基于杆件灵敏度的结构易损性分析.pdfVIP

第44卷 第 11期 人 民 长 江 Vo1．44．No．11 2013年 6月 Yangtze River June， 2013 文章编号：1001—4179(2013)11—0093—04 基于杆件灵敏度的结构易损性分析 程 建 伟 ，齐 念2 (1．宣城职业技术学院，安徽 宣城 242000； 2．东南大学 土木工程学院，江苏 南京 210096) 摘要 ：结构易损性和连续倒塌分析成为近年来国内外结构研究的焦点。从结构体系的应变能入手 ，提 出了一 种基于杆件灵敏度的结构易损性分析方法。根据杆件灵敏度与构件重要性之间的关系，通过逐次删除具有最 大灵敏度 系数的构件，可以获得结构的失效模式，由此找出结构中的薄弱构件。分别以平面桁架和空间星型 网穹结构为算例，对提出的方法进行了分析验证，并分别与相关文献及 ANSYS软件计算的结果进行比较，表 明将该方法用于结构易损性分析是有效可行的。 关 键 词 ：易损性分析 ；应变能；灵敏度 ；构件 中图法分类号 ：TU317．5 文献标志码 ：A 结构易损性指 的是结构容易受到损害的程度 ，它 构性能需求 ，对桁架结构体系进行拓扑层面的易损性 反映了特定条件下结构的脆弱性和结构对意外损失事 分析。李宁等从结构易损性 的基本原理人手 ，提 出 件的承受能力 。例如，如果很小的破坏作用就对结 了一种基于构件重要性系数 的结构易损性分析方法 。 构造成较大的破坏后果 ，那么可 以认为该结构是易损 本文从具有物理意义的结构体系应变能出发，建 的。目前 ，工程结构通常是按一般荷载作用下结构构 立了一种基于构件灵敏度的结构易损性分析方法，并 件 的极 限状态设计 ，这是一种基于构件的结构设计 ，只 分别 以平面桁架和三维星型网穹结构作为算例，对提 能满足结构系统安全 的基本要求，不能反映结构 中不 出的分析方法进行数值验证 ，结果表 明该方法对结构 同构件的失效或破坏对整体结构的影响。如果结构设 易损性分析是有效可行的。 计不合理 ，就可能会因为某个或某几个构件 的失效破 1 基本原理 坏而导致结构整体倒塌。 关于对结构易损性问题的研究 ，目前国内外许多 1．1 杆件灵敏度的定义 学者仍在不断探索之中。英 国布里斯托大学的Block． 某一静止结构受外荷载作用时，其平衡方程为 1ey等人基于结构构形理论，提出了结构易损性的概 KU =P (1) 念 。该方法的基本思想是不考虑外荷载的作用 ，仅 式中，K为结构刚度矩 阵；U为节点位移矢量 ；P为外 从结构 自身的拓扑构形出发，按照一定的计算法则搜 荷载矢量。 寻结构的薄弱部位 ，并研究结构构件组合 的方式和结 对于弹性体结构，外荷载做功等于结构应变能的 构可能发生的失效情况 ，从而对结构进行易损性分析。 改变 ，应变能可写成 在国内，柳承茂等较早开展 了结构易损性 的研究 ， 1 一 其将结构易损性定义为结构在突发事件中容易受到伤 C=÷UP (2