基于拓?fù)錁?gòu)形的桿系結(jié)構(gòu)易損性研究.pdf

1、易損性在土木工程領(lǐng)域反映了建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的容易程度，但目前尚未形成統(tǒng)一有效的結(jié)構(gòu)易損性評價體系和理論方法。本文基于結(jié)構(gòu)拓?fù)錁?gòu)形易損性，從簡單的平面桿系結(jié)構(gòu)——三角形鋼屋架入手，在此基礎(chǔ)上將構(gòu)形易損性理論推廣至空間桿系結(jié)構(gòu)——單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的易損性分析。完成的主要研究工作如下:
　　首先介紹了基于拓?fù)錁?gòu)形的結(jié)構(gòu)易損性分析理論，詳細(xì)描述了結(jié)構(gòu)易損性分析的兩個過程——集簇過程和解簇過程。集簇過程給出了結(jié)構(gòu)簇的評價指標(biāo)、具體的集簇步驟

2、，得到結(jié)構(gòu)構(gòu)形的層級模型；解簇過程給出了結(jié)構(gòu)易損性的評價指標(biāo)、具體的解簇步驟，尋找結(jié)構(gòu)最易損失效模式。
　　其次分析了五種三角形鋼屋架結(jié)構(gòu)易損性，編制了相應(yīng)的MATLAB易損性分析程序，發(fā)現(xiàn)僅依靠增大構(gòu)件截面提高結(jié)構(gòu)構(gòu)形度不一定能保證結(jié)構(gòu)易損性的降低，而應(yīng)合理優(yōu)化構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)整體性能達(dá)到最優(yōu)。利用ANSYS分析了五種三角形鋼屋架在實(shí)際荷載工況下的力學(xué)性能，與易損性分析結(jié)果相比較，表明結(jié)構(gòu)的最易損失效模式所對應(yīng)的結(jié)點(diǎn)位移達(dá)到最大

3、值、同時桿件應(yīng)力也相對較大，說明本文采用的結(jié)構(gòu)易損性分析方法能夠有效地反映結(jié)構(gòu)的易損部位，揭示結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。
　　最后分析了九種單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)易損性，編制了柱面網(wǎng)殼MATLAB易損性分析程序和ANSYS命令流程序。得到單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的薄弱部位為網(wǎng)殼最外環(huán)的縱邊斜桿和端邊縱桿。隨著單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)截面增大，結(jié)構(gòu)構(gòu)形度增加；隨著柱面網(wǎng)殼長度增大，結(jié)構(gòu)構(gòu)形度減少。研究了單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在El-centro波三向地震作用下的荷載-位

4、移全過程，找到結(jié)構(gòu)動力極限荷載。提出以結(jié)構(gòu)構(gòu)形度作為單層柱面網(wǎng)殼的內(nèi)部連接性能評價指標(biāo)，結(jié)構(gòu)構(gòu)形度越大則內(nèi)部連接性能越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)動力極限荷載越高。發(fā)現(xiàn)ANSYS分析中單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)力較大的桿件屬于構(gòu)形易損性分析得到的薄弱部位，為大型空間桿系結(jié)構(gòu)易損性分析提供了新的思路，即直接計(jì)算內(nèi)力較大桿件的易損性各項(xiàng)參數(shù)，判斷結(jié)構(gòu)易損性，尋找結(jié)構(gòu)整體失效模式。
　　基于拓?fù)錁?gòu)形的易損性分析理論簡便高效，分析結(jié)果具有普適性，可為已建結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)