基于冗余度与易损性的结构抗震能力提升方法研究

朱南海， 李杰明

(江西理工大学 土木与测绘工程学院，赣州 341000)

1 引 言

当前结构设计采用的是一种基于承载能力极限状态与正常使用极限状态的构件截面设计方法，基于此方法设计的结构未考虑各种因素影响导致的结构刚度下降。结构在非预期荷载作用下，某些构件产生初始损伤易使结构产生不成比例的破坏。文献[1]提出了结构构件在设计时应差别对待，构件承载力储备应具有层次性和差异性。重要构件在荷载作用下是结构关键构件的同时也可能是结构的薄弱易损部位所在，其破坏后对结构整体性能影响较大，故需重点关注此类构件，然而如何准确评估构件在结构中的重要性是当前急需解决的问题。冗余度是结构鲁棒性的重要组成部分，反映了结构在突发荷载作用下产生的局部损伤，其可形成备用传力路径的能力[2]；构件易损性则表明了在外荷载作用下，结构构件发生破坏的容易程度[3]。

目前，针对国内外对结构构件的重要性评价方法从多角度进行了研究。Frangopol等[4]早期提出将结构超静定次数即未知反力与已知平衡方程个数之差,作为冗余度的定义。Pandey等[5]基于结构对损伤杆件灵敏度的反比作为构件冗余度评价指标，在此基础上叶继红等[6-8]以结构构件应变敏感性响应作为构件冗余度评价指标，并以地震台试验验证其准确性。任伟新等[9]基于结构应变能变化提出了结构冗余度、鲁棒性及易损性评价指标。徐颖等[10]以构件内力灵敏度提出了单层球面网壳结构构件重要性评价指标。……