工程结构的鲁棒性-清华叶列平

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1、工程结构的鲁棒性叶列平清华大学土木工程系教授电话：010－62795330http://thu-concrete.netFriday,August06,2021目前我国土木工程结构教育和各种工程结构设计规范的主要内容，对结构安全性的计算都是着落于结构构件这显然没有能够使得结构工程师更多的考虑整体结构的安全性这是我国工程结构教育、结构工程师训练、设计水平和能力不足的一个重要原因，也是导致某些工程结构安全性不够的重要原因虽然结构构件的安全性与整体结构的安全性有一定的联系，但结构构件的安全性≠整体结构的安全性所有结构构件安全性相同的结构，其整体结构的安全性不一定相

2、同一个结构工程师的设计水平，往往体现在他对整体结构安全性的把握工程结构的鲁棒性就是研究整体结构安全性，使结构工程师在保证结构构件安全性的前提下，更多的关注整体结构的安全性提纲结构鲁棒性的概念和意义结构破坏的定义结构体系与鲁棒性结构破坏模式与鲁棒性结构的承载力和延性与鲁棒性赘余构件与鲁棒性结语提纲结构鲁棒性的概念和意义结构破坏的定义结构体系与鲁棒性结构破坏模式与鲁棒性结构的承载力和延性与鲁棒性赘余构件与鲁棒性结语耐久性—适用性—承载能力极限状态安全性—ïïïïïïïïîïïïïïïïïíì—结构的功能SafetyServiceabilityDurability

3、正常使用极限状态鲁棒性—Robustness意外情况下的安全性结构鲁棒性的概念和意义◆鲁棒性RobustnessRobustness的中文含义是：强壮的、健全的、费力的、坚固的、耐用的鲁棒性：鲁智深的棒子鲁棒性：粗鲁的棍棒鲁棒性就是整体结构的健壮性◆鲁棒性Robustness鲁棒性，结构的整体性鲁棒性，结构的抗倒塌性易损性，结构容易受到伤害或损伤的程度鲁棒性的反意是易损性（Vulnerability）JitendraA等（2003）对结构易损性的解释是，局部很小的破坏导致很大的结构破坏显然一个整体性好的结构，也即结构的局部破坏不影响结构的整体安全性时，结构的

4、易损性就小，鲁棒性就大◆鲁棒性RobustnessRobustness的中文含义是：强壮的、健全的、费力的、坚固的、耐用的相对于工程结构在正常情况下的安全性、适用性和耐久性的性能，工程结构的鲁棒性是指整体结构抵御意外事件的能力事实上，结构的安全性往往是在意外事件情况下才能体现出来◆鲁棒性Robustness意外事件是指在工程结构使用阶段可能出现，但其量值、作用形式和作用位置难以估计的非正常荷载和作用（如极罕遇地震、飞机撞击、恐怖爆炸袭击、重大人为失误等）对于意外事件，在工程结构的设计阶段通常无法进行细致全面和深入的分析，并给予充分保证工程结构在意外事件发生时

5、和发生后，应能保持整体稳定性，不应发生与其原因不相称的倒塌或连续破坏，造成重大的生命和财产损失鲁棒性与安全性既有联系，又有区别两者都是关心的工程结构安全问题，但鲁棒性是以避免工程整体结构的终极垮塌为目标，是无法接受的安全性上限而安全性通常是以结构（构件）的最大承载力为目标，即按所谓的“承载力极限状态”来考虑的安全性。结构达到最大承载力（极限状态）并不意味着结构的垮塌安全性是针对正常使用荷载和作用来考虑的，而鲁棒性是针对意外荷载和作用来考虑的◆鲁棒性与安全性的关系鲁棒性与安全性既有联系，又有区别基本承载力安全储备意外事件安全储备安全性正常荷载和作用构件破坏构件

6、最大承载力弹性计算承载力鲁棒性与安全性的区别鲁棒性意外荷载和作用结构破坏(结构体系)结构最大承载力构件连接弹塑性计算变形提纲结构鲁棒性的概念和意义结构破坏的定义结构体系与鲁棒性结构破坏模式与鲁棒性结构的承载力和延性与鲁棒性赘余构件与鲁棒性结语结构破坏的定义鲁棒性是研究结构产生灾害性后果的破坏，如坍塌、连续破坏、倾覆。因此，首先需要对结构破坏有一个明确的概念。以构件破坏定义以结构最大承载力定义以结构极限变形定义以结构承载力降低到最大承载力的某一百分比定义以结构形成可变机构定义结构破坏的定义以构件破坏定义结构中任一个构件的破坏即导致结构垮塌。结构破坏的定义台湾地

7、震，1999年9月21日，死亡2400多人神户地震，1995年1月17日，死亡6430人台湾地震，1999年9月21日，死亡2400多人以构件破坏定义结构中任一个构件的破坏即认为是结构破坏符合这种破坏定义的结构，其鲁棒性小，即整体结构的鲁棒性取决于结构中（首先破坏的）关键构件的鲁棒性要提高这类结构的鲁棒性，必需提高关键构件的鲁棒性，或增加关键构件的安全储备结构破坏的定义以结构的最大承载力定义对于超静定结构，一个构件达到最大承载力，并不意味着整体结构达到最大承载力。如果先破坏的构件具有足够的延性，则整体结构的承载力在第一个构件破坏后仍然可以继续增加，但整体结构

8、的刚度会有所降低，直至结构中有足够多的构件达到破坏，