概率及非概率條件下結(jié)構(gòu)易損性分析理論研究.pdf

1、由于意外事件以及人們對作用和抗力認(rèn)知的不完善,結(jié)構(gòu)可能由此而發(fā)生局部失效,進而引起整體或連續(xù)倒塌。自從1968年倫敦Ronan Point公寓因第18樓瓦斯爆炸而引起的陽臺連續(xù)坍塌以來,這種結(jié)果與起因“不成比例性”的破壞開始受到各國學(xué)者的廣泛關(guān)注,即結(jié)構(gòu)易損性。本文根據(jù)外界干擾的性質(zhì),分別從概率性干擾和非概率性干擾兩個角度對結(jié)構(gòu)易損性作了以下研究。一方面,針對非概率性干擾,本文采用桿件概念移除的方法,分別以傳遞函數(shù)陣的H2范數(shù)及桿件應(yīng)變

2、能的相對值作為衡量結(jié)構(gòu)整體性能和初始干擾的參數(shù),給出了結(jié)構(gòu)易損性的量化指標(biāo),以二維和三維桁架模型作為算例,驗證了本文提出的易損性評價指標(biāo)的有效、可行性。在此基礎(chǔ)上,基于破壞場景的定義,由最易破壞場景確定各構(gòu)件的重要性系數(shù);由最大破壞場景確定結(jié)構(gòu)破壞的最短路徑,即關(guān)鍵路徑;用最易損場景尋找結(jié)構(gòu)中存在的易損路徑,即薄弱環(huán)節(jié),結(jié)合有限元分析軟件ANSYS和數(shù)學(xué)工具MATLAB計算易損性指標(biāo),根據(jù)其大小將結(jié)構(gòu)易損性進行等級劃分,由倒塌和高度易損

3、等級確定了結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵路徑和薄弱環(huán)節(jié)。綜上所述,本文提出的易損性評價指標(biāo)和最短路徑搜索方法,為結(jié)構(gòu)的破壞識別提供了一種新的量化評價標(biāo)準(zhǔn)。另一方面,針對超越荷載和罕遇地震等概率性事件,本文以弦支結(jié)構(gòu)為研究對象,考慮結(jié)構(gòu)本身和外荷載的不確定性,分別分析了其在超越荷載和罕遇地震下的易損性。首先,基于蒙特卡洛法和拉丁超立方抽樣法,研究活荷載的超越幅度與結(jié)構(gòu)失效概率之間的關(guān)系,繪制其靜力易損性曲線;其次,基于增量動力時程分析方法,研究不同頻率和幅值