建筑钢结构适用性能的可靠性分析与蒙特卡罗实现

作     者：刘海鑫 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴国欣

授予年度：2003年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢结构,适用性,可靠性,蒙特卡罗,有限元,正常使用 

摘      要：围绕工程结构可靠性发展中的存在问题及其发展方向，对研究相对较少的建筑钢结构适用性（正常使用极限状态）方面进行了相应的分析和研究。 简单介绍了工程结构可靠性的基本概念以及工程结构可靠性分析中常用的几种实用计算方法。根据基于概率的“以性能为基础的设计思想以及各种实用计算方法的特点和适用情况，探讨了工程结构可靠性分析的蒙特卡罗（Monte Carlo）有限元法。分析了蒙特卡罗（Monte Carlo）有限元法的基本思路及其实现过程。并且通过算例证实了该法的可行性。 鉴于适用性（正常使用极限状态）方面各规范对变形限值的规定还是以经验为主，而未根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001）的要求对其进行校准的实际情况。分别采用蒙特卡罗（Monte Carlo）有限元法和传统的一次二阶矩法（FORM）对现行《钢结构设计规范》（GBJ17-88）的适用性进行了计算和对比分析，从而证实了蒙特卡罗（Monte Carlo）有限元法的正确性。计算和分析结果为规范对变形限值的规定提供理论依据，也可供修订规范参考。 目前，有关复杂工程结构可靠性分析的相关研究成果还很难应用于工程实际。有别于传统的分析和研究方法，将某些复杂建筑钢结构的可靠性与其某种性能联系起来并采用蒙特卡罗（Monte Carlo）有限元法对其进行可靠性分析（适用性方面）。证实了该方法的实用性，同时也为基于概率的“以性能为基础的设计方法作了一些探索性的尝试。 最后，讨论了“影响正常使用的振动问题及其实用控制和处理方法。结合工程实例对建筑钢结构中广泛使用的钢吊车梁进行了实测和分析，其结果可供工程设计参考，也可供修订规范参考。给出了一些控制“影响正常使用的振动问题的建议。提出了采用蒙特卡罗（Monte Carlo）有限元法对结构进行振动可靠性分析的设想。