基于拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)魯棒性定量分析.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文基于拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)魯棒性定量分析基于拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)魯棒性定量分析博士研究生：高揚(yáng)學(xué)號(hào)：0090109049導(dǎo)師：劉西拉教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：結(jié)構(gòu)工程所在單位：船舶與建筑工程學(xué)院答辯日期：2014年12月授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)摘要摘要摘要在我國(guó)城鎮(zhèn)化推進(jìn)的過(guò)程中，工程結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題一直比較突出。除傳統(tǒng)的安全問(wèn)題外，結(jié)構(gòu)規(guī)模的加大、建筑形式的更新和新型材料的運(yùn)用，使得結(jié)構(gòu)在局部損傷下發(fā)生不成比例破壞的風(fēng)險(xiǎn)急劇增加

2、.特別自2001年美國(guó)紐約世貿(mào)中心發(fā)生的911事件后，建筑結(jié)構(gòu)遭受的突發(fā)事件、尤其是人為主動(dòng)破壞引起了工程界的嚴(yán)重關(guān)注。結(jié)構(gòu)魯棒性的概念就是針對(duì)突發(fā)事件這種新型荷載形式而提出的，其衡量的是結(jié)構(gòu)在突發(fā)的局部損傷下不致發(fā)生不成比例破壞的能力。作為結(jié)構(gòu)安全理念的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的魯棒性要求的是結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)點(diǎn)和構(gòu)件連接等拓?fù)潢P(guān)系的合理性，結(jié)構(gòu)內(nèi)部不應(yīng)存在“動(dòng)一發(fā)而牽全身”的致命缺陷，實(shí)際上更加嚴(yán)格地保證結(jié)構(gòu)體系的安全性。提高結(jié)構(gòu)的魯棒性已被視為與增加構(gòu)

3、件的安全儲(chǔ)備、加強(qiáng)施工的安全監(jiān)督同等重要，是確保結(jié)構(gòu)安全不可忽視的三個(gè)重要措施之一。如何對(duì)結(jié)構(gòu)魯棒性進(jìn)行定量評(píng)估，以及在此基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)體系做出合理的概念設(shè)計(jì)，是目前工程界最具挑戰(zhàn)性的前沿問(wèn)題之一。本文的內(nèi)容屬于結(jié)構(gòu)魯棒性分析的基礎(chǔ)研究，工作主要包括結(jié)構(gòu)魯棒性的定量評(píng)估、魯棒性設(shè)計(jì)和相應(yīng)的工程案例分析三部分。在結(jié)構(gòu)魯棒性的定量評(píng)估方面，作者結(jié)合突發(fā)事件對(duì)結(jié)構(gòu)造成的直接后果和間接后果的特點(diǎn)，將結(jié)構(gòu)的拓?fù)浼械浇Y(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)的鄰接關(guān)系和結(jié)點(diǎn)與構(gòu)件

4、的關(guān)聯(lián)關(guān)系；鄰接關(guān)系反映兩結(jié)點(diǎn)之間是否會(huì)產(chǎn)生相互作用及相互作用的大小，關(guān)聯(lián)關(guān)系反映一個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)多少個(gè)構(gòu)件與周?chē)Y(jié)點(diǎn)產(chǎn)生作用。在此基礎(chǔ)上，選取各構(gòu)件截面積的攝動(dòng)作為對(duì)結(jié)構(gòu)引入的小擾動(dòng)，選取結(jié)點(diǎn)的勢(shì)能作為結(jié)點(diǎn)間相互作用的標(biāo)量形式，利用傳遞矩陣建立擾動(dòng)和結(jié)點(diǎn)勢(shì)能變化之間的關(guān)系，通過(guò)考察傳遞矩陣各列向量、行向量及矩陣本身的特性，來(lái)評(píng)估構(gòu)件的影響性、結(jié)點(diǎn)的敏感性和結(jié)構(gòu)的魯棒性。在魯棒性設(shè)計(jì)方面，作者提出“傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為主，魯棒考慮為輔”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思I