【摘 要】
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随着我国经济发展,高层结构应用越发广泛。由于我国地震频繁且地震灾害严重,高层建筑的地震损失不可估量。因此,对高层建筑的地震损伤评估的研究具有十分重要的现实意义。传统地震损伤评估方法虽然理论发展成熟,但应用公式复杂,在实际应用中存在一定局限性;目前我国抗震规范以结构层间位移角判断结构是否满足大震不倒的目标,忽略了地震中结构的累积损伤导致大震下损伤评估结果偏于不安全。此外,地震损伤评估一般需要借助有限
【基金项目】
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中国地震局地震工程与工程振动重点实验室重点专项(项目编号:2019EEEVL0401); 国家自然科学基金面上项目(项目编号:51878484); 深圳市自然科学基金面上项目(项目编号:JCYJ20190806143618723);
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随着我国经济发展,高层结构应用越发广泛。由于我国地震频繁且地震灾害严重,高层建筑的地震损失不可估量。因此,对高层建筑的地震损伤评估的研究具有十分重要的现实意义。传统地震损伤评估方法虽然理论发展成熟,但应用公式复杂,在实际应用中存在一定局限性;目前我国抗震规范以结构层间位移角判断结构是否满足大震不倒的目标,忽略了地震中结构的累积损伤导致大震下损伤评估结果偏于不安全。此外,地震损伤评估一般需要借助有限元软件进行模拟,而建模过程中无法避免各种误差(如:施工误差及建模误差)影响,导致所建模型不能准确反映结构的实时状况。基于以上问题,本文以某高层钢框架支撑结构为工程背景,对基于贝叶斯理论的结构有限元模型的建立与修正过程以及相应的地震损伤模型进行了相关研究,实现了该工程的地震损伤评估。具体研究工作如下:结构有限元模型建立与基于实测数据的结构模态识别。根据结构施工图纸将建立结构有限元模型:简化构件间连接并根据规范对结构材料参数进行相应等效处理;基于Abaqus有限元软件对结构进行有限元模型的建立;基于快速贝叶斯FFT方法,由结构实测环境振动数据实现了结构模态识别并获得前5阶结构模态参数,根据实测数据与模型数据的相关性分析证明了所建模型的合理性。结果表明频率最大相对误差为第四阶模态的21.13%;振型相关性较好,模态置信度(MAC)除第一阶为0.73外,其余各阶均在0.85以上。综合考虑实测误差及建模误差的影响,引入拉丁超立方抽样方法以及克里金代理模型对现有基于贝叶斯方法的模型修正算法进行改进。编写Matlab与Abaqus的交互访问程序实现模型参数的直接修正。最终修正结果表明:所提改进方法相比原有修正算法可以在保证修正精度的同时大幅提升修正效率,极大缩短了修正过程的时间(时间缩短至原算法的1/8)。对修正后模型的地震损伤评估。分别基于结构最大层间位移角与结构塑性耗能的单参数地震损伤指标对结构进行地震易损性分析,针对各自的不足提出一种综合两指标的双参数地震损伤模型。由损伤评估结果证明所提模型可解决各单参数模型的不足,实现保证评估精度的快速地震损伤评估。
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