畢業(yè)設(shè)計外文翻譯二

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算方法已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)用來評價鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)在受到靜荷載作用時的可靠性。在一位同僚的論文中，這種方法已經(jīng)被用來計算包括地震在內(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算機(jī)程序來檢驗。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)一點來說，這種方法對于指導(dǎo)尚欠發(fā)展的設(shè)計工作是很有用的。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)過幾個研究人員的發(fā)展了。然而其主要缺點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不帶剪力墻系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)和一個帶剪力墻系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)為研究對象，對比他們的實驗結(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)體系的可靠性時都采用建議的計算方法。這種計算方法的精確度經(jīng)過了蒙特卡羅模擬法的驗證。無剪力墻框架的可靠性分析首先我們考慮一個雙跨雙層的框架，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)可靠性分析時所必須用到的結(jié)構(gòu)特征都統(tǒng)計在表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e的最接近臨界狀態(tài)的梁和位于節(jié)點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a處的水平位移和位于節(jié)點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)點處的相應(yīng)的可靠性指數(shù)和結(jié)構(gòu)破壞的可能性時考慮了在表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，這個數(shù)據(jù)是在做了一萬次模擬實驗后得出來的。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，考慮到超大型計算機(jī)的實際應(yīng)用特點，為得出這個數(shù)據(jù)做了十萬次模擬實驗。通過蒙特卡羅模擬法得出的實驗結(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，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，兩種實驗結(jié)果的差別就比較明顯了，從結(jié)果中可以看出建議的計算方法可以應(yīng)用于估計復(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。框架結(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，而此時對結(jié)構(gòu)起控制作用的極限狀態(tài)時正常使用極限狀態(tài)。表三：基本的隨機(jī)變量定項目您變量雙額定值倒額定系數(shù)景變異系數(shù)捧分布畏注釋滿框架份E(Mp尖a)援2.00豪E+05貪1.0原0.06杜對數(shù)常態(tài)翠——地A拴b室(護(hù)cm栽2塵)獵113.停6憤1.0獸0.05肌對數(shù)常態(tài)哨梁截憲面可18×6照0叼I病b恭(裙cm4)匪4095頭7砍1.0宏0.05麗對數(shù)常態(tài)梁——惱Zb(c狠m3)慮2015引1.0膽0.05酸對數(shù)常態(tài)土——奉A(yù)c(c怖m(xù)2)宅109.糕7保1.0刷0.05縮對數(shù)常態(tài)葵柱截苗面蠢12×5宋8胖Ic(c訂m4)蠻1977晃0鴨1.0結(jié)0.05丘對數(shù)常態(tài)諷——食Zc(c淘m3)僑1415芝.8驗1.0凍0.05藏對數(shù)常態(tài)掌——校Fy(M敲pa)屑248.鞏21取1.05禽0.10合對數(shù)常態(tài)磚——蛋剪力墻治Ec(M繪pa)遷2.14奮E+04菠1.0晴0.18寧對數(shù)常態(tài)臉F兩c=20掉.68(豆Mpa)同ν掏0.17滴1.0手0.10潮對數(shù)常態(tài)武——旨荷載燦D(KN竿/m)漂29.2忌1.0境0.10貿(mào)對數(shù)常態(tài)胳——眼L(KN廣/m)害17.5跨2繭1.0村0.25甘類成型畫Ⅰ升——淹H(KN吊)文125.牛53銅0.78天0.37片類爆型劃Ⅰ估——注：b＝梁，c＝柱。表四：有剪力墻框架和無剪力墻框架的實驗結(jié)果料執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)足位置料SFEM常蒙特卡羅叫模擬法弓β燭Pf弱Pf懲無剪力墻莊的框架俗承載力標(biāo)估準(zhǔn)堵節(jié)叛點湖cd嚴(yán)2.65丘9杠0.00換39脹0.01下34濾節(jié)筍點億eg報2.23腰1吉0.01狀29住0.02椅82忍正常使用跌標(biāo)準(zhǔn)壁節(jié)告點睛a巴0.06搭0踢0.47暫61桂0.47幫40串節(jié)黎點課d益5.34辜1獄≈嘉0.0供0.0賞有剪力墻徒的框架琴承載力標(biāo)統(tǒng)準(zhǔn)癥節(jié)齡點午eg深3.16臟6虹0.00迅076總0.00族212慕正常使用愈標(biāo)準(zhǔn)頌節(jié)櫻點井a(chǎn)憲5.29恥0車≈聚0.0封0.0擦注：蜜β裙＝安全指濕數(shù)盲，賽P吃f戶＝結(jié)構(gòu)破畏壞幾率歡有剪力墻毀的結(jié)構(gòu)框聞架體系的亡可靠性分產(chǎn)析秀將涌圖正2歸中的框架伙結(jié)構(gòu)用剪教力墻系統(tǒng)殼加強(qiáng)后就卻變成了綁圖亭1安中的結(jié)構(gòu)燙體系。對憂于剪力墻品系統(tǒng)，我似們要考慮囑兩種與剪級力墻相關(guān)昏的附加變葡量樓，崇E啊c盯和教v撤，在三表剩3悄中已經(jīng)給懸出這兩種泥變量的統(tǒng)肺計信息。炒我們假定脂本結(jié)構(gòu)是捕由五個在壩每一個樓勤層平面都子采用剛接督的相同的槍框架組成喊，并且只行有本建筑央中心的框續(xù)架帶有剪掙力墻系統(tǒng)式。雖然剪般力墻的結(jié)狠構(gòu)層厚度傻設(shè)定熔為穩(wěn)12.7加c炭m接，但是考尤慮到此結(jié)聯(lián)構(gòu)共包括盼五個相同彎的框架再田加上每層聰樓板的剛信性效應(yīng)，咱因此本例脅中剪力墻駁最后分到抽每榀框架僵的實際有納效厚度假忘定喘為物2.54蘭c稠m攏。在這個歇框剪聯(lián)合耐系統(tǒng)上將解要施加三鑰種靜力荷卡載，在彈表趨3塑中也已給皇出。在每窮個剪力墻乏上的橫向己張拉應(yīng)力貓超出了混輪凝土的規(guī)銅定抗拉強(qiáng)摧度之后，佳剪力墻系株統(tǒng)的剛度黎就被削弱滔，減少到忙了初始剛壞度住的孔40埋%慌。乞在計算此治框剪聯(lián)合貢系統(tǒng)的結(jié)襪構(gòu)破壞可需能性時采填用了建議鄭的計算方紐法。在承屠載力極限辨狀態(tài)下的葛測試中，炒需要測試舅的是框架望柱的結(jié)構(gòu)鬼破壞指數(shù)完，在本例復(fù)中以砌圖律1轟和株圖倒2霧中節(jié)溉點場e春g雖為代表?；暝谡Ｊ估子脴O限狀拒態(tài)下的測薪試中，需療要測試此庸聯(lián)合系統(tǒng)菊的頂部（引在袖圖播1習(xí)和忌圖例2乓的節(jié)纖點駝a桑處）的水狠平位移所業(yè)導(dǎo)致的結(jié)床構(gòu)破壞指投數(shù)。本次堂測試的結(jié)冬果記錄在間表育4弄中。夏同上文一萍樣，在承蜜載力極限雜狀態(tài)下的蘭測試中共繭做了一萬斤次實驗，魔在正常使?jié)脴O限狀以態(tài)下的測屈試中共做貝了十萬次熱實驗。對猴于這兩種倘極限狀態(tài)犧的測試，棟由建議的俯計算方法欄和通過蒙彎特卡羅模拿擬法得出巷的結(jié)構(gòu)的怒可靠性指標(biāo)數(shù)實驗結(jié)覆果基本相泉同。因此英通過本次銷實驗結(jié)果坦可明顯得自出如下結(jié)漲論：建議閣的計算方愧法可以應(yīng)碌用于對框鵝架－剪力候墻聯(lián)合結(jié)答構(gòu)體系在鋒靜力載荷娘作用下的櫻結(jié)構(gòu)破壞褲可能性的蓋分析當(dāng)中瑞。剪力墻蘇系統(tǒng)的使術(shù)用并沒有姐對框架柱鼻的可靠性音產(chǎn)生任何膝影響。賄然而，由菌于剪力墻竟的作用使循得框架結(jié)倉構(gòu)頂部的靠水平位移符顯著地減簽小了，從吹而使得這膚種聯(lián)合體短系在正常眠使用極限歲狀態(tài)下的席結(jié)構(gòu)破壞欄機(jī)率幾乎裳減小到零戒。這才是勸剪力墻系拔統(tǒng)的作用駝所在。對站于這種聯(lián)墓合結(jié)構(gòu)體想系，起控蝕制作用的懲極限狀態(tài)盲從正常使錯用極限狀繩態(tài)變成了拐承載力極急限狀態(tài)。致這個簡單務(wù)的例子清幅晰的證明宏了剪力墻擦系統(tǒng)在結(jié)虧構(gòu)承受水級平荷載時肯是相當(dāng)有斗益的。同牲時它也證坡明了建議加的計算方閘法可以應(yīng)娘用于在靜透力載荷作春用下的復(fù)降雜結(jié)構(gòu)體宅系的結(jié)構(gòu)伐可靠性分基析當(dāng)中，困從而擴(kuò)展絨了結(jié)構(gòu)可師靠性計算電方法的選擦用范圍。總結(jié)股本次研究些成功的開腐發(fā)出了一是個具有足慣夠精確度慣的高效的東計算方法孩用以評定兵鋼框架和帆鋼筋混凝榮土剪力墻球聯(lián)合結(jié)構(gòu)憶體系的可惠靠性。在釋本算法當(dāng)怪中鋼框架蛇采用框架捆梁－柱單躍元來表示繳，鋼筋混執(zhí)凝土剪力坡墻采用平書板單元來險表示。本啞文中還建處議大家使飯用一個隨舌機(jī)的立足增于有限單崗元法的研肌究方法，惹包括結(jié)構(gòu)蠢可靠性分肯析方法、弊一級可靠父度結(jié)構(gòu)的貫分析步驟位和有限單壇元法。無完論是帶剪歡力墻系統(tǒng)此的框架結(jié)斬構(gòu)體系還宮是一個不間帶剪力墻師系統(tǒng)的框鐮架結(jié)構(gòu)體負(fù)系，在評痰定他們的削結(jié)構(gòu)可靠室性時都需稅要同時考主慮對結(jié)構(gòu)笑承載力極太限和滿足純正常使用劑功能的要物求。本文康中得出的篇結(jié)果都經(jīng)幣過蒙特卡庫羅模擬法菠的驗證。古本文中建未議的基于接有限單元晉法的隨機(jī)懸計算方法只對于分析村一個框架具－剪力墻抖聯(lián)合結(jié)構(gòu)楚體系在靜蛋力荷載作齒用下的系鴨統(tǒng)可靠性純是非常合頁適的。無男論是對于軌結(jié)構(gòu)的承芝載力極限百狀態(tài)還是懸正常使用階極限狀態(tài)攝的分析，埋采用本方電法所得出堤來的結(jié)論民與采用蒙袖特卡羅模誘擬法的出憑的結(jié)果是家一樣的。耳與最初設(shè)證想的一樣俱，本次研三究表明了診剪力墻系舍統(tǒng)對于框帳架結(jié)構(gòu)體機(jī)系與水平摔位移相關(guān)遭的結(jié)構(gòu)可皮靠度的提企高是有好搞處的。本洗文建議的麗計算方法誼對于評定船一個鋼框及架和鋼筋任混凝土剪鼠力墻聯(lián)合只結(jié)構(gòu)體系腿的結(jié)構(gòu)可該靠性這一敲領(lǐng)域的作念用是獨一知無二的。掙這種計算漏方法能提唯供筋骨阿倘的高效的士結(jié)果，而妻且還可以閣應(yīng)用于評歸定復(fù)雜結(jié)府構(gòu)體系的顫可靠性當(dāng)井中。這種拘計算方法押說明了為初什么可靠匠性算法可殼以被應(yīng)用鄉(xiāng)于評定一姥個真實的癥結(jié)構(gòu)體系框的破壞機(jī)均率并且得刃出結(jié)構(gòu)真井實的力學(xué)思屬性。這貓種計算方誰法在今后廉的基于實滿際工程設(shè)率計指導(dǎo)方施針的行業(yè)沈發(fā)展進(jìn)程資當(dāng)中將起拘到一定的借積極作用預(yù)。參考文獻(xiàn)服[1膝]Ch售aall隆alO圾,No秀llet羞M(jìn)-J轎,Pe陸rrat應(yīng)onD糠.嬸捷由外貼碳泥纖維布方扭條狀榜的付鋼筋混凝田土梁胸加強(qiáng)剪切腔。泉混合結(jié)構(gòu)廳學(xué)報。冠美國土木耕工程師學(xué)鳴會袖1998披;2(2疤):11搭1從–糾3.[您2]品Spad鍋eaG擺,Be款ncar邪dino悟F,報Swam捉y(tǒng)RN戶.乎。復(fù)合鋼沸筋混凝土規(guī)梁與外貼段碳纖維布聞的抗彎性短能芽。耀混合結(jié)構(gòu)擠學(xué)報。裙美國土木盜工程師學(xué)棋會好1998志;2(3縣):13貓2幕–定7.[軟3]善Saad輔atma職nesh梨H,致Ehsa貼niM冶R,L怎iMW座.投。強(qiáng)度和羅延展性的膏混凝土柱傍外圍鋼筋潑與纖維復(fù)藝合帶。鴿美國混凝肚土學(xué)會島結(jié)構(gòu)學(xué)報刷。惹