【摘 要】
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结构可靠度理论研究表明结构的材料属性、几何属性以及外部作用具有一定的变异性,且这种变异性会影响结构的性能。结构抗倒塌分析一般采用确定性分析方法,这种方法只能做出结构是否破坏的判断。在确定性分析的基础上,引入可靠度相关理论探讨结构的抗倒塌能力有助于更加细化描述结构的失效行为,即倒塌失效概率。本论文中以某一在役双层空间柱面网壳结构为研究对象,采用可靠度理论分析其抗倒塌失效概率。具体完成四项工作:（1）
【基金项目】
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北京建筑大学研究生创新项目（PG2020029）,受损网壳结构抗倒塌可靠度分析；
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结构可靠度理论研究表明结构的材料属性、几何属性以及外部作用具有一定的变异性,且这种变异性会影响结构的性能。结构抗倒塌分析一般采用确定性分析方法,这种方法只能做出结构是否破坏的判断。在确定性分析的基础上,引入可靠度相关理论探讨结构的抗倒塌能力有助于更加细化描述结构的失效行为,即倒塌失效概率。本论文中以某一在役双层空间柱面网壳结构为研究对象,采用可靠度理论分析其抗倒塌失效概率。具体完成四项工作:（1）追溯结构倒塌分析方法以及结构失效概率计算方法,探讨结构倒塌分析的备选路径法与蒙特卡罗法结合实现SAP2000抗倒塌可靠度分析扩展程序开发算法的可行性。（2）利用具有强大数值计算与程序开发功能并存的Matlab语言对商用有限元分析软件SAP2000进行二次开发,编制基于Monte Carlo法的SAP2000结构失效概率计算扩展程序。（3）考虑材料与几何双重非线性,对某一在役空间柱面网壳结构进行倒塌分析,确定结构关键构件,寻找这一实际工程结构的倒塌破坏荷载以及破坏形态,为进一步结构抗倒塌可靠度分析奠定基础。（4）考虑结构所承受荷载的随机性与材料属性的变异性,利用自行开发的SAP2000可靠度分析程序计算该结构在随机荷载作用下的失效概率。研究得出以下结论:（1）在众多结构可靠度分析理论中,蒙特卡罗法具有强大的解决隐式功能函数的结构可靠度分析问题,且其可以较好兼容结构抗倒塌分析的备选路径法,本文研究表明蒙特卡罗-备选路径法可用于大跨度空间结构的抗倒塌可靠度分析。（2）本文以蒙特卡罗法为理论基础,采用Matlab编制的SAP2000可靠度分析程序准确可靠,可用于计算复杂结构的抗倒塌失效概率。（3）初始网壳结构具有较好的抗倒塌能力,但是能量因子较大的构件发生破坏有可能会导致结构出现连续性倒塌,由此说明双层空间柱面网壳尽管构件较多,冗余度较大,但是某一关键构件的破坏还是可能会引起结构的倒塌。除此之外,对结构进行多重构件受损后的抗倒塌能力进行评估,发现空间分布特殊的次要关键构件出现成团损伤时对结构抗倒塌性能的影响可能大于能量因子较大的构件成团损伤。（4）可靠度分析过程表明,初始无损的双层柱面网壳结构具备良好的抗倒塌能力,即便出现部分构件成团损伤后仍然具备较强的鲁棒性,随机性分析与确定性分析相互佐证,证明结构具备良好的服役性能与传递荷载能力。此外,本文自编的结构抗倒塌可靠度分析程序可以应用到大型结构的随机性分析当中,但由于程序是借助解释性编程语言Matlab来编写的,分析过程中也是计算机逐条读取代码进行运算,这当中也不可避免的出现一些缺点,比如计算机时与计算精度的矛盾问题,随着分析者对计算精度的要求提高,计算耗时将成倍增长。本文的研究工作进一步丰富空间网格结构抗倒塌可靠度分析内容,为双层空间柱面网壳抗倒塌可靠度分析与相关的SAP2000可靠度扩展分析程序开发提供理论依据与编程参考。
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