典型张拉膜结构设计可靠度研究
发布时间:2022年2月23日 点击数:1345
目前,膜结构设计在《膜结构技术规程》(CECS 158:2015)中仍然使用基于经验的安全系数法,未能较好的考虑不确定性因素影响。膜结构在材料力学性能、几何特性、计算模式、荷载变异等方面存在着大量的不确定性,基于可靠度理论的膜结构分析成为了近年来的研究热点。而一次二阶矩法作为一种可靠度算法,具有理论成熟、方法简单、求解效率高等特点,已在其他结构中得到广泛应用。本文的研究主要利用一次二阶矩法在可靠度计算上的优势,通过结合响应面法改进其在极限状态函数上的拟合,提出一次二阶矩-响应面法,并将该算法用于膜结构可靠度计算中,针对具体膜结构的可靠度分析开展了研究工作。主要内容如下:(1)从材料性能、几何参数、计算模式、荷载四个方向开展膜结构基本变量的不定性分析,给出均值、标准差、概率分布。(2)针对膜结构可靠度分析中不能用显示函数表达结构极限状态的问题,提出一次二阶矩-响应面方法。并对方法中涉及到的标准空间的变换、膜结构随机有限元模型、函数形式确定、样本点抽取四个关键问题进行探讨,结合具体算例验证本文方法的准确性。(3)根据FOSM-RSM方法,对鞍形和伞形张拉膜结构可靠度进行了分析。探讨对比了不同的荷载组合、预应力、可变荷载、矢跨比等参数对可靠指标的影响。基于全概率方法进行膜结构整体抗力分项系数的计算,并与《膜结构技术规程》(CECS 158:2015)中规定的安全系数法进行对比。
