无筋砌体结构地震易损性的全局和局部敏感性比较研究

作     者：李怡熹 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏亮

授予年度：2023年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 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：无筋砌体结构 地震易损性 全局敏感性 局部敏感性 参数不确定性 

摘      要：砌体结构历史悠久、应用广泛,但在历次地震中破坏严重。对其进行准确的地震易损性分析有重要的工程意义。考虑到砌体结构结构参数的高离散性及地震响应的强非线性,在其地震易损性分析中用合适敏感性分析方法考虑结构参数的不确定性尤为必要。局部敏感性分析计算效率高,但缺乏对参数全局的考虑。全局敏感性分析结果更准确但计算量大增,在结构领域的应用尚处于起步阶段。基于以上背景,本文以3层～6层典型无筋砌体结构为研究对象,就结构参数对其地震易损性的敏感性分析展开对比研究。在砌体结构参数敏感性研究中引入充分考虑结构参数的多维空间分布和参数相关性,同时兼顾计算效率的基于元效应的全局敏感性分析方法,提出了元效应法结合基于IDA的地震易损性分析的EE-IDA方法。在OpenSees上建立无筋砌体结构等效框架模型,选取9个结构不确定参数运用EE-IDA法和常规的局部法结合基于IDA的地震易损性分析,对比各参数对结构地震易损性的敏感性值。在此基础上改变局部法样本点,以其中起控制作用的结构参数阻尼比为例,在3层～6层4幢无筋砌体结构模型上进行不同敏感性分析下的对比研究。得出参数间相关性对阻尼比的敏感性计算结果几乎没有影响,通过合理取样原理简单的局部敏感性分析方法能很好替代计算复杂的全局敏感性方法。进一步拓展到对影响较大的砌体材料密度ρ、砌体抗剪强度f、砌体抗拉强度f、砌体抗压强度f多个结构参数的敏感性分析对比上。结果表明参与计算的结构不确定参数间的相互影响不大,局部法改变取样点后对大部分结构参数,局部敏感性值能较好替代全局敏感性值,尤其对于阻尼比两者基本一致。而于易损性曲线中位值变化非线性最强的砌体抗拉强度f和砌体抗压强度f,两种敏感性值的差距相对最大。因此当结构参数间相关性不大,尤其参数本身的非线性不强时,通过合理取样,原理简单的局部敏感性分析方法所得结果能够良好替代全局敏感性分析结果,以降低复杂水平并提高计算效率。