钢筋混凝土框架梁基于可靠度理论的抗震优化设计.pdf

第卷第期建筑结构年月
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钢筋混凝土框架梁基于可靠度理论的抗震优化设计
马宏旺吕西林
(同济大学土木工程学院结构工程与防灾研究所上海)
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[提要] 基于现行建筑抗震设计规范,把设计变量(荷载、材料强度和几何尺寸)看作随机变量,针对钢筋混凝
土框架梁进行优化设计。目的是使设计的梁在满足现行规范要求的基础上,能保持一致的可靠性,同时使设
计造价达到最小。文中可靠度分析和优化计算都基于随机模拟方法。
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[关键词] 钢筋混凝土梁可靠度优化法
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一、前言产生的内力(见图( )),进行内力组合后,再进行配筋
D,
[ ]
为了使设计的结构在满足规范要求的前提下,结验算 D! 。在基于可靠度理论进行钢筋混凝土梁优化
构造价达到最小,需要采用优化的思想去指导设计,使设计时,因为自重荷载效应和地震作用效应的概率分
[ ]
设计的结构既安全又经济 D 。对于钢筋混凝土梁的优布类型不同,变异性相差较大,所以在可靠度分析中不
化设计,大多文献都是以梁的造价作为优化目标,将设进行荷载组合,而是分别对待。
[ ]
计变量看作确定性的、连续的# 。而在实际设计中,梁
承受的外力以及组成梁的材料本身有很大的不确定
性。特别是进行抗震设计时,由于地震力有很强的随
机性,若把它们当作确定性的变量进行优化设计,很难
保证设计的结构有一致的可靠性,同时也可能出现较
[ ,] ( )受力示意图( )截面构造
大的失效概率 E" 。这样为了在优化设计中很好地处, 9
理这些不确定性因素,本文把可靠度理论引入结构优
化设计中。
以前很多文献在进行优化分析时,往往把设计变
量都看作连续变量,待求得最优解时,再圆整到邻近的
[ ]
离散值上 D$ 。这样做虽然简单,但是结果可能使得到
( )梁纵向构造
的最优解与实际最优解有很大差距。通常也与实际设 3
图框架梁设计变量和构造示意图
计不符。所以下面把钢筋混凝土梁的几何尺寸、箍筋 D
间距看作是离散变量,把钢筋面积等看作是连续变量, 对于钢筋混凝土框架梁,在进行抗震优化设计时,
采用混合离散变量优