地震作用时极限状态呈高度非线性且为隐式,结构地震响应求解所需计算量大,传统可靠度计算方法求解结构抗震可靠度较为困难。本文使用AK-MCS法将主动学习Kriging模型(Active learning Kriging,AK)结合蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation,MCS),分析结构抗震可靠度,研究内容如下:(1)介绍Kriging模型计算可靠度原理及基本步骤,通过数值算例对比不同可靠度计算方法的性能。使用MATLAB编写程序实现AK-MCS法,通过数值及工程算例对AK-MCS法使用不同选点函数、效率优化前后可靠度计算精度及效率进行比较,选择最佳选点函数,验证迭代停止点优化及聚类优化对计算效率的提高。(2)将AK-MCS法应用于结构抗震可靠度分析中。使用有限元软件OpenSees建立三种不同层数的钢筋混凝土框架,通过弹性动力分析取得框架特征周期、振型位移等信息。使用MATLAB实现框架材料特性与地震作用随机性,对框架有限元模型进行Pushover分析得到基底剪力与顶点位移,以能力谱法寻找性能点及对应基底剪力等指标。分别以符合框架抗震设计要求的承载能力、变形能力为极限状态,使用优化AK-MCS法分析结构静力抗震可靠度,评估三种钢筋混凝土框架抗震性能,对比蒙特卡洛模拟法分析AK-MCS法准确性与效率。(3)选取天然地震波激励三种框架,以首次超越为破坏准则,使用优化AK-MCS法与蒙特卡洛模拟法分析三个不同层数框架结构的动力抗震可靠度。通过MATLAB实现强度-频率非平稳随机地震动模型作为地震动激励三种框架,分析随机地震动作用下不同层数框架结构动力抗震可靠度。计算框架结构各随机变量对静力、动力抗震可靠度的重要性测度,分析不同随机变量对结构抗震性能的影响程度。本文研究表明,与蒙特卡洛模拟法相比,经过合理效率优化的AK-MCS法分析结构抗震可靠度可有效降低结构真实响应求解次数,效率明显提升,精度可满足结构抗震可靠度分析要求,分析结果中各变量重要性测度与工程实际相符。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 96 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94720]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李牧晨. 基于AK-MCS法的框架结构抗震可靠度分析[D]. 2019. |
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