中文摘要本文通过对 “ 现代中高层钢结构住宅体系研究” 的研究， 同时结合大量 的试验研究和理论分析，可得到如下结论:1 . 对钢一棍凝土组合结构住宅 进行大量的试验工作，对其力学性能进行研究， 进行了方钢管混凝土柱框 架结构整体试验研究，结构整体受力特性与耗能支撑的研究和试点工程震 动性能的试验研究。试验结果表明， 方钢管棍凝土柱钢梁核心筒 结 构体系具有抗地震能力强， 抗冲击能力强等优点。 2 . 本文提出两种钢结 构住宅结构构件可靠度研究方法结合全周期抽样的搜索自 适应重要抽 样法和基于黎曼积分的模糊区间可靠性计算方法。结合全周期抽样的搜索 自 适应重要抽样法， 使得确定抽样密度函数数字特征的计算效率大幅提高， 并 可得到抽样密度函数更理想的抽样位置和收敛速度更快的失效概率计算 结果， 从而达到了 提高Mo n t e C a r l 。 方法计算效率的目的。 可用于 大型结构 系统的研究开发。3 . 本文提出的 基于黎曼积分的模糊区间可靠性计算方法 在如何充分利用现有的设计资料和数据，借助于设计人员的经验和判断进 行方钢管可靠性分析方面作了初步的探讨。在存在的模糊信息的可靠性分 析中，探讨怎样将现有的设计资料和数据定量的表示在模糊信息中，供模 糊设计参考，本文成功的将该方法应用于方钢管混凝土柱的可靠性分析。 4 . 方钢管混凝土钢梁核心筒结构住宅体系是包括钢管混凝土、钢 梁、 钢骨 混凝土等多种材料，包含刚结点和铰结点的复杂混合结构体系。 本文提出了刚架析架混合结构体系修正杆元刚度矩阵和等效节点力的 计算方法， 在此基础上编写了有限 元分析程序，可以解决由 多种材料组成， 包含刚结点和铰结点的混合结构体系在各种荷载作用下的体系可靠度分析 问题，并通过实例计算验证了方法的适用性和准确性。关 键字: 方钢管混凝土柱，核心筒结构，可靠度， 重要抽样法， 有限元天津大学研究生毕业论文 ( 申请博士学位)英文摘要B y a n a l y z i n gc o n s t r u c t i o n o n t heAb s t r a c t“ A s tu d y in g a b o u t t h e m o d e m h o u s e s y s t e m o f s t e e lmi d d l e a n d s e n i o r l e v e l “ , a n d i n c o n s i d e r w i t h a 1n u m b e r o f e x p e r i m e n t a l s tu d y a n d t h e o r y , t h e f o l l o w i n g c o n c l u s io n s a r eg o t i n t h i s t h e s i s . F ir s t ly , a l a r g e a m o u n t o f e x p e r i m e n t w o r k w a s c a r r ie dt o t h e c o m b in i n g s t r u c tu r e h o u s e o f t h e s t e e l 一 t h e c o n c r e t e , s u c h a s i t sm e c h a n ic s p e r f o r m a n c e a n d w h o l e e x p e r im e n t a n d l o a d in g c h a r a c t e r is t i co f w h o l e s t r u c tu r e a n d S u p p o r te d w i th c o n s u m in g e n e r g y ，s h a k e sp e r f o r m a n c e o f th e p i l o t p r o j e c t . T h e r e s u lt o f e x p e r im e n t s h o w s t h a t th i ss y s t e m h a s e x c e l l e n t s y s t e m o f s tr u c t u r e , t h e a b il i ty t o r e s i s t e a r t h q u a k ea n d c o n c u s s i o n is s tr o n g . S e c o n d ly , t w o a p p r o a c h e s o f r e li a b il it y o f s t e e ls t r u c t u r e h o u s e s w e r e p u t f o r w a r d . T h e y a r e R e s e a r c h s e lf - a d a p t a t i o ni m p o r ta n t s a m p l e la w t h a t c o m b i n e d w h o le c ir c le s a m p l e a n d c o m p u t in gt e c h n o l o g y o f r e l i a b il it y o f f u z z y in t e r v a l t h a t b a s e o n R i e m a n n in t e g r a l .T h e f ir s t m e t h o d m a k e s c o m p u t a t io n a l e f f ic i e n c y o f d ig i t a l c h a r a c t e r i s t i co f s a m p l e d e n s it y f u n c t i o n i m p r o v e d b y a l a r g e m a r g i n . I n a d d i t io n , t h eid e a l p o s it i o n o f s a m p l e d e n s it y f u n c t io n a n d th e r e s u lt o f c a lc u l a t i o n o ff a i lu r e p r o b a b i li ty c a n b e r e c e i v e d , c o n s e q u e n t l y th e g o a l o f i m p r o v i n gMo n t e C a r l o m e t h o d c o m p u t a t i o n a l e f f i c i e n c y w a s a c h i e v e d . An d t h i sm e t h o d c a n b e u s e d in r e s e a r c h i n g a n d d e v e l o p i n g t h e l a r g e - s c a l es tr u c t u r e s y s t e m . T h i r d ly , B y u s in g t h e s e c o n d m e th o d , h o w t o f u ll yu t il i z e t h e e x is t in g d e s ig n m a te r ia l s a n d d a t a t o a n a l y z e t h e r e l i a b i li t y o fs q u a r e s t e e l t u b e , w it h t h e a id o f t h e d e s i g n e r s e x p e r i e n c e a n d j u d g e m e n tw a s d is c u s s e d p r e l im i n a r i ly . I n th e a n a l y z in g o f r e l ia b i li t y b y u s in g t h ef u z z y m e s s a g e , h o w t o e x p r e s s i t in t h e f u z z y m e s s a g e h a s b e e n d i s c u s s e df o r r e f e r e n c e o f f u z z y d e s ig n . T h i s m e th o d w a s a p p l ie d to t h e r e l i a b i l it ya n a l y s i s o f th e s q u a r e s t e e l t u b e c o n c r e t e p o s t s u c c e s s fu l ly , in t h is th e s is .W * k 月 夕 日第一章概述第一章概述1 . 1 方钢管混凝土柱的发展与应用研究 一、方钢管混凝土 柱研究的目 的及意义城市用地及住房条件的日 益紧张， 使得建设高 层建筑成为未来城市发展的 必 然， 由于砖混结构采用粘土砖，自 重大、 强度低， 地基基础 处理费 用较高， 基建 项目 造价较高， 砖混住宅的建设使得耕地大量被破坏; 现代建筑要求结构体系优，结构抗地震能力强， 抗冲击能力强， 楼板抗裂和抗颇性能优; 结 构采用双重防火 体系， 防火能力强: 保温、隔热、隔声效果好; 大开间、 大空间、 挣空高、室内 无柱， 结构构 件截面小， 使用面积大， 具有很强的适 应性， 充 满以 人为本的建筑 设计理念; 这些特点都是砖混结 构无法达到的。 采用何种材料、 何种结构形式才能满足 现代住宅体系的要求必然成为未来房屋建筑设计的关 键。由于钢结构具有强度高、自 重轻、 抗震性能好、施工 速度快、 施工污染小、 地 基基础费用省、 构件可工厂制作从而工业化程度高等优点， 钢结构建筑成为未 来建筑发展的必然趋势。 然而， 近几年钢结构住宅的 建设也暴露了 各种弊端， 由于房屋住宅逐年 增加， 采用全钢结构体系成本较高， 且易产生震动， 舒适度较差; 钢结 构住宅建筑平面单元布置复杂， 支撑布置存在难度， 且采用支撑体系对建筑 的 潜伏设计及隔墙改建将带来负面影响; 住宅建筑抗噪要 求高， 全钢结构对于噪 声 ( 电 梯运行噪声、汽车等)起不到较大限度的隔绝; 住宅建筑，防火很关键，上下垂直通道防火更为重要，全钢结构存在防火的隐患。天津地处 “ 九河下梢” ， 地下水位较高，土质多为 软土， 土中 多含大量腐殖 质， 地基承载力极低。由 于近年来城市 用地的日 趋紧张， 修建 1 0- 1 8 层中高层 住宅结构成为未来房屋建筑的 必然， 采用传统的砖混结构必然面临 着巨 大的挑 战， 而采用全钢结构又存在着造价高、 防火性能差等弊端， 采用何种结构体系适 合未来 城市住宅发展摆在了 研究者的面前。为 此， 天津市 建委审时度势， 及时提出 在天津市开展钢结构住宅体系的研究， 并设立了2 0 0 0 年重点科技项目“ 现代中高层钢结构住宅体系研究” 的重大项目 ， 根据国内的实践经验和研究分析， 以目 前我国普遍应用的 钢混凝土组合结构， 即钢框架混凝 土核心筒 ( 剪力墙) 结构体系为基础， 改进成方钢管混凝土柱一 - m 骨混凝土核心筒结构体系， 并对此进行理论研究， 通过试验分析、 抗震计算、 试点工 程分析， 以 便确定一种合理的结构体系