考慮空間變異性的框架結構可靠度分析方法

劉敬敏， 楊綠峰， 余 波*

(1.廣西科技大學 土木建筑工程學院，柳州 545006；2.廣西大學 土木建筑工程學院，工程防災與結構安全教育部重點實驗室，廣西防災減災與工程安全重點實驗室，南寧 530004)

1 引 言

結構可靠度分析對于工程結構的設計和概率安全性評估具有重要意義。近年來，框架結構的可靠度分析得到國內外學者的廣泛關注。其中，文獻[1]利用非線性有限元法開展了框架結構的可靠度分析；文獻[2]研究了按照加拿大建筑規范設計的鋼框架結構的可靠度；文獻[3]基于隨機有限元的梯度優化法，研究了荷載和截面慣性矩等參數為隨機變量時的框架結構可靠度；文獻[4]通過現場測量獲取了鋼筋混凝土框架結構的幾何尺寸和材料參數的施工誤差統計信息，進而采用驗算點法計算了框架結構的可靠度；文獻[5]利用基于一次可靠度的有限元方法分析了框架結構的可靠度；文獻[6,7]采用響應面法計算了框架結構的可靠度。需要說明的是，上述研究成果都將結構的材料參數描述為隨機變量，而忽略了材料參數空間變異性的影響。然而，由于材料制備、施工技術和腐蝕缺陷等因素的影響，結構的材料參數通常具有顯著的空間變異性[8-19]。文獻[8]利用隨機有限元法分析了彈性模量具有隨機性的鋼框架結構的可靠度，采用中點法離散隨機場，導致適用性和計算精度難以保證。通過分析發現，目前國內外傳統的隨機場離散方法主要局限于一維桿系單元[9]、二維平面單元[10,11]或三維實體單元[12-14]，而缺少一種針對由桿系單元組成的平面框架隨機場的有效離散方法，所以無法有效分析材料參數空間變異性對框架結構可靠度的影響[9,10]。……