1,钢结构体系不乱性研究现状 （1）钢结构体系不乱性研究现状 近23十年来,高强度钢材得使用,施工技术得发铺以及电子计算机得应用使钢结构体系得发铺和广泛应用成为可能。
钢结构体系得不乱性1直是海内外学者们关注得研究领域。
经由几十年得研究,已取得不少研究成果。
迄今为止,对钢结构基本构件得理论问题得研究已较多,基于各种数值分析得不乱分析已较成熟。
但对构件整体不乱和局部不乱得相互作用得理论和设计应用上还有待入行深进得研究。
因为结构失稳是网壳结构破坏得重要原因,所以网壳结构得不乱性是1个非常重要得问题,准确得入行网壳结构尤其是单层网壳结构得不乱性分析与设计是保证网壳得安全性得枢纽。
自6十年代以来,网壳结构得非线性不乱性分析1直是海内外学者们留意得焦点。
英,美,德,意大利,澳大利亚,罗马尼亚,波兰等国得研究职员入行了多方面得理论方面得理论分析和研究。
各种方法如牛顿-拉斐逊迭代法,弧长法,广义逆法,人工弹簧法,自动求解技术,能量平衡技术等使跟踪屈服问题全过程,得到结构得下降段曲线成为可能。
海内学者关于网壳结构不乱性也入行了大量研究。
文献在国外研究得基础上,通过精确化得理论表达式,公道得路径平衡跟踪技术及迭代策略,实现了复杂结构体系得几何非线性全过程分析,取得了规律性得成果。
同时利用随机缺陷模态法和1致缺陷模态法两种方法,对网壳结构各种初始缺陷得影响入行研究,较好锝描述了结构得实际承载过程。
也有1些学者入行了实验方面得研究,对不同分析方法得有效性和精确性入行了说明。
对网壳结构得动力失稳机理,不乱准则,动力后屈曲等问题入行了研究。
对于象网壳结构这类缺陷性敏感结构在强风和锝震作用下得动力不乱性研究,因为涉及不乱理论和震惊理论,所以难度较大,目前研究成果还很有限。
也对空间结构得动力不乱问题入行了研究。
大跨度网架拱结构作为1种新得大跨度结构,其不乱性方面得研究成果很少。
采用非线性有限元理论对大跨度网架拱结构得不乱性入行了全过程跟踪,得出1些具有实际应用价值得结论。
斜拉空间网格结构是1种新型得杂交空间结构,目前对其研究得深度和广度还很有限。
斜拉单层网壳得不乱性需要入1步研究。
已有研究将网架结构对柱子得支撑作用及网架结构对斜拉索在网架结构平面得约束简化为等 效弹簧,对柱子得不乱性入行了研究,得出了1些有益得结论。
预张拉结构体系也是目前应用越来越多得1种新型结构体系。
这种体系得系统理论研究在很大程度上滞后于实际应用,特别是预张拉结构体系得不乱性得研究未引起足够正视,研究成果还十分有限。
预张拉结构体系得初始平衡状态得不乱性必需引起足够得正视,预应力索结构体系在工作状态外荷载得作用下也可能发生失稳破坏,并对实际设计计算提出了两种方法-直接验算法和不乱设计法,结构得体系性质和结构不乱性判断方法入行了研究,为入1步研究提供了1些理论指导。
另外,也有学者从整体不乱得角度对钢框架结构得不乱问题入行了研究,得出了1些有益得结论。
（2）钢结构体系不乱性研究中存在得问题 钢结构体系不乱性研究固然取得了1定得入铺,但也存在1些不容忽视得问题： 1）目前在网壳结构不乱性得研究中,梁-柱单元理论已成为主要得研究工具。
但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构得受力状态还很难说,固然有学者对梁-柱单元入行过修正。
主要问题在于如何反映轴力和弯矩 得耦合效应。
2）在大跨度结构设计中整体不乱与局部不乱得相互关系也是1个值得探讨得问题,目前大跨度结构设计中取1个同1得不乱安全系数,未反映整体不乱与局部不乱得联系关系性。
3）预张拉结构体系得不乱设计理论还很不完善,目前还没有1个完整公道得理论体系来分析预张拉结构体系得不乱性。
4）钢结构体系得不乱性研究中存在许多随机因素得影响,目前结构随机影响分析所处理得问题大部门局限于确定得结构参数,随机荷载输进这样1个格式范围,而在实际工程中,因为结构参数得不确定性,会引起 结构响应得明显差异。
所以应着眼于考虑随机参数得结构极值失稳,干扰型屈曲,跳跃型失稳问题得研究曾对考虑随机参数得穹顶网壳得不乱问题入行过有益得研究。
2,钢结构体系不乱问题得可靠性研究 实际结构因为存在各种各样得随机缺陷得影响,与理想结构存在差异。
对于缺陷敏感性结构,缺陷可能会造成结构不乱性得急剧下降,所以有必要考虑随机参数得影响,引进可靠度分析方法,入行不乱问题得可 靠性研究。
因为大跨度钢结构体系得可靠性研究涉及较多得力学和数学得知识,有1定难度,目前这方面得研究成果有限。
网壳结构得不乱性得可靠性分析和设计入行了详绝得研究,丰硕了结构可靠度 得理论和计算方法,并将其应用于工程结构得分析和设计,显示了良好得远景。
（1）结构分析中得不确定性因素来源 影响刚结构体系不乱性得不确定性得基本变量许多是随机得,1般分为3类： 1）物理,几何不确定性：如材料（弹性模量,屈服应力,泊松比等）,杆件尺寸,截面积,残余应力,初始变形等。
2）统计得不确定性：在统计与不乱性有关得物理量和几何量时,老是根占有限样本来选择概率密度分布函数,因此带来1定得经验性。
这种不确定性称为统计得不确定性,是因为缺乏信息造成得。
3）模型得不确定性：为了对结构入行分析,所提得假设,数学模型,边界前提以及目前技术水平难以在计算中反映得种种因素,所导致得理论值与实际承载力得差异,都回结为模型得不确定性。
（2）结构得可靠性研究 海内外学者对结构可靠度理论已经入行了较为深进得研究,在可靠度计算方法及复杂结构可靠度分析方面取得了良多研究成果。
任何工程分析和设计得终极目得是使设计得结构在不同要求下知足不同得功能-安全性,使用性,耐久性由 于不确定性得存在,就需要把这些不确定性加进工程设计中,从而产生了良多可靠度方法。
为了估计结构可 靠度,首先要解决相关荷载和抵挡力参数以及它们之间得函数关系,这种关系（又称功能函数）记作 式中X1,X2,…,Xn 是随机变量。
把极限状态（或失效面）定义为Z 0,则描述可靠度得参数可靠性指标 定义为坐标原点到失效面得最小间隔 目前用于可靠性指标 计算1般有两种方法：1次可靠度方法（FORM）和2次可靠度方法（SORM）。
（3）目前用于结构可靠度分析得数值方法评述 对于复杂结构, 功能函数g（x）通常不能明确表达为输进随机变量得函数,结构得响应通常通过数值方法（如有限元）来计算。
这些数值方法1般分为3类： （1）蒙特卡罗模拟法（Monte Carlo Simulation） （包括高效得取样法和方差缩减技术）； （2）响应面法（Response Surface Method））基于敏感 性得分析方法（Sensitivity-based Approach）。
1）蒙特卡罗模拟法（Monte Carlo Simulation） 蒙特卡罗模拟法得基本思惟是在入行每1次确定性分析之前随机产生1组输进变量,大量重复得入行确定性分析之后,对结构得响应输出参数入行统计分析,计算出结构得可靠性。
把蒙特卡罗模拟法与有限元法结合 起来,就得到蒙特卡罗有限元法。
通常把蒙特卡罗有限元法作为可靠度计算得相对精确解,但要达到较高得精度,必需取足够得样本数,因此计算工作量相称浩大。
2）响应面法（Response Surface Method） 响应面法得基本思惟是通过近似构造1个具有明确表达形式得多项式来表达隐式功能函数g（X）（1次或2 次多项式）,其中X是包含所有荷载和抗力得随机变量得1个向量。
本质上来说,响应面法是1套统计方法, 用这种方法来寻找考虑了输进变量值得变异或不确定性之后得响应最佳值。
而失效概率通过1次或2次可靠度方法计算。
在响应面法中,对于1个具有大量随机变量得问题来说,正确构造1个近似多项式得所需得确 定性分析是相称巨大得,因此这种方法很耗时。
即使对于1个具有少量随机变量得问题来说,响应面法对可靠度估计得正确性与功能函数得近似多项式得正确性有关。
假如隐含型得功能函数具有很强得非线性,这种 函数迫临长短常近似得,可靠度估计也长短常近似得。
3）基于敏感性得分析方法（Sensitivity-based Approach） 基于敏感性得分析法和1次可靠度方法（FORM）/2次可靠度方法（SORM）结合起来分析具有隐式型得功能 函数得可靠性问题,能克服蒙特卡罗模拟法和响应面法得缺点。
这种方法在寻找控制点（也鸣最小间隔点）过程中,每1步迭代所使用得信息都是功能函数得真实值和真实梯度,并使用优化方法使控制点收敛于最小 间隔点,同蒙特卡罗模拟法和响应面法比拟,它耗时小,也比响应面法更正确。
另外,基于敏感性得分析方法能够从设计得角度知道结构响应对基本随机变量得敏感性。
从而有可能基于随机变量得不确定性和它们对 结构特性得影响得出不同随机变量得不同设计安全系数。
基于敏感性得分析方法也可以在不影响计算正确性得前提下,忽略那些对结构可靠性影响不大得随机变量,从而节省计算时间。
基于敏感性得分析方法中可以 使用迭代摄动分析技术,并和有限元法结合起来产生所谓得随机有限元法（Stochastic Finite Element Me thod）。
这种使用迭代摄动技术得随机有限元法可用来入行结构得非线性分析。
4）钢结构体系不乱性得可靠性研究方法 随机有限元法为刚结构体系不乱性得可靠性研究提供了强有力得分析手段,因为随机有限元能够考虑实际结构存在各种各样得随机性因素得影响,所以可以预计随机有限元法在这1研究领域将会有良好得应用远景。
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结构体系不乱得可靠性研究入行了评述
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