毕业设计外文翻译二

静荷载作用下框架剪力墙的可靠性作者：AhmedGhobarah摘要：一种新的精确有效的计算方法已经被发现用来评价钢筋混凝土框架剪力墙结构在受到静荷载作用时的可靠性。在一位同僚的论文中，这种方法已经被用来计算包括地震在内的动荷载。它将有限元和第一可靠性原则结合起来，产生了一种基于有限随机的要素的方法。在这种确定性的有限元表示法中，钢框架体系由梁柱结构体系表现出而剪力墙结构由板体系表现出来，组合在一起的体系的刚度矩阵就形成了。这种确定性的有限元方法可以用计算机程序来检验。它可以被延用于考虑随机情况下的不确定因素。是否有剪力墙加固工事的钢框架的可靠性被用来确定在结构在发挥作用时的强度和适用性。这种方法在数字上体现出对剪力墙的正面效果，特别是在侧向偏差令人满意而框架性能很弱的时候。它可以用于对受静荷载作用的任何材料和结构形式的复杂结构的可靠性的评估。职业一点来说，这种方法对于指导尚欠发展的设计工作是很有用的。关键词：极限状态，模拟，剪力墙，静荷载，钢框架，有限元。绪论对各种由不同的体系和材料组成的复杂结构的实际可靠性的分析是对我们专业人员的挑战。在大部分情况下，对结构的可靠性可由极限状态和正常状态（荷载和相关反力之间不确定的符合相关规范的一种函数关系）的暗示中得到结果。这种经常会被用于获取由不同材料组成的结构体系发挥作用信息的方法就是有限元法。有限元就是一种普通应用于许多工程领域，适用于简单和复杂结构体系的强大分析工具。使用这种方法，对于复杂几何结构、各种非线性问题、不同的材料和传力途径的问题的分析将是直截了当的。但是，确定性（限制性）有限元不能分析可变结构。因此不能被用作稳定性分析。另一方面，可靠性方法不能真实地描述结构。如果基本变量不能确定，那么用这种分析方法计算的结构也是可靠的。如果在分析的每步中，通过基本量的变化将反应中的不确定性限制住，那么这种可靠性分析方法在当前还是能普遍使用的。为了获得这两种方法令人满意的结果，必须要将它们结合起来，这样就有了随机有限元的产生。这种框架结构的随机有限元法则已经经过几个研究人员的发展了。然而其主要缺点是不能有效地传递水平荷载（比如风荷载、地震荷载和海浪等）。他们是和结构的柔韧性有关的。为了增强其侧向刚度，支撑和剪力墙是必需的。Haldar和Gao试图将支撑用于钢框架中。他们在模型中使用了很多构架。但是，他们没有考虑尝试使用在S随机有限元的文章中提到的可以用二维平面描述的剪力墙。算例为了研究剪力墙系统对于结构体系的整体可靠性所起到的作用，在本次研究中我们将以一个不带剪力墙系统的框架结构和一个带剪力墙系统的框架结构为研究对象，对比他们的实验结果。在这两种结构上施加的荷载全部是静力荷载。在评定这两种带剪力墙和不带剪力墙的框架结构体系的可靠性时都采用建议的计算方法。这种计算方法的精确度经过了蒙特卡罗模拟法的验证。无剪力墙框架的可靠性分析首先我们考虑一个双跨双层的框架，见图2（图2由图1去掉剪力墙得来）。此框架采用A36级钢。结构的横断面规格和材料性质等在结构可靠性分析时所必须用到的结构特征都统计在表3中。分别在框架结构上施加恒载，活载和水平荷载。这些荷载的统计资料在表3中也已给出。在承载力极限状态下的测试中，对于位于节点e的最接近临界状态的梁和位于节点c的最接近临界状态的柱的可靠性的评定使用在Eqs.(13)和(14)中建议的计算方法。在正常使用极限状态下的测试中，对顶层在节点a处的水平位移和位于节点d处的横梁跨中的竖向挠度需要检查。在Eq.(12)中规定了对于框架结构顶层的水平位移最多不能够超过h/400,h是框架的高度。因此在本例子中δdriftlimit等于1.83cm。类似地，规定框架横梁跨中的竖向挠度在未考虑折减的活载作用下最多不能超过l/360，l是横梁的跨度。在本例子中，δdeflectionlimit就等于2.54cm。在评定不同节点处的相应的可靠性指数和结构破坏的可能性时考虑了在表3中列出的所有的随机变量。在表4中列出了可靠性分析的结果。对于不带剪力墙的框架结构体系，框架梁的破坏的可能性为0.0039，这个数据是在做了一万次模拟实验后得出来的。而由于水平位移过大而导致的结构破坏的可能性为零，考虑到超大型计算机的实际应用特点，为得出这个数据做了十万次模拟实验。通过蒙特卡罗模拟法得出的实验结果列在表4中。当得出的结构破坏机率比较大时，对于这两种极限状态的分析结果非常接近。然而，当得出的结构破坏机率相对小时，两种实验结果的差别就比较明显了，从结果中可以看出建议的计算方法可以应用于估计复杂结构体系的可靠性。结构框架中的横梁和柱的可靠性指数一般都可以满足结构的承载力极限状态。关于结构横梁的竖向挠度的可靠性也可以满足结构的承载力极限状态。然而，框架结构在水平荷载的作用下的弯曲程度相当严重。框架结构的结构破坏机率的主要因素就是由于节点a处的水平位移太大而引起的。因此，在这种情况下框架结构就必须在水平方向做强化处理，否则是不可接受的，而此时对结构起控制作用的极限状态时正常使用极限状态。表三：基本的随机变量掩项目料变量产额定值招额定系数纸变异系数谈分布坏注释忆框架趣E(Mpa)加2.00E+正05机1.0罗0.06还对数常态掏——狭A秒b蛇(尊cm羞2捡)直113.6铺1.0激0.05脖对数常态供梁截可面娇18×60驼I麦b猴(行cm4)迫40957年1.0耐0.05医对数常态浪——绳Zb(cm3妹)悼2015遗1.0府0.05稻对数常态喇——堪Ac(cm2街)今109.7迁1.0碑0.05繁对数常态巴柱截串面却12×58御Ic(cm4柏)轮19770裕1.0如0.05晌对数常态弹——窜Zc(cm3紧)遥1415.8吉1.0蓬0.05堵对数常态寄——斯Fy(Mpa运)挥248.21需1.05扮0.10甘对数常态稻——械剪力墙侦Ec(Mpa召)华2.14E+川04篇1.0脉0.18榨对数常态眠F齐c=20.6食8(Mpa)靠ν侨0.17需1.0茄0.10对对数常态庙——枯荷载丈D(KN/m蛮)刚29.2镇1.0胆0.10慨对数常态漆——广L(KN/m划)愤17.52金1.0衫0.25次类千型扔Ⅰ务——替H(KN)晚125.53镜0.78湿0.37困类效型牛Ⅰ排——注：b＝梁，c＝柱。表四：有剪力墙框架和无剪力墙框架的实验结果茅执行标准崖位置施SFEM妙蒙特卡罗模拟溪法湿β跟Pf悔Pf砍无剪力墙的框凤架狗承载力标准鹿节短点示cd钳2.659济0.0039左0.0134陶节蕉点无eg济2.231丘0.0129民0.0282破正常使用标准迁节饭点落a颂0.060此0.4761统0.4740蛋节汤点视d竖5.341景≈般0.0抹0.0湾有剪力墙的框见架产承载力标准钓节船点黎eg罢3.166圣0.0007借6友0.0021究2鸟正常使用标准尸节续点挎a萝5.290团≈换0.0旷0.0绢注：乎β过＝安全指数渴，家P绑f崖＝结构破坏几牲率余有剪力墙的结刻构框架体系的释可靠性分析归将区图缺2纺中的框架结构衔用剪力墙系统削加强后就变成侨了厦图寿1松中的结构体系鄙。对于剪力墙是系统，我们要拿考虑两种与剪相力墙相关的附拨加变量例，岂E缠c白和棕v归，在行表叫3侵中已经给出这彩两种变量的统深计信息。我们当假定本结构是型由五个在每一典个楼层平面都护采用刚接的相背同的框架组成未，并且只有本冬建筑中心的框银架带有剪力墙宗系统。虽然剪指力墙的结构层鸭厚度设定为南12.7cm穷，但是考虑到控此结构共包括瞧五个相同的框配架再加上每层锻楼板的刚性效睬应，因此本例厘中剪力墙最后血分到每榀框架戴的实际有效厚止度假定为慢2.54cm厅。在这个框剪剧联合系统上将喜要施加三种静工力荷载，在奋表逮3科中也已给出。哄在每个剪力墙进上的横向张拉越应力超出了混之凝土的规定抗传拉强度之后，咏剪力墙系统的货刚度就被削弱臣，减少到了初戒始刚度枝的座40氧%怎。匪在计算此框剪蛮联合系统的结眯构破坏可能性堂时采用了建议钱的计算方法。先在承载力极限恼状态下的测试内中，需要测试失的是框架柱的心结构破坏指数廉，在本例中以性图扎1陷和书图捏2已中节协点讽e翁g叹为代表。在正镇常使用极限状矛态下的测试中芹，需要测试此陈联合系统的顶贫部（在较图她1狮和隆图逼2稼的节挎点医a腥处）的水平位鬼移所导致的结冤构破坏指数。甚本次测试的结改果记录在滴表呀4币中。宋同上文一样，阁在承载力极限哨状态下的测试葱中共做了一万政次实验，在正容常使用极限状映态下的测试中剥共做了十万次猎实验。对于这扒两种极限状态厅的测试，由建拒议的计算方法赤和通过蒙特卡项罗模拟法得出册的结构的可靠驻性指数实验结创果基本相同。液因此通过本次倘实验结果可明踩显得出如下结扛论：建议的计誓算方法可以应命用于对框架－乞剪力墙联合结枪构体系在静力路载荷作用下的名结构破坏可能状性的分析当中甚。剪力墙系统眉的使用并没有誓对框架柱的可比靠性产生任何周影响。天然而，由于剪何力墙的作用使猎得框架结构顶倦部的水平位移幕显著地减小了沾，从而使得这绒种联合体系在奏正常使用极限怨状态下的结构赔破坏机率几乎落减小到零。这禽才是剪力墙系屡统的作用所在与。对于这种联冲合结构体系，齿起控制作用的朋极限状态从正钻常使用极限状岔态变成了承载帮力极限状态。泡这个简单的例颗子清晰的证明目了剪力墙系统潮在结构承受水虫平荷载时是相狠当有益的。同浅时它也证明了掘建议的计算方践法可以应用于微在静力载荷作评用下的复杂结捞构体系的结构获可靠性分析当辛中，从而扩展柴了结构可靠性票计算方法的选忽用范围。总结乳本次研究成功酒的开发出了一遮个具有足够精慌确度的高效的链计算方法用以炉评定钢框架和粥钢筋混凝土剪撕力墙联合结构源体系的可靠性番。在本算法当还中钢框架采用叛框架梁－柱单涂元来表示，钢灌筋混凝土剪力机墙采用平板单帖元来表示。本依文中还建议大适家使用一个随殖机的立足于有婚限单元法的研毒究方法，包括础结构可靠性分音析方法、一级仁可靠度结构的谨分析步骤和有榜限单元法。无直论是带剪力墙矿系统的框架结切构体系还是一兽个不带剪力墙享系统的框架结堂构体系，在评株定他们的结构架可靠性时都需臭要同时考虑对送结构承载力极诞限和满足正常陡使用功能的要赌求。本文中得碍出的结果都经夏过蒙特卡罗模面拟法的验证。武本文中建议的膜基于有限单元滋法的随机计算秘方法对于分析衣一个框架－剪肿力墙联合结构骑体系在静力荷我载作用下的系跳统可靠性是非容常合适的。无科论是对于结构披的承载力极限亡状态还是正常遭使用极限状态轻的分析，采用史本方法所得出屋来的结论与采短用蒙特卡罗模崇拟法的出的结算果是一样的。聚与最初设想的黎一样，本次研贼究表明了剪力由墙系统对于框圈架结构体系与疤水平位移相关吸的结构可靠度麦的提高是有好龄处的。本文建必议的计算方法扒对于评定一个出钢框架和钢筋膀混凝土剪力墙修联合结构体系禾的结构可靠性谣这一领域的作损用是独一无二砌的。这种计算巴方法能提供筋慎骨阿的高效的息结果，而且还剂可以应用于评认定复杂结构体多系的可靠性当纸中。这种计算北方法说明了为渣什么可靠性算太法可以被应用驶于评定一个真望实的结构体系黄的破坏机率并袋且得出结构真凳实的力学属性布。这种计算方贡法在今后的基炒于实际工程设煮计指导方针的泡行业发展进程业当中将起到一还定的积极作用沉。参考文献其[1]横Chaall趋alO,归Nollet龄M-J,绝Perrat昼onD.京泡由外贴碳纤维新布方条状膏的想钢筋混凝土梁福加强剪切草。久混合结构学报衫。左美国土木工程谋师学会溉1998;2辞(2):11吓1咱–招3.妇[2]汪Spadea梢G,Be猜ncardi蜻noF,耍Swamy僻RN候.摔。复合钢筋混被凝土梁与外贴医碳纤维布稼的抗弯性能追。场混合结构学报滩。净美国土木工程沸师学会匪贪1998;2屡(3):13标2奉–虎7.离[3]棍Saadat有manesh存H,Eh卵saniM播R,Li瓜MW纺.酷。强度和延展怀性的混凝土柱茶外围钢筋与纤酱维复合带。燃美国混凝土学谷会餐结构