滞变简化结构随机地震反应的等价线性化方法

第一章绪论 (1)

1.1本课题的研究背景 (1)

1.2钢筋混凝土结构随机反应和可靠度研究的国内外现状 (2)

1.2.1随机地震荷载模型 (2)

1.2.2滞变体系的随机反应分析方法 (2)

1.2.3首次穿越概率的分析方法 (6)

1.3本论文的主要研究内容及章节安排 (7)

第二章随机地震荷载与结构滞变恢复力 (9)

2.1 前言 (9)

2.2随机地震荷载模型 (9)

2.2.1平稳随机过程模型 (9)

2.2.2非平稳随机过程模型 (13)

2.2.3随机地震荷载谱表达形式 (15)

2.3结构滞变恢复力模型 (19)

2.3.1非线性刚度恢复力模型 (20)

2.3.2 Bouc-Wen滞变位移模型 (23)

2.3.3随机地震荷载作用下滞变系统反应样本分析 (26)

2.4本章小结 (40)

第三章滞变结构随机地震反应分析的等价线性化方法 (41)

3.1前言 (41)

3.2基本理论 (41)

3.2.1高斯白噪声激励下的平稳反应问题 (41)

3.2.2 Kanai-Tajimi平稳谱模型激励下的反应问题 (46)

3.2.3调制非平稳高斯白噪声反应问题 (50)

3.3算例分析 (53)

3.3.1高斯白噪声激励下的反应问题算例 (53)

3.3.2 Kanai-Tajimi平稳谱模型激励下的反应问题算例 (57)

3.3.3调制非平稳激励下的反应问题算例 (62)

3.4本章小结 (68)

第四章滞变结构随机地震反应的Monte-Carlo模拟方法 (69)

4.1 前言 (69)

4.2随机地震荷载的模拟 (69)

4.2.1平稳地震荷载模型的模拟 (69)

4.2.2非平稳地震荷载模型的模拟 (72)

4.3运用Monte-Carlo模拟方法求响应的样本及统计特性 (73)

4.4算例分析 (77)

4.4.1高斯白噪声激励下的反应问题算例 (77)

4.4.2 Kanai-Tajimi平稳谱模型激励下的反应问题算例 (80)

4.4.3调制非平稳激励下的反应问题算例 (83)

4.5 本章小结 (86)

第五章结论与展望 (88)

5.1结论 (88)

5.2展望 (88)

参考文献 (90)

致谢 (95)

攻读学位期间发表的学术论文目录 (96)

上海交通大学硕士学位论文

第一章绪论

1.1本课题的研究背景

地震是地壳快速释放能量过程中造成振动并且期间会产生地震波的一种自然现象，是我们人类赖以生存的地球的一种危及人民生命财产的突发式自然灾害。地震活动发生的时间、空间和强度都具有明显的随机性。地震动的特性主要由其峰值、频谱和持时来刻划。大量的实际地震记录表明，已经发生的地震动特性各不相同，而未来可能发生的地震动特性又不可预测。由于地震活动的不确定性和地震波在地壳中传播的随机性，地面地震动参数如地震地面位移、速度和加速度等都是随机的，运动的过程是极不规则的波形。

考虑到地震地面运动的不确定性和随机性，以随机过程作为地面运动输入并对结构反应进行概率可靠度分析是更为合理的途径。结构随机地震反应分析则给出随机地震荷载下结构反应的统计参数、谱特性、边缘或联合概率分布等，为结构的抗震设计或安全评估提供基本数据，在概率的意义下定量的评估结构的安全程度，进行动力可靠性分析。

动力可靠性分析涉及的破坏准则大致有两类：其一是结构反应首次超越安全界限的准则，称为首次破坏准则；其二是结构反应超越某个界限达到一定次数的疲劳破坏准则。目前，国内外主要进行基于首次穿越破坏准则的结构地震可靠度分析与研究。

结构随机地震反应可靠性研究可为结构抗震设计、震害预测和抗震鉴定加固提供重要的计算依据，是研究结构破坏机理、抗震性能和抗震薄弱环节的重要手段，也是实施结构振动控制和健康诊断的帮助手段，是地震工程重要和基本的内容之一。减轻地震灾害的迫切需求是推动地震作用可靠性理论研究和发展的根本动力，地震作用可靠性研究的理论成果应用于工程实践并在实践中接受检验而不断发展。

本文考虑地震荷载的非平稳性和结构恢复力的滞变特性，发展了一个钢筋混凝土结构地震反应的等价线性化方法，亦采用了Monte-Carlo模拟法进行了计算求解，并与随机等价线性化方法进行了比较。本文的理论研究成果对钢筋混凝土结构的随机地震反应和可靠度分析方法的发展有一定的促进意义，研究成果还可以应用于新建和老旧混凝土结构的地震可靠度评估，为钢筋混凝土结构的抗震设计或加固改造提供基本参数，对提高钢筋混凝土结构的抗震能力和可靠性，具有