肖彦杰, 张洵安, 薛荣刚,2

(1.西北工业大学 力学与土木建筑学院, 陕西 西安 710072; 2.北方工程设计研究院有限公司, 河北 石家庄 050011)

土木工程结构在实际使用中承受的外部作用、构件截面尺寸和材料性能等一般都有随机性，因此在结构的设计中，有必要考虑结构本身特性及所受外部作用的随机性。复杂结构在地震作用下的可靠性分析比较困难。对于复杂或新型结构，常不能用简化模型来计算响应，需要使用有限元法进行分析，功能函数不能显式表达且有时是高非线性的，导致可靠度难以由矩方法计算。通过Monte Carlo法(MC)计算结构可靠度不受复杂功能函数的限制，且结果准确，但需要对结构响应进行很多次计算。大型复杂结构的有限元分析一般比较耗时，例如巨-子型有控结构(mega-sub controlled structural system，MSCSS)，由于其振动控制原理与常规结构不同，响应难以用反应谱法或静力弹塑性分析法计算，而需要由耗时的动力时程分析得到。成千上万次分析会耗费大量的计算时间，这限制了MC法在实际工程中的应用。代理模型是目前受到关注的一种有效提高计算效率的方法，该方法使用运算量小且误差在可接受范围内的近似函数代替运算量大的函数来进行计算，从而使可靠度分析效率大幅提高。

常见的代理模型有响应面法、径向基函数、Kriging模型、支持向量机等。Kriging模型是由南非地质学者Krige提出并由法国数学家Matheron完善而形成的一种插值方法[1]，它具有较强的全局近似和非线性拟合能力。……