基于IDA方法的双层柱面网壳结构地震易损性分析

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双层柱面网壳结构作为空间结构形式的一种,其优势明显,被广泛运用于实际工程。地震是一种严重的自然灾害,一旦发生,将对结构的安全性能造成极大威胁,因此,有必要展开对双层柱面网壳结构的地震易损性分析,进而实现结构抗震性能评估。为此,本文主要包含了以下工作:首先,为建立完整的双层柱面网壳结构地震易损性分析体系,本文先引入最大节点位移和屈服杆件比例作为结构的地震响应指标,结合我国相关抗震规范,以最大节点位移限值作为划分依据,定义了五个结构破坏状态和三类性能水准,对结构地震易损性函数进行归纳和推导。其次,为分析地震动及结构建模随机参数的不确定性对结构地震易损性分析的影响,本文首先采用40条天然地震波作为地震输入样本,通过增量动力分析方法进行数值模拟,分别整理得到10条、20条、30条、40条天然地震波对应的结构地震易损性曲线,由10条、20条、30条地震波对应的易损性曲线分别与40条地震波对应曲线的比较结果,可知采用30条天然地震波作为地震输入样本可达到分析精度和分析效率的良好平衡。基于此,采用30条天然地震波,按50年一遇及超越概率为10%对应的地震荷载幅值进行调幅,选取包含材料参数、结构特性参数、荷载参数及构件几何尺寸参数的10项结构建模随机参数,通过地震响应指标分析结构地震响应对上述参数的敏感性,可知关键的结构建模随机参数为钢材屈服强度fy、结构粘滞阻尼比ξ和弹性模量E。最后,为评价不同地震动强度参数对双层柱面网壳结构地震易损性分析的适用性,综合考虑地震动不确定性和结构建模随机参数不确定性,先对以峰值地面加速度PGA为地震动强度参数的模拟结果进行换算,得到对应的第一周期谱加速度Sa(T1,ξ)、谱平均加速度Sa,avg、峰值地面速度PGV和峰值地面位移PGD,接着采用有效性、实用性、相关性以及有益性四个评价指标选出PGA、Sa(T1,ξ)和Sa,avg进行地震易损性分析。由增量动力分析及抗震设防三水准分别对应的地震易损性分析结果可知,Sa(T1,ξ)对应的抗震性能相比均下降显著,相比PGA最大下降量为32%,相比Sa,avg最大下降量为15%。因此,采用Sa(T1,ξ)对应的地震易损性分析结果作为结构抗震设计、优化等的依据,可进一步提升结构抗震性能的可靠度。
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