具有中介状态砌体结构可靠性分析.pdf

维普资讯 第 38卷 第 4期 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报(自然科学版) V01．38 No．4 2006年 8月 J．Xi’anUniv．ofArch． Tech．(Natura1ScienceEdition) Aug． 2006 具有中介状态砌体结构的可靠性分析 胡秀庄 ，张 鹏 (西南石油大学建筑工程学院，四川 成都 610500) 摘 要 ：实际工程 中，结构通常应具有 “安全一中介一失效”工作模式，这里的 “中介”即为 “故障”，是系统 (或结 构)既不能完全发挥其应有 的全部功能 ，又不是完全不能发挥其全部功能 ，是一种具有不确定性的中介状态． 应用王光远先生所提出的具有 “安全一中介一失效”三级工作模式的结构的可靠性分析方法 ，利用设计基准期 5O年 内结构底部剪力、层剪力(或层弯矩)等的概率分布为极值 Ⅱ型的特点，建立了具有中介状态的砌体结构 可靠性 向量的计算方法．分析一实际的砌体结构，应用此方法求 出结构在地震作用下对应 的安全概率 (可靠 度)、中介概率P 和失效概率 PF，它们联合起来构成可靠性向量EP ，P ，P ]． 关键词 ：抗震结构 ；砌体结构 ；结构底部剪力；中介状态 ；中介概率 ；可靠性 向量 中图分类号 ：TU317 文献标识码 ：A 文章编号 ：1006—7930(2006)04—0580—05 一 个结构的可靠度是指在规定条件下和规定时间内该结构完成规定功能的概率．现有 的可靠性理 论都是把结构的工作状态分为 “有效”和 “失效”二级 ，从有效到失效采取 “突变”的模式，这对某些电气设 备和精密仪器系统可能是适用的．但对某些工程系统(例如土木建筑工程等)却不完全符合实际情况 ，因 为实际工程中构件和结构体系的工作状态是渐变的，存在 中介状态，即虽有损伤却仍能工作的状态．文 献[1—3]中提出的“结构模糊随机可靠性”理论，考虑了失效准则的模糊性，认为构件和结构的安全和失 效二种工作状态间的边界是模糊的，也就是存在中介状态的意思，并利用模糊数学的方法提出考虑模糊 和随机因素时结构可靠度的计算方法，但分析计算过于复杂 ，不利于工程的设计和决策． 1 中介状态 传统 “失效”是指 “结构或系统丧失规定功能或达到破坏极 限状态”，这应是一种永久性地丧失功能 概念．但我们知道，系统 (或结构)还有一种介于 “失效”和 “安全”之间的中间状态 ，即“故障”，它是暂时丧 失部分功能或有病态的实现规定功能，产生这种状态 的原 因有 ：①工作条件并非处于理想 的 “规定条 件”；②未完全掌握系统 (或结构)对环境干扰的响应 ；③结构和系统的性能退化 ；④不同故障造成的后果 不同，如建筑规范中将地震作用的后果分为五个等级 (基本完好、轻微损坏 、中等破坏 、严重破坏 、倒塌)； ⑤系统 中各结构的重要度不同；⑥控制系统的瞬间暂时性失灵 ；⑦对功能的定义不确切等．按可靠性定 义 ，这些 “故障”应作为 “失效”来看待．显然 ，“故障”通常程度不一 ，严重故障以至于可与失效相提并论 ， 而轻微故障并不会完全地影响系统工作，仅使系统降级运行，甚至可以在系统工作时适当加以维修即可 完全正常工作．可见，“故障”是系统(或结构)既不能完全发挥其应有的全部功能，又不是完全不能发挥 其全部功能，是一种具有不确定性的中介状态．由于这种中介状态完全与结构安全和结构失效联系在一 起 ，而可靠性又是按 “功能”实现的情况来定义的，因此就要求在可靠性分析中同时拷虑安全 、中介 、失效 三种工作状态 ，并求 出安全状态的概率 、中介状态的概率和失效状态的概率 ，由此可以建立一种新的结 构可靠性分析方法_|]． 收稿 日期 ：2006—03—24 基金项 目：国家 自然科 学基 金 资助 项 目；教 育部优 秀青 年 教 师资助计 划项 目；四川省应 用基础 研究专项 基金项 目 (01GY05卜40)；四川省教育厅 自然科学重点项 目(2003A215) 作者简介：胡秀庄 (1972一)，女，四川仪陇人 ，博士研究生 ，研究方向：结构工程．