文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
线性结构地震可靠度的数值—模拟方法研究
姓名:严再春
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:何军
20090101
线性结构地震可靠度的数值—模拟方法研究
摘要
我国是一个多地震国家,唐山和汶川地震都造成了人民生命财产的
巨大损失。由于地震活动性、场地地面地震动参数和结构参数的不确定
性,结构反应和抗力都是不确定的,因此,由反应和抗力决定的结构抗
震性能也表现出强烈的不确定性,需要由地震可靠度来判定结构抗震性
能的优劣,并在地震可靠度的基础上,进行结构的抗震设计。因此,建
筑结构的地震可靠度研究具有重要的理论和工程价值。
本文针对非平稳地震干扰下线性结构的地震可靠度计算难题,考虑
地震荷载的非平稳性和谱密度的不确定性,提出了一个精度和效率都满
足工程要求的分析方法。该方法由三个部分组成:首先,采用确定性有
限元法求解结构的反应样本;第二,采用直接 Monte Carlo 模拟方法或
Au 和 Beck 提出的重要抽样方法计算特定地震荷载谱密度条件下的结构
条件地震可靠度;最后,采用 Gauss-Legendre 数值积分方法计算谱密度
不确定平稳和非平稳地震干扰下的结构无条件地震可靠度。
采用本文方法,论文分别进行了单自由度振子和三跨六层钢框架的
地震可靠度分析,分析结果与 Monte Carlo 模拟结果进行了对比。研究
表明:本文提出的方法具有很高的精度和效率,适用于平稳和非平稳地
震干扰下线性结构地震的可靠度分析与计算。
关键词:线性结构,非平稳地震荷载,地震可靠度,首次穿越失效,重
要抽样,Monte Carlo 模拟,数值积分
I
NUMERICAL-SIMULATION METHOD FOR SEISMIC
RELIABILITIES OF LINEAR STRUCTURES
ABSTRACT
Large earthquakes attack frequently China and both 1976 Tangshan and
2008 Wenchuan earthquakes caused significant damage to lives and pro-
perties. Structural earthquake responses and resistance capacities are
uncertain due to the uncertainty of earthquake, site ground motion and
structural parameters and anti-seismic performance research has been a big
difficulty. It’s needed to use the seismic reliability to judge structural
anti-seismic performance and perform the anti-seismic design of structures
in earthquake regions. The analysis of the structural seismic reliabilities,
therefore, is of great practical and engineering significance.
In this paper an analysis method is developed to provide an efficient
procedure for the estimation of the seismic reliabilities of linear structures
subjected to non-stationary earthquake loads with the uncertain spectral
density. This method is derived by the following there steps. First, calculate
structural response samplings by the deterministic finite element methods.
Secondly, estimate the structural conditional seismic reliability with the
deterministic spect