【博士】既有大型刚性空间钢结构安全性评定方法研究

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内容简介

　　【学位年度】2008　　【摘要】　　 随着经济的发展，大型刚性空间钢结构的应用日益广泛。对在役大型刚性空间钢结构的安全性评定越来越受到人们的关注。根据我国土木工程防灾救灾策略，非常有必要对大型钢结构在使用过程中的安全性进行定期的和/或灾害后的合理检测与评定。然而，现有的安全性评定方法多针对既有混凝土结构，关于既有大跨空间钢结构安全性评定方法的研究文献或成果却很少。本文以上海市工程建设规范《钢结构检测与鉴定技术规程》的课题研究为依托，对既有大型刚性空间钢结构的安全性评定方法进行研究。 通过对现行既有结构检测与鉴定规范中的鉴定对象、可靠度水平、鉴定体系以及评级标准等方面的分析比较。本文认为，既有大型刚性空间钢结构的实用安全性评定方法应参照现行的结构检测与鉴定体系的框架制定，可通过对不同种类构件安全性等级的评定确定结构系统的安全性等级，并在此基础上考虑不同种类构件的重要性系数，即权重系数。 在对传统的结构构件权重系数确定方法进行总结研究的基础上，结合既有大型刚性空间钢结构的特点，提出了一种确定此类结构构件权重系数的计算方法，通过建立不同类型构件刚度与结构整体极限承载力间的关系，计算不同类型构件的权重系数。通过对算例的分析计算，验证了方法的有效性。这种权重计算方法克服了传统权重计算方法的主观性，可准确地反映在结构安全性评定中不同构件对结构极限承载力影响的重要程度。 进行了既有建筑结构可靠度水准分析研究。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB500682001)规定的结构构件承载能力极限状态的可靠度指标，提出了一种新的二等级既有钢结构构件的安全性评价标准，期望用以取代现行常规鉴定规范中的四等级划分标准。在对既有大型刚性空间钢结构构件的安全性等级评定时，采用分项系数和标准值形式表达既有构件承载力验算公式。通过对结构的荷载模型和构件抗力模型分析讨论，在现有几类荷载统计数据的基础上，假定既有大型刚性空间钢结构的屋面活荷载服从极值I型分布，且变异系数与办公楼临时性活荷载相同，回归得到了既有大型刚性空间钢结构的屋面活荷载分布函数。基于可靠度理论，通过编程计算，得出了不同目标使用期内几类荷载的标准值以及对应的荷载与抗力分项系数。 对既有大型刚性空间钢结构的实用评定方法进行了研究。基于此类结构的失效机理，提出了大型刚性空间钢结构安全性评定的实用方法与评定流程。在综合各类构件权重系数的基础上，对结构构件的重要性等级进行分类，并依据构件的安全性评价准则，划分了不同重要性构件的安全性等级，得出了结构整体承载安全性等级的划分依据。综合结构的完整性等级及整体稳定性，提出了既有大型刚性空间钢结构的安全性评定步骤。 与上述方法不同，本文基于系统可靠度理论，从结构整体角度对既有大型刚性空间钢结构的安全性评定方法进行了探索性研究。对结构可能的失效模式进行分析，结合既有大型刚性空间钢结构的失效特点，确定了结构构件与结构整体的失效准则。通过对内力重分布分析方法的改进，提出了一种用于寻找既有大型刚性空间钢结构失效路径的内力重分布的计算方法。确定了结构可靠性指标计算流程以及既有大型刚性空间钢结构安全性评定步骤。最后以一个网架结构为例，给出从整体角度评定既有大型刚性空间钢结构安全性的完整过程，验证了本文方法的可行性。 　　共130页

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