基于广义λ分布的轻钢框架-桁架混凝土剪力墙结构时变可靠度分析

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近年来我国为推动建筑产业化发展,出台了一系列政策措施,大力推进装配式建筑的发展。在我国村镇低层建筑面积占比较大,许多村镇建筑质量差,抗震性能薄弱,所以对于新建村镇建筑应考虑加强力学性能、保护环境及节约资源,是新世纪村镇建筑防灾减灾与可持续发展的重大民生问题。已有学者研发了许多新型的装配式组合结构形式,具有节能环保、施工周期短、抗震性能好等优点。虽然关于新型装配式结构的力学性能研究成果比较丰富,但是对其时变性能研究较少。所以,本文以轻钢框架—桁架混凝土剪力墙为对象,考虑环境锈蚀的风险,研究该结构在锈蚀时变环境下的耐久性和时变可靠度。为此,本文首先将自适应降维近似模型和FMKL广义λ分布有机结合起来,提出一种适用范围较广的可靠度分析矩方法。随后,设计制作了型钢混凝土节点恒电流通电加速锈蚀实验,引入考虑氯离子侵蚀下混凝土内钢材锈蚀的数值模拟方法,将实验和模拟有机结合得到锈蚀结构几何时变特征。最后,运用提出的可靠度分析矩方法计算地震作用下三层轻钢框架—桁架混凝土剪力墙的时变可靠度。具体研究如下:(1)充分发挥FMKL广义λ分布可行域广、参数计算相对简单的特点,将其引入到可靠度分析的矩方法中,结合考虑交叉项的自适应双变量降维近似模型的统计矩估计,发展一种兼顾适用范围、易于操作、计算精度的可靠度分析矩方法,并将其拓展至时变可靠度分析。(2)开展型钢混凝土组合结构节点恒电流加速锈蚀实验,研究不同锈蚀率下混凝土内型钢的锈蚀形态,并对通电加速锈蚀实验的锈蚀效率进行分析;通过考虑氯离子侵蚀条件下混凝土内部钢材的锈蚀数值模拟方法,建立混凝土内部型钢截面锈蚀率退化曲线,从而得到型钢锈蚀空间分布及锈蚀率与时间的对应关系。(3)建立一片轻钢框架—桁架混凝土剪力墙的有限元模型,结合该类结构的已有实验结果验证了模型的适用性;然后以某3层轻钢框架—桁架混凝土剪力墙结构体系为对象,在假设锈蚀仅影响型钢横截面面积的基础上,结合前述的型钢锈蚀规律、结构有限元模型以及基于FMKL广义λ分布的可靠度分析矩方法,系统分析了以实验所得锈蚀率对应的时间节点划分时段,分析其在地震荷载作用下不同极限状态的时变可靠度。
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