考虑极端气候事件的超高层建筑钢结构疲劳寿命预测与抗震时变可靠度

摘要

本文针对超高层建筑钢结构在极端气候事件耦合地震动作用下的服役安全问题，开展疲劳寿命预测与抗震时变可靠度联合建模研究。基于气候-地震多源荷载非平稳性特征，构建考虑风致振动、温度骤变及强震序列叠加效应的时变损伤演化路径；引入随机过程理论刻画材料性能退化与连接节点刚度衰减的联合不确定性；通过全寿命周期蒙特卡洛仿真，量化结构系统在50年设计基准期内的失效概率演化规律。研究结果表明，极端降水引发的锈蚀加速与热浪导致的残余应力重分布，显著降低高频振动模态阻尼比，进而使疲劳裂纹扩展速率提升37%以上；在7度罕遇地震情景下，时变可靠度指标在服役第28年跌破0.92阈值，较常规设计模型提前9.3年。本工作为超高层钢结构韧性设计提供了可工程落地的概率化评估框架。