基于拓撲的結構魯棒性定量分析.pdf

1、上海交通大學博士學位論文基于拓撲的結構魯棒性定量分析基于拓撲的結構魯棒性定量分析博士研究生：高揚學號：0090109049導師：劉西拉教授申請學位：工學博士學科：結構工程所在單位：船舶與建筑工程學院答辯日期：2014年12月授予學位單位：上海交通大學摘要摘要摘要在我國城鎮(zhèn)化推進的過程中，工程結構的安全性問題一直比較突出。除傳統(tǒng)的安全問題外，結構規(guī)模的加大、建筑形式的更新和新型材料的運用，使得結構在局部損傷下發(fā)生不成比例破壞的風險急劇增加

2、.特別自2001年美國紐約世貿(mào)中心發(fā)生的911事件后，建筑結構遭受的突發(fā)事件、尤其是人為主動破壞引起了工程界的嚴重關注。結構魯棒性的概念就是針對突發(fā)事件這種新型荷載形式而提出的，其衡量的是結構在突發(fā)的局部損傷下不致發(fā)生不成比例破壞的能力。作為結構安全理念的發(fā)展，結構的魯棒性要求的是結構內(nèi)部結點和構件連接等拓撲關系的合理性，結構內(nèi)部不應存在“動一發(fā)而牽全身”的致命缺陷，實際上更加嚴格地保證結構體系的安全性。提高結構的魯棒性已被視為與增加構

3、件的安全儲備、加強施工的安全監(jiān)督同等重要，是確保結構安全不可忽視的三個重要措施之一。如何對結構魯棒性進行定量評估，以及在此基礎上對結構體系做出合理的概念設計，是目前工程界最具挑戰(zhàn)性的前沿問題之一。本文的內(nèi)容屬于結構魯棒性分析的基礎研究，工作主要包括結構魯棒性的定量評估、魯棒性設計和相應的工程案例分析三部分。在結構魯棒性的定量評估方面，作者結合突發(fā)事件對結構造成的直接后果和間接后果的特點，將結構的拓撲集中到結點與結點的鄰接關系和結點與構件

4、的關聯(lián)關系；鄰接關系反映兩結點之間是否會產(chǎn)生相互作用及相互作用的大小，關聯(lián)關系反映一個結點通過多少個構件與周圍結點產(chǎn)生作用。在此基礎上，選取各構件截面積的攝動作為對結構引入的小擾動，選取結點的勢能作為結點間相互作用的標量形式，利用傳遞矩陣建立擾動和結點勢能變化之間的關系，通過考察傳遞矩陣各列向量、行向量及矩陣本身的特性，來評估構件的影響性、結點的敏感性和結構的魯棒性。在魯棒性設計方面，作者提出“傳統(tǒng)設計為主，魯棒考慮為輔”的結構設計思I