考虑不确定性的无筋砌体结构地震易损性分析

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无筋砌体结构是我国广泛存在的建筑结构形式之一,研究其抗震性能具有非常重要的工程实际意义。地震易损性分析是评估结构抗震性能的一种强有力方法,随着全概率理论的发展,在地震易损性分析中考虑地震作用以及结构参数的不确定性成为了当前地震工程领域的研究热点。然而,目前对砌体结构地震易损性不确定性分析的研究仍较少。无筋砌体结构参数的高离散性及其地震响应的强非线性,使得我们有必要在其地震易损性分析中同时考虑地震作用及结构参数的不确定性。基于以上原因,本文以4幢不同层数的无筋砌体结构为研究对象,就不确定性对无筋砌体结构地震易损性分析的影响这个课题展开了深入研究。为了能够对无筋砌体结构进行有效的地震易损性分析,选择合适的数值分析有限元模型是十分必要的。介绍了无筋砌体结构等效框架模型在OpenSees中的实现方法,并将pushover的计算结果与试验数据对比,验证了该模型的有效性,为论文的抗震分析提供了可靠的有限元模型。利用一次二阶矩法(FOSM)结合基于增量动力分析(IDA)的地震易损性分析方法,得到同时考虑地震作用及结构参数不确定性的易损性分析结果。以地震易损性曲线的平均值与对数标准差为指标,结合易损性曲线,定量评估地震作用不确定性及结构参数不确定性对无筋砌体结构地震易损性分析的影响。结果表明不确定性对易损性分析结果的影响无法被忽略,结构参数的不确定性影响程度与地震作用的影响程度相当。同时,本文考虑的9个结构参数中阻尼比的敏感性最高,无筋砌体结构的地震响应呈现明显的非线性特性。进一步的,利用拉丁超立方抽样(LHS)法考虑结构参数不确定性,结合IDA法得到地震易损性分析结果,并与FOSM-IDA法的结果进行比较。结果表明,两种方法计算的参数变化情况相似,且LHS-IDA法的结果更有规律。LHS-IDA法比FOSM-IDA法更能考虑无筋砌体结构地震响应的非线性,同时其计算的易损性曲线地震强度平均值偏小,表示计算结果更保守。蒙特卡罗法验证分析的结果表明,利用LHS法考虑结构参数的不确定性兼具了高计算效率与高计算精度的优点,科研工作人员在选择不确定性传递方法时应当予以优先考虑。
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