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随着我国社会经济的快速发展,钢结构由于具有施工速度快,轻质高强,抗震性能好,利于环保,可循环利用等显著优点,而广泛应用于高层钢结构、空间结构、轻钢结构、住宅钢结构、城市桥梁以及大跨度公路桥梁等。与此同时,既有的和在建的钢结构工程事故时有发生,均造成了不同程度的人员伤亡和经济损失。此外,国内大量钢结构建筑将达到其设计使用年限,这些建筑能否继续使用或是否需要进行加固改造,都需要对其进行科学检测并合理地鉴定结构的可靠性水平。
本文首先介绍了既有钢结构可靠性鉴定的研究现状,并对钢结构检测的抽样方案、抽样方法作了详细的介绍。接着分析了目前既有建筑钢结构检测鉴定中存在的问题,包括:抽样信息的代表性、小样本问题、确定性分析方法和可靠度概率分析方法的区别等。
随后,本文针对既有钢结构检测鉴定中存在的问题,提出了基于小样本检测信息的既有钢结构鉴定方法。此方法以蒙特卡罗法的基本原理为基础,运用概率论和数理统计的相关知识,考虑未检测构件(节点)的损伤信息对结构整体承载力的影响,对既有建筑钢结构进行鉴定。文中选用一个跨度为40m的单层肋环型球面网壳作为计算模型,分别假定了网壳结构部分节点竖向位移、部分杆件挠度信息以及部分节点刚度信息作为已知的小样本检测信息。接着,运用ANSYS软件对每个项目(节点位移、杆件挠度、节点刚度)分别进行仅考虑小样本损伤信息的确定性分析和同时考虑已检测和未检测构件(节点)损伤信息的不确定性分析。由于未检测构件(节点)的可能损伤信息是未知的,有很多种可能出现的情况,故对每个检测项目都考虑了1000种随机损伤信息并进行计算分析,并对分析所得的1000个随机承载力特征值进行统计分析以得出其分布规律和数字特征。通过对比确定性分析方法和不确定性分析方法的结果,说明了本文所采用方法的可行性和合理性。
最后,在结论与展望部分,对本文的研究工作进行了总结,并对有待于进一步研究的工作进行了展望。