英语原文共 14 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
工程结构 22 (2000) 1028–1041
www.elsevier.com/locate/engstruct
EC8 设计的 R/C 框架中行为因素的概率评估
Marios K. Chryssanthopoulos *、Christiana Dymiotis、Andreas J. Kappos
英国伦敦帝国理工学院土木与环境工程系 SW7 2BU
1998 年 12 月 14 日收到；1999 年 3 月 4 日接受
摘要
一种钢筋混凝土 (R/C) 框架概率评估方法，该方法考虑了材料可变性、约束模型不确定性以及局部和全局失效标准的不确定性，用于推导适用性和最终极限状态的易损性曲线。根据欧洲规范 8 设计的多层框架。通过结合影响结构脆弱性和地震危险性的不确定性，地震可靠性根据任何给定设计寿命期内的故障概率进行量化。研究发现，虽然 ULS 存在足够的安全裕度，但针对 SLS 的可靠性很大程度上取决于用于定义该状态的结构标准。还估计了该框架的实际行为因素的可变性, 2000 Elsevier Science Ltd. 保留所有权利。
关键词：概率方法；抗震设计；遥控车架；行为因素；欧洲规范
一、简介
行为（或响应修正）因子q的问题在抗震设计中非常重要，因为设计力与该参数采用的值成反比。此外，它的估计是基于简单的经验关系，考虑了结构规律性和延展性等级等方面，结果可能会根据不同的实践规范有很大差异[1]。因此，本研究的目的是对这个参数进行概率校准，特别是针对根据最近的欧洲抗震设计标准 Eurocode 8 (EC8) [2] 设计的钢筋混凝土 (R/C) 框架，同时评估此类结构的可靠性.
各种确定性和概率性研究已经处理了与 R/C 结构的 EC8 q因子有关的问题。例如，Zeris 等人。[3] 和 Salvitti 和 Elnashai [4] 确定性地研究了结构规律性延展性等级对其值的影响，而 Colangelo 等人。
0141-0296/00/$ - 见前页 2000 Elsevier Science Ltd. 保留所有权利。个人身份信息：S0141-0296(99)00026-7
* 通讯作者。电话：1 44-171-594-6038；传真：1 44-171225-2716；电子邮件：mkchry@ic.ac.uk
[5]和Bento和Azevedo[6] 分别应用随机线性化和脆弱性函数方法的概念来评估相同的参数。然而，在后两项研究中，q因子是一个确定性输入变量，导致对所检查的各种q值的响应参数进行比较。在以前的研究中，EC8 设计值的适当性尚未以概率术语进行明确评估。
本研究遵循与上述调查不同的程序，其中第一阶段涉及对设计用于 EC8 的 R/C 框架的概率评估。这是通过考虑随机构件容量和层间漂移以及地震输入的不确定性来实现的，结果以脆弱性（或脆弱性）曲线的形式呈现，给出了不同地震强度级别的失效概率。虽然 Arede 和 Pinto [7] 也估计了按照相同代码设计的 R/C 建筑物的故障概率，但强调了不同的设计场景，并且使用稍微修改的漏洞函数版本得出了故障概率的下限和上限方法。本文采用的方法能够更彻底地考虑与结构性能相关的不确定性，而地震输入中的不确定性方面则通过使用多个真实加速度图来处理。地震可靠性是通过估计任何给定设计寿命的失效概率作为结构易损性和地震危险概率分布的函数来评估的。然后将结果用于确定预期q-因素和EC8设计值的评估。
- 概率评估方法
正如 Kappos 等人所确定的，考虑了许多随机变量来确定成员容量的可变性。[8]。这些包括混凝土强度 ( f c )、钢屈服强度和极限强度 (分别为f y 和f u )、极限钢应变 ( e su ) 和系数 ( X m e cu) 考虑约束混凝土延性估计中的不确定性；还引入了临界层间漂移作为预测故障的附加随机参数 [9]。表 1 中给出了关于随机材料特性概率建模的详细信息。使用响应面方法 (RSM) 导出的方程计算随机变量的每个组合的构件强度和延展性，随后对一系列梁和柱交叉进行验证[8,10] 节。
在对成员容量的不确定性进行概率建模之后，所采用的模拟程序涉及的主要步骤是确定所需的分析次数、使用拉丁超立方抽样 (LHS) [11] 对随机变量进行模拟以及估计所选随机参数（即f c，如下所述）的不同空间相关情景的脆弱性概率分布。因此，结构在存在不确定性的情况下的脆弱性是根据在任何给定地震强度水平下超过某个极限状态（ULS 或 SLS）的概率来描述的（具体而言，有效峰值地面加速度A 9为此处使用）。
考虑空间分布的唯一变量是fc ， 因为它在实际情况下是有意义的
表格1
为随机材料属性建模而假定的正态分布属性
|
财产 |
冠状病毒 (%) |
意思是 |
|
fc _ |
18 |
f ck 1 8 5 28 兆帕 |
|
fy _ |
6 |
f yk 1 40 5 440 兆帕 |
|
你一个_ |
6 |
1.15英尺5 506兆帕 |
|
和子 |
9 |
9% |
|
X米铜_ |
39 |
1.0 |
a f y和 f u被假定为正相关。b f y和 e su 被假定为负相关。
在结构的不同层次上具有不相关的混凝土强度。本文研究的多层框架考虑了三种情况，如下所示：I情况 A：所有楼层的所有构件都遵循单一的混凝土强度分布。
I方案B：框架分为两个区域，使前五层构件的混凝土强度分布与上五层构件的强度分布相互独立。
I场景 C：与场景 B 相同，但现在分界线位于第一层之后。检查情景 A 的各种样本量，发现 [9] 100 的样本量对于充分估计响应不确定性是合理的。不考虑涉及两个以上区域的场景，因为这些可能需要更大的样本量。因此，针对所考虑的每个强度级别以及每个场景和输入运动进行了 100 次分析。每个随机结构都是通过改组 LHS 给出的变量值列表来模拟的。
一旦获得描述结构在给定有效加速度下失效概率的脆弱性曲线，就可以选择特定场地的危险曲线，从而能够在设计寿命范围内评估失效概率的估计值期间。此外，通过考虑响应分布的适当条件分布（参见第 6 节），可以量化行为 ( q ) 因子的不确定性，并且可以估计与任何代码值相关的概率。
- 结构设计与建模分析
3.1设计方面
此处评估的 10 层 3 开间普通裸框架已根据 EC8 设计，适用于中等延性等级 (DC“M”)、岩石或坚硬土壤（土壤等级 A）、重要性类别 II 和设计峰值地面加速度A d 5 0.25克[12]。后一个参数与 50 年内超过 10% 的概率和相应的 475 年重现期有关。q因子的代码指定值由下式给出
其中q 0是所考虑的结构系统的基本行为因子，k d和k R分别是反映延性等级和高程结构规律性的因子。柱承载力设计中使用的 DC“M”的超强度系数为g Rd 5 1.20。
框架的几何形状及其构件的横截面如图 1 所示。所使用的混凝土和钢材等级分别为 C20/25 和 S400。对于 DC “M”，归一化轴向载荷n d 5 N /( f cd bh ) 被限制在 0.65 的值，因此导致柱横截面的刚性结构在 300*300 mm 之间（外柱， 9–10 级）和 500 * 500 mm（内柱，1–6 级）。
已经对同一框架进行了确定性评估 [12] 的适用性、设计和“生存”（作为设计的两倍）地震以及一组缩放的输入运动。结果发现，该框架在所有三种地震下都表现得非常好，并且它应能承受至少两倍于设计强度的地震。
3.2建模方面
框架使用 DRAIN-2D/90 [13] 建模，这是原始 DRAIN2D 程序 [14] 的修改和增强版本。单元类型从可用的集中塑性模型列表中选择，直接刚度法用于分析生成的二维模型。外部柱被建模为梁柱元素，通过平行作用的弹性和弹塑性组件的组合表现出弹塑性响应，并且可以解释不同的轴向载荷。内部柱和梁被建模为梁单元，由一个恒定刚度（准弹性）单元组成，其末端有点铰；铰链遵循武田力矩旋转的双线性版本 ( M - u) 模型 [15]。对外部列建模的决定，其中显着
图 1. 框架的几何形状和构件横截面的尺寸（以 mm 为单位）。
在地震激发期间，预计轴向载荷的倾斜变化，使用考虑屈服力矩 - 轴向力（M y - N）相互作用的梁柱单元，以及使用遵循更精细的滞后定律但不执行的 R/C 梁单元的内部柱不考虑M y - N相互作用，是基于先前研究的结果 [16]。
地震输入以恒定时间步长的基础加速度值的形式给出，结构响应使用 Newmark b 5 1/4 方法计算。此处考虑的 10 层框架的分析采用 0.02 s 的时间步长。初始刚度比例阻尼系数 ( b 0 ) 取为
其中j 1是阻尼比，T 1是基本结构周期。
DRAIN-2D/90 已得到增强，特别是为了概率评估 R/C 框架。使用 RSM [10] 导出的方程已被引入到程序中，用于估计构件强度和延展性，以及作为一个选项，全开裂刚度。每个构件的抗弯和抗剪能力在每个时间步通过计算可用塑性旋转 ( up )、腹板抗剪抗剪力 ( V R2 )和混凝土、轴向载荷和横向钢筋贡献的抗剪力 ( V R3) 基于 Penelis 和 Kappos [16] 建议的程序。这些参数中的每一个都与等效需求进行比较，以便假定成员在其损坏指数由下式给出时立即失效
超越统一。正如稍后将讨论的，在柱中发生这种情况意味着全局失效，而梁可能被视为失效而不会导致框架倒塌。梁失效实际上被考虑到剩余的时间历史分析中；根据之前的研究[17]，假设失效的梁在其末端失去了抗弯能力，同时由于初始静载荷继续支撑剪力和跨力矩。这是通过保守地假设一端的失效意味着整个梁的失效，并将相关构件的端部力矩和刚度降低 99%（保留 1% 的原始属性以避免数值问题）来实现的。
由于相关假设对整体响应的影响，截面刚度建模是多年来引起各种研究人员关注的一个方面（例如参考文献 [18-20]）。对于本研究，需要考虑各种强度水平，因此认为采用组合刚度标准是合适的，该标准涉及不同加速度下的中度和/或完全开裂截面。因此，使用模拟如下的准弹性单元的有效刚度进行分析：
其中A 9 / A d是当前考虑的“有效”加速度（见第 3.3 节）与设计 PGA 的比值，EI g 是总截面刚度，完全开裂截面的刚度由屈服比给出屈服曲率的时刻。通过假设梁和柱的EI g 分别为40% 和 80% 来估算中度开裂截面的有效刚度[18] 与新西兰混凝土标准 [21] 推荐的值非常一致。
DRAIN-2D/90通过考虑由静载荷引起的柱中的轴向载荷，可选择近似二阶 ( P – D ) 效应。这种考虑以及刚度建模对脆弱性曲线的影响如图 2 所示，假设 ULS 失效标准将在第 4.1 节（确定性临界漂移）中讨论。看起来，虽然刚度建模的方式非
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[603687]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
