基于拓扑构形的杆系结构易损性研究

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1、分类号______________________密级_____________________UDC_________________学号乙f5硕士学位论文ThesisforMastersDegree论文题目基于拓扑构形的杆系结构易损性研究申请学位类别________工学硕士专业名称结构工程研究生姓名__________余章良导师姓名、职称黄波高工朱南海讲师二〇一五年六月学位论文独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果，也不包

2、含已获得江西理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。研究生签名：/i今k时间：4年6月/0日学位论文版权使用授权书本人完全了解江西理工大学关于收集、保存、使用学位论文的规定：即学校有权保存按要求提交的学位论文印刷本和电子版本，学校有权将将学文论文的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。本人允许

3、本学位论文被查阅和借阅，同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，并通过网络向社会公众提供信息服务。保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文作者签名（手写）：/3、

4、^导师签名（手写）'為签字曰期年6月p曰签字曰期：十年/月曰分类号：密级：UDC：学号：硕士学位论文基于拓扑构形的杆系结构易损性研究Researchonmemberstructuresvulnerabilitybasedonthetopologicalconfiguration学位类别：工学硕士作者姓名：余章良学科、专业：结构工程研究方向：杆系结构指导教师：黄波高工、朱南海讲师2

5、015年6月10日江西理工大学硕士学位论文摘要摘要易损性在土木工程领域反映了建筑结构发生破坏的容易程度，但目前尚未形成统一有效的结构易损性评价体系和理论方法。本文基于结构拓扑构形易损性，从简单的平面杆系结构——三角形钢屋架入手，在此基础上将构形易损性理论推广至空间杆系结构——单层柱面网壳结构的易损性分析。完成的主要研究工作如下:首先介绍了基于拓扑构形的结构易损性分析理论，详细描述了结构易损性分析的两个过程——集簇过程和解簇过程。集簇过程给出了结构簇的评价指标、具体的集簇步骤，得到结构构形的层级模型；解簇过程给出了结构易损性的评价指标、具体的解簇步骤，寻找结

6、构最易损失效模式。其次分析了五种三角形钢屋架结构易损性，编制了相应的MATLAB易损性分析程序，发现仅依靠增大构件截面提高结构构形度不一定能保证结构易损性的降低，而应合理优化构件截面，使结构整体性能达到最优。利用ANSYS分析了五种三角形钢屋架在实际荷载工况下的力学性能，与易损性分析结果相比较，表明结构的最易损失效模式所对应的结点位移达到最大值、同时杆件应力也相对较大，说明本文采用的结构易损性分析方法能够有效地反映结构的易损部位，揭示结构的薄弱环节。最后分析了九种单层柱面网壳结构易损性，编制了柱面网壳MATLAB易损性分析程序和ANSYS命令流程序。得到单

7、层柱面网壳结构的薄弱部位为网壳最外环的纵边斜杆和端边纵杆。随着单层柱面网壳结构截面增大，结构构形度增加；随着柱面网壳长度增大，结构构形度减少。研究了单层柱面网壳结构在El-centro波三向地震作用下的荷载-位移全过程，找到结构动力极限荷载。提出以结构构形度作为单层柱面网壳的内部连接性能评价指标，结构构形度越大则内部连接性能越强，结构动力极限荷载越高。发现ANSYS分析中单层柱面网壳结构内力较大的杆件属于构形易损性分析得到的薄弱部位，为大型空间杆系结构易损性分析提供了新的思路，即直接计算内力较大杆件的易损性各项参数，判断结构易损性，寻找结构整体失效模式。基

8、于拓扑构形的易损性分析理论简便高效，分析结果具有普适性，可为已建结构的健康监测、修复加固和待建结构的初步设计、施工控制提供简单易行的理论方法。关键词：结构易损性；三角形钢屋架；柱面网壳；构形度；失效模式IAbstractAbstractVulnerabilityreflectstheeaseofstructuredamageinthecivilengineeringfield,butthereisaunifiedandeffectivestructuralvulnerabilityassessmentsystemandtheoreticalmethodsh

9、avenotyetformed.Basedonthestructu