【博士】既有大型剛性空間鋼結構安全性評定方法研究

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　　【學位年度】2008　　【摘要】　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大型剛性空間鋼結構的應用日益廣泛。對在役大型剛性空間鋼結構的安全性評定越來越受到人們的關注。根據(jù)我國土木工程防災救災策略，非常有必要對大型鋼結構在使用過程中的安全性進行定期的和/或災害后的合理檢測與評定。然而，現(xiàn)有的安全性評定方法多針對既有混凝土結構，關于既有大跨空間鋼結構安全性評定方法的研究文獻或成果卻很少。本文以上海市工程建設規(guī)范《鋼結構檢測與鑒定技術規(guī)程》的課題研究為依托，對既有大型剛性空間鋼結構的安全性評定方法進行研究。通過對現(xiàn)行既有結構檢測與鑒定規(guī)范中的鑒定對象、可靠度水平、鑒定體系以及評級標準等方面的分析比較。本文認為，既有大型剛性空間鋼結構的實用安全性評定方法應參照現(xiàn)行的結構檢測與鑒定體系的框架制定，可通過對不同種類構件安全性等級的評定確定結構系統(tǒng)的安全性等級，并在此基礎上考慮不同種類構件的重要性系數(shù)，即權重系數(shù)。在對傳統(tǒng)的結構構件權重系數(shù)確定方法進行總結研究的基礎上，結合既有大型剛性空間鋼結構的特點，提出了一種確定此類結構構件權重系數(shù)的計算方法，通過建立不同類型構件剛度與結構整體極限承載力間的關系，計算不同類型構件的權重系數(shù)。通過對算例的分析計算，驗證了方法的有效性。這種權重計算方法克服了傳統(tǒng)權重計算方法的主觀性，可準確地反映在結構安全性評定中不同構件對結構極限承載力影響的重要程度。進行了既有建筑結構可靠度水準分析研究。根據(jù)《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB500682001)規(guī)定的結構構件承載能力極限狀態(tài)的可靠度指標，提出了一種新的二等級既有鋼結構構件的安全性評價標準，期望用以取代現(xiàn)行常規(guī)鑒定規(guī)范中的四等級劃分標準。在對既有大型剛性空間鋼結構構件的安全性等級評定時，采用分項系數(shù)和標準值形式表達既有構件承載力驗算公式。通過對結構的荷載模型和構件抗力模型分析討論，在現(xiàn)有幾類荷載統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎上，假定既有大型剛性空間鋼結構的屋面活荷載服從極值I型分布，且變異系數(shù)與辦公樓臨時性活荷載相同，回歸得到了既有大型剛性空間鋼結構的屋面活荷載分布函數(shù)?；诳煽慷壤碚?，通過編程計算，得出了不同目標使用期內(nèi)幾類荷載的標準值以及對應的荷載與抗力分項系數(shù)。對既有大型剛性空間鋼結構的實用評定方法進行了研究。基于此類結構的失效機理，提出了大型剛性空間鋼結構安全性評定的實用方法與評定流程。在綜合各類構件權重系數(shù)的基礎上，對結構構件的重要性等級進行分類，并依據(jù)構件的安全性評價準則，劃分了不同重要性構件的安全性等級，得出了結構整體承載安全性等級的劃分依據(jù)。綜合結構的完整性等級及整體穩(wěn)定性，提出了既有大型剛性空間鋼結構的安全性評定步驟。與上述方法不同，本文基于系統(tǒng)可靠度理論，從結構整體角度對既有大型剛性空間鋼結構的安全性評定方法進行了探索性研究。對結構可能的失效模式進行分析，結合既有大型剛性空間鋼結構的失效特點，確定了結構構件與結構整體的失效準則。通過對內(nèi)力重分布分析方法的改進，提出了一種用于尋找既有大型剛性空間鋼結構失效路徑的內(nèi)力重分布的計算方法。確定了結構可靠性指標計算流程以及既有大型剛性空間鋼結構安全性評定步驟。最后以一個網(wǎng)架結構為例，給出從整體角度評定既有大型剛性空間鋼結構安全性的完整過程，驗證了本文方法的可行性。　　共130頁

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