畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯二

靜荷載作用下框架剪力墻的可靠性作者：AhmedGhobarah摘要：一種新的精確有效的計(jì)算方法已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)用來評價(jià)鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)在受到靜荷載作用時(shí)的可靠性。在一位同僚的論文中，這種方法已經(jīng)被用來計(jì)算包括地震在內(nèi)的動荷載。它將有限元和第一可靠性原則結(jié)合起來，產(chǎn)生了一種基于有限隨機(jī)的要素的方法。在這種確定性的有限元表示法中，鋼框架體系由梁柱結(jié)構(gòu)體系表現(xiàn)出而剪力墻結(jié)構(gòu)由板體系表現(xiàn)出來，組合在一起的體系的剛度矩陣就形成了。這種確定性的有限元方法可以用計(jì)算機(jī)程序來檢驗(yàn)。它可以被延用于考慮隨機(jī)情況下的不確定因素。是否有剪力墻加固工事的鋼框架的可靠性被用來確定在結(jié)構(gòu)在發(fā)揮作用時(shí)的強(qiáng)度和適用性。這種方法在數(shù)字上體現(xiàn)出對剪力墻的正面效果，特別是在側(cè)向偏差令人滿意而框架性能很弱的時(shí)候。它可以用于對受靜荷載作用的任何材料和結(jié)構(gòu)形式的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可靠性的評估。職業(yè)一點(diǎn)來說，這種方法對于指導(dǎo)尚欠發(fā)展的設(shè)計(jì)工作是很有用的。關(guān)鍵詞：極限狀態(tài)，模擬，剪力墻，靜荷載，鋼框架，有限元。緒論對各種由不同的體系和材料組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)際可靠性的分析是對我們專業(yè)人員的挑戰(zhàn)。在大部分情況下，對結(jié)構(gòu)的可靠性可由極限狀態(tài)和正常狀態(tài)（荷載和相關(guān)反力之間不確定的符合相關(guān)規(guī)范的一種函數(shù)關(guān)系）的暗示中得到結(jié)果。這種經(jīng)常會被用于獲取由不同材料組成的結(jié)構(gòu)體系發(fā)揮作用信息的方法就是有限元法。有限元就是一種普通應(yīng)用于許多工程領(lǐng)域，適用于簡單和復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)大分析工具。使用這種方法，對于復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)、各種非線性問題、不同的材料和傳力途徑的問題的分析將是直截了當(dāng)?shù)?。但是，確定性（限制性）有限元不能分析可變結(jié)構(gòu)。因此不能被用作穩(wěn)定性分析。另一方面，可靠性方法不能真實(shí)地描述結(jié)構(gòu)。如果基本變量不能確定，那么用這種分析方法計(jì)算的結(jié)構(gòu)也是可靠的。如果在分析的每步中，通過基本量的變化將反應(yīng)中的不確定性限制住，那么這種可靠性分析方法在當(dāng)前還是能普遍使用的。為了獲得這兩種方法令人滿意的結(jié)果，必須要將它們結(jié)合起來，這樣就有了隨機(jī)有限元的產(chǎn)生。這種框架結(jié)構(gòu)的隨機(jī)有限元法則已經(jīng)經(jīng)過幾個(gè)研究人員的發(fā)展了。然而其主要缺點(diǎn)是不能有效地傳遞水平荷載（比如風(fēng)荷載、地震荷載和海浪等）。他們是和結(jié)構(gòu)的柔韌性有關(guān)的。為了增強(qiáng)其側(cè)向剛度，支撐和剪力墻是必需的。Haldar和Gao試圖將支撐用于鋼框架中。他們在模型中使用了很多構(gòu)架。但是，他們沒有考慮嘗試使用在S隨機(jī)有限元的文章中提到的可以用二維平面描述的剪力墻。算例為了研究剪力墻系統(tǒng)對于結(jié)構(gòu)體系的整體可靠性所起到的作用，在本次研究中我們將以一個(gè)不帶剪力墻系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)和一個(gè)帶剪力墻系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)為研究對象，對比他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在這兩種結(jié)構(gòu)上施加的荷載全部是靜力荷載。在評定這兩種帶剪力墻和不帶剪力墻的框架結(jié)構(gòu)體系的可靠性時(shí)都采用建議的計(jì)算方法。這種計(jì)算方法的精確度經(jīng)過了蒙特卡羅模擬法的驗(yàn)證。無剪力墻框架的可靠性分析首先我們考慮一個(gè)雙跨雙層的框架，見圖2（圖2由圖1去掉剪力墻得來）。此框架采用A36級鋼。結(jié)構(gòu)的橫斷面規(guī)格和材料性質(zhì)等在結(jié)構(gòu)可靠性分析時(shí)所必須用到的結(jié)構(gòu)特征都統(tǒng)計(jì)在表3中。分別在框架結(jié)構(gòu)上施加恒載，活載和水平荷載。這些荷載的統(tǒng)計(jì)資料在表3中也已給出。在承載力極限狀態(tài)下的測試中，對于位于節(jié)點(diǎn)e的最接近臨界狀態(tài)的梁和位于節(jié)點(diǎn)c的最接近臨界狀態(tài)的柱的可靠性的評定使用在Eqs.(13)和(14)中建議的計(jì)算方法。在正常使用極限狀態(tài)下的測試中，對頂層在節(jié)點(diǎn)a處的水平位移和位于節(jié)點(diǎn)d處的橫梁跨中的豎向撓度需要檢查。在Eq.(12)中規(guī)定了對于框架結(jié)構(gòu)頂層的水平位移最多不能夠超過h/400,h是框架的高度。因此在本例子中δdriftlimit等于1.83cm。類似地，規(guī)定框架橫梁跨中的豎向撓度在未考慮折減的活載作用下最多不能超過l/360，l是橫梁的跨度。在本例子中，δdeflectionlimit就等于2.54cm。在評定不同節(jié)點(diǎn)處的相應(yīng)的可靠性指數(shù)和結(jié)構(gòu)破壞的可能性時(shí)考慮了在表3中列出的所有的隨機(jī)變量。在表4中列出了可靠性分析的結(jié)果。對于不帶剪力墻的框架結(jié)構(gòu)體系，框架梁的破壞的可能性為0.0039，這個(gè)數(shù)據(jù)是在做了一萬次模擬實(shí)驗(yàn)后得出來的。而由于水平位移過大而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞的可能性為零，考慮到超大型計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，為得出這個(gè)數(shù)據(jù)做了十萬次模擬實(shí)驗(yàn)。通過蒙特卡羅模擬法得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果列在表4中。當(dāng)?shù)贸龅慕Y(jié)構(gòu)破壞機(jī)率比較大時(shí)，對于這兩種極限狀態(tài)的分析結(jié)果非常接近。然而，當(dāng)?shù)贸龅慕Y(jié)構(gòu)破壞機(jī)率相對小時(shí)，兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差別就比較明顯了，從結(jié)果中可以看出建議的計(jì)算方法可以應(yīng)用于估計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的可靠性。結(jié)構(gòu)框架中的橫梁和柱的可靠性指數(shù)一般都可以滿足結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)。關(guān)于結(jié)構(gòu)橫梁的豎向撓度的可靠性也可以滿足結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)。然而，框架結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下的彎曲程度相當(dāng)嚴(yán)重?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)破壞機(jī)率的主要因素就是由于節(jié)點(diǎn)a處的水平位移太大而引起的。因此，在這種情況下框架結(jié)構(gòu)就必須在水平方向做強(qiáng)化處理，否則是不可接受的，而此時(shí)對結(jié)構(gòu)起控制作用的極限狀態(tài)時(shí)正常使用極限狀態(tài)。表三：基本的隨機(jī)變量掩項(xiàng)目料變量產(chǎn)額定值招額定系數(shù)紙變異系數(shù)談分布壞注釋憶框架趣E(Mpa)加2.00E+正05機(jī)1.0羅0.06還對數(shù)常態(tài)掏——狹A秒b蛇(尊cm羞2撿)直113.6鋪1.0激0.05脖對數(shù)常態(tài)供梁截可面嬌18×60駝I麥b猴(行cm4)迫40957年1.0耐0.05醫(yī)對數(shù)常態(tài)浪——繩Zb(cm3妹)悼2015遺1.0府0.05稻對數(shù)常態(tài)喇——堪Ac(cm2街)今109.7遷1.0碑0.05繁對數(shù)常態(tài)巴柱截串面卻12×58御Ic(cm4柏)輪19770裕1.0如0.05晌對數(shù)常態(tài)彈——竄Zc(cm3緊)遙1415.8吉1.0蓬0.05堵對數(shù)常態(tài)寄——斯Fy(Mpa運(yùn))揮248.21需1.05扮0.10甘對數(shù)常態(tài)稻——械剪力墻偵Ec(Mpa召)華2.14E+川04篇1.0脈0.18榨對數(shù)常態(tài)眠F齊c=20.6食8(Mpa)靠ν僑0.17需1.0茄0.10對對數(shù)常態(tài)廟——枯荷載丈D(KN/m蠻)剛29.2鎮(zhèn)1.0膽0.10慨對數(shù)常態(tài)漆——廣L(KN/m劃)憤17.52金1.0衫0.25次類千型扔Ⅰ務(wù)——替H(KN)晚125.53鏡0.78濕0.37困類效型牛Ⅰ排——注：b＝梁，c＝柱。表四：有剪力墻框架和無剪力墻框架的實(shí)驗(yàn)結(jié)果茅執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)崖位置施SFEM妙蒙特卡羅模擬溪法濕β跟Pf悔Pf砍無剪力墻的框鳳架狗承載力標(biāo)準(zhǔn)鹿節(jié)短點(diǎn)示cd鉗2.659濟(jì)0.0039左0.0134陶節(jié)蕉點(diǎn)無eg濟(jì)2.231丘0.0129民0.0282破正常使用標(biāo)準(zhǔn)遷節(jié)飯點(diǎn)落a頌0.060此0.4761統(tǒng)0.4740蛋節(jié)湯點(diǎn)視d豎5.341景≈般0.0抹0.0灣有剪力墻的框見架產(chǎn)承載力標(biāo)準(zhǔn)釣節(jié)船點(diǎn)黎eg罷3.166圣0.0007借6友0.0021究2鳥正常使用標(biāo)準(zhǔn)尸節(jié)續(xù)點(diǎn)挎a蘿5.290團(tuán)≈換0.0曠0.0絹?zhàn)ⅲ汉酽逻^＝安全指數(shù)渴，家P綁f崖＝結(jié)構(gòu)破壞幾牲率余有剪力墻的結(jié)刻構(gòu)框架體系的釋可靠性分析歸將區(qū)圖缺2紡中的框架結(jié)構(gòu)銜用剪力墻系統(tǒng)削加強(qiáng)后就變成僑了廈圖壽1松中的結(jié)構(gòu)體系鄙。對于剪力墻是系統(tǒng)，我們要拿考慮兩種與剪相力墻相關(guān)的附撥加變量例，豈E纏c白和棕v歸，在行表叫3侵中已經(jīng)給出這彩兩種變量的統(tǒng)深計(jì)信息。我們當(dāng)假定本結(jié)構(gòu)是型由五個(gè)在每一典個(gè)樓層平面都護(hù)采用剛接的相背同的框架組成未，并且只有本冬建筑中心的框銀架帶有剪力墻宗系統(tǒng)。雖然剪指力墻的結(jié)構(gòu)層鴨厚度設(shè)定為南12.7cm窮，但是考慮到控此結(jié)構(gòu)共包括瞧五個(gè)相同的框配架再加上每層鍛樓板的剛性效睬應(yīng)，因此本例厘中剪力墻最后血分到每榀框架戴的實(shí)際有效厚止度假定為慢2.54cm廳。在這個(gè)框剪劇聯(lián)合系統(tǒng)上將喜要施加三種靜工力荷載，在奮表逮3科中也已給出。哄在每個(gè)剪力墻進(jìn)上的橫向張拉越應(yīng)力超出了混之凝土的規(guī)定抗傳拉強(qiáng)度之后，詠剪力墻系統(tǒng)的貨剛度就被削弱臣，減少到了初戒始剛度枝的座40氧%怎。匪在計(jì)算此框剪蠻聯(lián)合系統(tǒng)的結(jié)瞇構(gòu)破壞可能性堂時(shí)采用了建議錢的計(jì)算方法。先在承載力極限惱狀態(tài)下的測試內(nèi)中，需要測試失的是框架柱的心結(jié)構(gòu)破壞指數(shù)廉，在本例中以性圖扎1陷和書圖捏2已中節(jié)協(xié)點(diǎn)諷e翁g嘆為代表。在正鎮(zhèn)常使用極限狀矛態(tài)下的測試中芹，需要測試此陳聯(lián)合系統(tǒng)的頂貧部（在較圖她1獅和隆圖逼2稼的節(jié)挎點(diǎn)醫(yī)a腥處）的水平位鬼移所導(dǎo)致的結(jié)冤構(gòu)破壞指數(shù)。甚本次測試的結(jié)改果記錄在滴表呀4幣中。宋同上文一樣，閣在承載力極限哨狀態(tài)下的測試蔥中共做了一萬政次實(shí)驗(yàn)，在正容常使用極限狀映態(tài)下的測試中剝共做了十萬次獵實(shí)驗(yàn)。對于這扒兩種極限狀態(tài)廳的測試，由建拒議的計(jì)算方法赤和通過蒙特卡項(xiàng)羅模擬法得出冊的結(jié)構(gòu)的可靠駐性指數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)創(chuàng)果基本相同。液因此通過本次倘實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明踩顯得出如下結(jié)扛論：建議的計(jì)誓算方法可以應(yīng)命用于對框架－乞剪力墻聯(lián)合結(jié)槍構(gòu)體系在靜力路載荷作用下的名結(jié)構(gòu)破壞可能狀性的分析當(dāng)中甚。剪力墻系統(tǒng)眉的使用并沒有誓對框架柱的可比靠性產(chǎn)生任何周影響。天然而，由于剪何力墻的作用使獵得框架結(jié)構(gòu)頂倦部的水平位移幕顯著地減小了沾，從而使得這絨種聯(lián)合體系在奏正常使用極限怨?fàn)顟B(tài)下的結(jié)構(gòu)賠破壞機(jī)率幾乎落減小到零。這禽才是剪力墻系屢統(tǒng)的作用所在與。對于這種聯(lián)沖合結(jié)構(gòu)體系，齒起控制作用的朋極限狀態(tài)從正鉆常使用極限狀岔態(tài)變成了承載幫力極限狀態(tài)。泡這個(gè)簡單的例顆子清晰的證明目了剪力墻系統(tǒng)潮在結(jié)構(gòu)承受水蟲平荷載時(shí)是相狠當(dāng)有益的。同淺時(shí)它也證明了掘建議的計(jì)算方踐法可以應(yīng)用于微在靜力載荷作評用下的復(fù)雜結(jié)撈構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)獲可靠性分析當(dāng)辛中，從而擴(kuò)展柴了結(jié)構(gòu)可靠性票計(jì)算方法的選忽用范圍?？偨Y(jié)乳本次研究成功酒的開發(fā)出了一遮個(gè)具有足夠精慌確度的高效的鏈計(jì)算方法用以爐評定鋼框架和粥鋼筋混凝土剪撕力墻聯(lián)合結(jié)構(gòu)源體系的可靠性番。在本算法當(dāng)還中鋼框架采用叛框架梁－柱單涂元來表示，鋼灌筋混凝土剪力機(jī)墻采用平板單帖元來表示。本依文中還建議大適家使用一個(gè)隨殖機(jī)的立足于有婚限單元法的研毒究方法，包括礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可靠性分音析方法、一級仁可靠度結(jié)構(gòu)的謹(jǐn)分析步驟和有榜限單元法。無直論是帶剪力墻礦系統(tǒng)的框架結(jié)切構(gòu)體系還是一獸個(gè)不帶剪力墻享系統(tǒng)的框架結(jié)堂構(gòu)體系，在評株定他們的結(jié)構(gòu)架可靠性時(shí)都需臭要同時(shí)考慮對送結(jié)構(gòu)承載力極誕限和滿足正常陡使用功能的要賭求。本文中得礙出的結(jié)果都經(jīng)夏過蒙特卡羅模面擬法的驗(yàn)證。武本文中建議的膜基于有限單元滋法的隨機(jī)計(jì)算秘方法對于分析衣一個(gè)框架－剪腫力墻聯(lián)合結(jié)構(gòu)騎體系在靜力荷我載作用下的系跳統(tǒng)可靠性是非容常合適的。無科論是對于結(jié)構(gòu)披的承載力極限亡狀態(tài)還是正常遭使用極限狀態(tài)輕的分析，采用史本方法所得出屋來的結(jié)論與采短用蒙特卡羅模崇擬法的出的結(jié)算果是一樣的。聚與最初設(shè)想的黎一樣，本次研賊究表明了剪力由墻系統(tǒng)對于框圈架結(jié)構(gòu)體系與疤水平位移相關(guān)吸的結(jié)構(gòu)可靠度麥的提高是有好齡處的。本文建必議的計(jì)算方法扒對于評定一個(gè)出鋼框架和鋼筋膀混凝土剪力墻修聯(lián)合結(jié)構(gòu)體系禾的結(jié)構(gòu)可靠性謠這一領(lǐng)域的作損用是獨(dú)一無二砌的。這種計(jì)算巴方法能提供筋慎骨阿的高效的息結(jié)果，而且還劑可以應(yīng)用于評認(rèn)定復(fù)雜結(jié)構(gòu)體多系的可靠性當(dāng)紙中。這種計(jì)算北方法說明了為渣什么可靠性算太法可以被應(yīng)用駛于評定一個(gè)真望實(shí)的結(jié)構(gòu)體系黃的破壞機(jī)率并袋且得出結(jié)構(gòu)真凳實(shí)的力學(xué)屬性布。這種計(jì)算方貢法在今后的基炒于實(shí)際工程設(shè)煮計(jì)指導(dǎo)方針的泡行業(yè)發(fā)展進(jìn)程業(yè)當(dāng)中將起到一還定的積極作用沉。參考文獻(xiàn)其[1]橫Chaall趨alO,歸Nollet齡M-J,絕Perrat晝onD.京泡由外貼碳纖維新布方條狀膏的想鋼筋混凝土梁福加強(qiáng)剪切草。久混合結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)衫。左美國土木工程謀師學(xué)會溉1998;2辭(2):11嚇1咱–招3.婦[2]汪Spadea梢G,Be猜ncardi蜻noF,耍Swamy僻RN候.摔。復(fù)合鋼筋混被凝土梁與外貼醫(yī)碳纖維布稼的抗彎性能追。場混合結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)灘。凈美國土木工程沸師學(xué)會匪貪1998;2屢(3):13標(biāo)2奉–虎7.離[3]棍Saadat有manesh存H,Eh卵saniM播R,Li瓜MW紡.酷。強(qiáng)度和延展懷性的混凝土柱茶外圍鋼筋與纖醬維復(fù)合帶。燃美國混凝土學(xué)谷會餐結(jié)構(gòu)