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建筑结构学报 2011年第12期32卷 62-70页

作者：李忠献吕杨徐龙河丁阳天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室北京交通大学土木建筑工程学院

控制结构损伤过程和失效模式,避免结构发生整体倒塌,对提高结构的抗震安全性,降低地震时人员伤亡和财产损失,具有重要意义。全面综述了国内外有关材料、构件和结构三个层次的结构损伤准则,结构失效模式优化以及结构损伤控制的研究成果,... 详细信息

控制结构损伤过程和失效模式,避免结构发生整体倒塌,对提高结构的抗震安全性,降低地震时人员伤亡和财产损失,具有重要意义。全面综述了国内外有关材料、构件和结构三个层次的结构损伤准则,结构失效模式优化以及结构损伤控制的研究成果,分析了研究中存在的问题,并展望了未来的研究方向。认为采用材料损伤本构模型加权组合得到结构损伤准则的方法是可行的;而结构失效模式优化应在结构精细化数值模拟的基础上,重点研究目标函数与优化过程的相关性,以提高优化的收敛速度;关于结构损伤控制,应研究高效、稳定、能考虑结构强非线性的半主动控制算法,并对其有效性和可行性进行试验验证。

关键词：钢框架结构地震损伤准则失效模式优化损伤控制磁流变(MR)阻尼器

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钢筋混凝土框架结构地震失效模式优化

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天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2014年第4期47卷 364-370页

作者：李忠献王虹吕杨徐龙河天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室中国建筑设计研究院北京交通大学土木建筑工程学院

地震作用下钢筋混凝土框架结构薄弱部位易发生损伤破坏,从而引起结构失效,针对结构的失效模式进行优化有利于提高结构的抗震性能.为此,以结构构件、结构层以及结构整体的损伤准则为约束方程,采用以结构构件损伤值相等为目标的优化设计方... 详细信息

地震作用下钢筋混凝土框架结构薄弱部位易发生损伤破坏,从而引起结构失效,针对结构的失效模式进行优化有利于提高结构的抗震性能.为此,以结构构件、结构层以及结构整体的损伤准则为约束方程,采用以结构构件损伤值相等为目标的优化设计方法,通过二次开发的钢材和混凝土的弹塑性损伤本构模型,应用纤维单元模型对强震作用下钢筋混凝土框架结构的失效模式进行了优化.以12层钢筋混凝土框架结构Benchmark模型为例,对双向El-Centro地震动作用下结构各构件的抗震性能进行优化,并对优化前后结构的动力响应和损伤发展进行分析,结果表明最优结构损伤集中得到有效的控制,结构各层损伤分布更加均匀,结构整体损伤减小,结构的抗震性能得到明显提高.

关键词：钢筋混凝土框架结构失效模式优化损伤分析损伤准则损伤本构模型纤维单元模型

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基于损伤性能的钢筋混凝土框架结构地震失效模式优化

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作者：王虹天津大学

学位级别：硕士

近年来，我国的建筑行业得到了迅猛发展，目前我国已经并正在建成一大批高层以及超高层建筑，而且我国地处世界两大地震带的交汇之处，板块运动活跃，震害严重。而高层建筑结构往往具有较为庞大的结构体系，而且由于其存在多重抗震体系... 详细信息

近年来，我国的建筑行业得到了迅猛发展，目前我国已经并正在建成一大批高层以及超高层建筑，而且我国地处世界两大地震带的交汇之处，板块运动活跃，震害严重。而高层建筑结构往往具有较为庞大的结构体系，而且由于其存在多重抗震体系所以受力复杂，又同时具有人员与财产密集性的特点，故其地震作用下的影响力会比普通建筑更大。所以对建筑结构进行强震作用下损伤演化规律的研究，对于降低甚至避免结构的震害破坏所造成的不利影响非常重要。本文针对高层钢筋混凝土框架结构，深入研究了强震作用下基于结构损伤性能的优化方法，主要的研究工作如下：（1）结构基于损伤性能的失效模式优化方法。采用线性规划算法作为结构损伤失效模式的优化方法，该方法是以结构整体的损伤准则为结构优化的约束方程，以结构构件的损伤指数作为目标函数，以结构参数为优化变量进行多次迭代，最终达到使结构各层各类柱构件损伤值趋于相等的目的，并给出了优化进行的基本步骤。（2）12层钢筋混凝土框架的Benchmark模型的单目标优化。采用基于损伤性能的失效模式优化方法对其进行优化并数值分析了优化前后结构在强震作用下的动力响应以及其损伤发展过程。研究表明：本文所定义的结构以及构件损伤准则能够较明确的反应结构的损伤程度及其发展过程，采用的基于结构损伤性能的失效模式优化方法具有以下优点：能够有效地控制和消除结构层的损伤集中现象，使结构层的损伤沿楼层分布更加均匀，薄弱层的损伤值减小;钢筋混凝土框架结构的抗震性能得到显著地提高。

关键词：钢筋混凝土框架结构失效模式优化损伤分析损伤准则损伤本构模型纤维单元模型

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基于遗传算法的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化

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工程力学 2018年第4期35卷 69-77页

作者：颜欣桐徐龙河北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

该文提出了一种基于遗传算法(GA)的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量,材料用量为约束条件,最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数,利用基因序列的杂交及变异,实现有利基因的传... 详细信息

该文提出了一种基于遗传算法(GA)的钢筋混凝土框架-剪力墙结构失效模式多目标优化方法。该方法以截面尺寸为优化变量,材料用量为约束条件,最大层间位移角及结构整体损伤指数为算法目标函数,利用基因序列的杂交及变异,实现有利基因的传递。将一5层钢筋混凝土框架结构简化为集中质量体系,验证了优化算法的正确性。以一10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,运用增量动态分析(IDA),确定其敏感地震动及相应峰值加速度(PGA),并作为优化过程中的地震动输入。对结构进行静力弹塑性分析,得到其屈服及极限位移,用于计算整体损伤指数。提出了多目标最小值优化问题的线性加权方法,并评价各性能指标的算法收敛性。历经4代共654个随机样本的弹塑性时程分析,结果表明:该方法在不增加材料用量的前提下,使得结构最大层间位移角减少了16.3%,整体损伤值减少了20.8%,各极限状态的年超越概率降低,结构抗倒塌储备系数提高,有效改善了结构的抗震性能。

关键词：遗传算法失效模式优化钢筋混凝土框架-剪力墙结构增量动态分析性能指标

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强地震作用下钻石型斜拉桥桥塔横向失效模式研究及优化

强地震作用下钻石型斜拉桥桥塔横向失效模式研究及优化

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作者：傅光辉福州大学

学位级别：硕士

钻石型桥塔因基础尺寸小、造型美观等显著优点被广泛应用于斜拉桥体系中。由于塔柱的双重倾斜设计,钻石型桥塔的受力十分复杂。目前,钻石型桥塔在横向强地震作用下的抗震性能与失效模式尚不明确。因此,本文以某一钻石型斜拉桥桥塔作为... 详细信息

钻石型桥塔因基础尺寸小、造型美观等显著优点被广泛应用于斜拉桥体系中。由于塔柱的双重倾斜设计,钻石型桥塔的受力十分复杂。目前,钻石型桥塔在横向强地震作用下的抗震性能与失效模式尚不明确。因此,本文以某一钻石型斜拉桥桥塔作为工程背景,通过拟静力试验以及数值模拟对钻石型桥塔在横向地震下的失效模式进行了研究与优化,具体的研究内容如下:(1)通过拟静力试验研究钻石型桥塔横向抗震性能及破坏机理。首先,开展了中、下横梁两点位移加载的横向拟静力试验。然后,进行了数值模拟验证与参数分析。研究表明:在试验加载制度下,钻石型桥塔的破坏位置为中横梁下侧塔柱区域。此时,各级横梁只产生了细微裂缝,并没有出现明显的破坏情况。横向变形下,钻石型桥塔横梁会产生转动,进而使塔柱横梁间产生与结构损伤无关的刚体变形。(2)基于连续模态Pushover(Consecutive Modal Pushover,CMP)方法研究钻石型桥塔横向抗震性能及地震失效模式。首先,通过多层框架算例探讨了CMP方法用于研究结构抗震性能与失效模式的具体思路。然后,使用CMP方法研究了钻石型桥塔横桥向的抗震性能以及地震失效模式。研究表明:在保证具备良好精度的前提下,CMP方法计算效率高,同时可以避免输入地震波选取与分析结果具有离散性的问题。通过CMP分析得到的钻石型桥塔在地震下的失效模式为:中横梁下侧塔柱、塔底、下横梁下侧塔柱、下横梁上侧塔柱依次进入屈服状态,最后中横梁下侧塔柱区域因核心混凝土压溃而达到破坏状态。(3)基于钻石型桥塔横向变形的组成分析提出桥塔损伤的评价指标及量化值。首先,通过横向变形组成分析发现:中、上塔柱横梁间存在因横梁转动引起的刚体变形。其次,以是否与结构损伤有关将横梁间位移角分为“无损横梁间位移角”与“有损横梁间位移角”两部分,通过几何法推导了可以作为钻石型桥塔变形性能指标的“有损横梁间位移角”的近似表达式。最后,对钻石型桥塔不同性能状态的指标限值进行量化。桥塔算例分析结果表明:本文提出的“有损横梁间位移角”限值可以作为钻石型桥塔损伤的评价指标。(4)基于各级横梁参数的优化迭代分析,得到具有期望失效模式的优化桥塔模型。为了实现多阶段的延性破坏模式,钻石型桥塔在横向强地震作用下的期望失效模式为:作为次要受力构件的横梁先依次进入屈服耗能,作为主要受力构件的塔柱后进入屈服耗能,最后横梁发生破坏。本文提出了基于横梁参数优化的方式来进行失效模式优化。研究表明:通过在各级横梁设置参数合理的耗能铰,可以实现钻石型桥塔的失效模式优化。

关键词：钻石型桥塔拟静力试验 CMP分析有损横梁间位移角失效模式优化

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