基于消能觀點(diǎn)的結(jié)構(gòu)魯棒性分析與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代化進(jìn)程加深，土木工程環(huán)境日趨復(fù)雜，結(jié)構(gòu)持續(xù)安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而新材料、新技術(shù)的運(yùn)用更增添了結(jié)構(gòu)安全中的不確定因素。另外，常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析假設(shè)結(jié)構(gòu)是在理想或無(wú)損情況下抵抗外部作用，忽略了偶然局部損傷對(duì)結(jié)構(gòu)體系安全的影響。在上述背景下，“非傳統(tǒng)安全”問(wèn)題凸顯，一旦結(jié)構(gòu)局部受損，發(fā)生不相稱破壞的風(fēng)險(xiǎn)急劇增加。9.11事件令結(jié)構(gòu)不相稱破壞和魯棒性問(wèn)題受到空前關(guān)注。探究偶然局部損傷對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響已是當(dāng)務(wù)之急，有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

2、 本文重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)魯棒性分析和不相稱破壞風(fēng)險(xiǎn)控制，主要工作和結(jié)論如下： 首先，從土木工程發(fā)展、典型工程安全問(wèn)題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路對(duì)比、耐久性以及風(fēng)險(xiǎn)控制和防災(zāi)減災(zāi)等角度深刻剖析了當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析在應(yīng)對(duì)“偶然局部損傷對(duì)結(jié)構(gòu)體系安全的影響”問(wèn)題上的滯后及不足。 其次，通過(guò)歸納結(jié)構(gòu)魯棒性的定性要求并基于通用解釋，將結(jié)構(gòu)魯棒性概括為結(jié)構(gòu)體系在偶然局部損傷情況下保持整體穩(wěn)定的性能。闡明了結(jié)構(gòu)魯棒性的內(nèi)涵和外延：它強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)在偶然損傷

3、后維持體系安全、避免不相稱破壞的能力，并不直接反映結(jié)構(gòu)體系在其理想或無(wú)損狀態(tài)下的承載力、延性、可靠度、贅余度或堅(jiān)固程度；結(jié)構(gòu)魯棒性同時(shí)取決于結(jié)構(gòu)自身性能及其外部環(huán)境。 再者，提出了兩種典型失效模式的能量解釋，一是外界輸入能量過(guò)程中，結(jié)構(gòu)體系消能能力不足，二是結(jié)構(gòu)構(gòu)造缺陷阻礙了外界釋放能量向結(jié)構(gòu)消能的轉(zhuǎn)化。結(jié)合損傷發(fā)展的現(xiàn)象學(xué)概率模型，提出魯棒性的能量解釋——在外界輸入能量過(guò)程中，魯棒結(jié)構(gòu)應(yīng)充分地轉(zhuǎn)化或消納能量，同時(shí)避免不相稱破壞

4、。基于消能觀點(diǎn)并考慮結(jié)構(gòu)安全的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)層次，提出以結(jié)構(gòu)在滿足實(shí)際設(shè)計(jì)能力基礎(chǔ)上的消能量的無(wú)量綱形式衡量其魯棒性水平。 最后，基于消能觀點(diǎn)，總結(jié)了改善結(jié)構(gòu)體系魯棒性需要考慮的兩個(gè)方面，一是在結(jié)構(gòu)響應(yīng)過(guò)程中減少外界能量輸入，降低結(jié)構(gòu)消能壓力，二是改善結(jié)構(gòu)消能能力?；诖?，提出了結(jié)構(gòu)魯棒性實(shí)現(xiàn)的五條策略，以期為結(jié)構(gòu)不相稱破壞風(fēng)險(xiǎn)控制提供理論依據(jù)。 本文在結(jié)構(gòu)魯棒性內(nèi)涵與外延、魯棒性和結(jié)構(gòu)失效的能量解釋、量化評(píng)價(jià)以及不相稱破壞風(fēng)