基于Fisher变换和Bayes分类原理的RC梁柱中节点破坏形态多参数判别方法

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.250203

摘要/Abstract

摘要：

钢筋混凝土梁柱节点在侧向荷载作用下的多种不同破坏形态对结构性能具有不同的影响，因此准确划分构件的破坏形态是结构性能设计中确定构件变形性能限值的关键。现有研究对梁柱节点不同破坏形态之间尚未明确划分界限，且难以通过单一参数区分出不同破坏类型对应的区间。基于Fisher变换和Bayes分类原理提出了一种能更准确、更方便应用的考虑多参数影响的梁柱中节点破坏形态判别方法。该方法先通过Fisher判别法寻找类与类最大分离的投影空间，将原样本向最大分离空间投影，从而获得更利于分类的新样本；在此基础上，进一步结合Bayes分类原理对新样本进行分类判别。在中节点破坏形态划分研究中，基于此分类方法，在选取轴压比、剪压比、混凝土强度和配箍特征值4个参数组合的基础上，建立了相应的多参数分类判别方程，达到了较好划分出梁柱中节点破坏形态和明确不同破坏形态对应的区间的目的。此外，还通过对影响因素的敏感性分析，确定了剪压比对梁柱中节点破坏形态的影响权重最大、配箍特征值次之，因此，调整剪压比和配箍特征值是避免该节点产生剪切破坏的有效途径。

关键词: 钢筋混凝土, 梁柱中节点, Fisher变换, Bayes分类, 破坏形态

Abstract:

The various failure modes of reinforced concrete (RC) beam-column joints under lateral loading exert different impacts on the structural performance. Thus, accurately categorizing component failure modes is pivotal for determining the deformation performance limits in structural performance design. Existing research lacks clear boundaries between different failure modes of beam-column joints, and it remains difficult to distinguish intervals corresponding to distinct failure types using a single parameter. This paper proposes a more accurate and practical discriminant method for identifying failure modes in interior beam-column joints, incorporating multiple parameters based on the Fisher transform and Bayes classification principles. The method initially employs the Fisher discriminant analysis to identify projection spaces with maximum separation between classes, projecting original samples into these optimally separated spaces to obtain new samples more amenable to classification. Subsequently, Bayes classification principles are applied for discriminant analysis of the new samples. In studying interior joint failure mode classification, based on this method the corresponding multi-parameter classification discriminant equations are established using a combination of four parameters: axial compression ratio, shear compression ratio, concrete strength, and stirrup characteristic value. This approach effectively classifies failure modes of interior beam-column joints and clearly defines intervals corresponding to different failure types. Furthermore, through sensitivity analysis of influencing factors, the study determines that the shear compression ratio has the most significant influence on failure modes, followed by the stirrup characteristic value. Therefore, adjusting the shear compression ratio and the stirrup characteristic value is an effective means of preventing shear failure at this type of joint.

Key words: reinforced concrete, beam-column joints, Fisher transform, Bayes classification, failure mode

中图分类号:

TU375

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图/表 15

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参考文献 16

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判别函数	系数项				常数项
判别函数	轴压比	剪压比	混凝土强度	配箍特征值	常数项
判别函数1	-3.153	26.760	0.059	-4.595	-4.808
判别函数2	-1.078	1.954	0.152	24.860	-13.215
判别函数3	4.883	3.467	0.070	-3.006	-5.080

判别函数	特征值	方差占比/%	累积占比/%	典型相关性
判别函数1	2.814	88.3	88.3	0.859
判别函数2	0.344	10.8	99.1	0.506
判别函数3	0.030	0.9	100.0	0.170

破坏形态分类函数	轴压比系数	剪压比系数	混凝土强度系数	配箍特征值系数	常量
y₁（梁端破坏）	-4.485	109.957	2.502	259.558	-86.687
y₂（剪切破坏）	-19.790	237.875	2.664	219.385	-101.955
y₃（梁端屈服剪切破坏）	-9.144	167.179	2.536	230.576	-87.742
y₄（柱端屈服剪切破坏）	-18.019	230.133	2.937	230.133	-121.565

有限元模型破坏形态判别数量		预测组模型破坏形态判别数量				判别正确数	判别准确率/%
有限元模型破坏形态判别数量		梁端破坏	剪切破坏	梁端屈服剪切破坏	柱端屈服剪切破坏	判别正确数	判别准确率/%
梁端破坏	56	50	0	6	0	50	89.3
剪切破坏	30	0	26	1	3	26	86.7
梁端屈服剪切破坏	96	10	7	77	2	77	80.2
柱端屈服剪切破坏	24	0	1	0	23	23	95.8