1、近年來，網殼等大跨空間網格結構以其經濟、美觀，能覆蓋較大空間等特點，廣泛應用于工程結構領域。隨著結構向跨度更大、體系更復雜的方向發(fā)展，其在強震等突發(fā)事件下的安全問題也日趨突出。然而國內外對于大跨空間網格結構的抗倒塌設計理論仍不夠成熟，突發(fā)事件下的結構破壞機理也尚未清楚。本文以單層球面網殼結構作為研究對象，探討空間網格結構的倒塌破壞機理，以期為該類結構體系的抗倒塌措施設計提供理論依據。
　　 針對結構的倒塌破壞問題，本文從結構幾何

2、拓撲易損性、考慮荷載作用的結構易損性及結構冗余特性三方面進行系統(tǒng)研究。
　　 本文基于結構幾何拓撲關系，利用結構易損性分析方法搜尋結構失效模式。首先依據節(jié)點剛度定義表征結構內部連接性能的指標參數—連接能力系數，用于衡量節(jié)點的連接質量;然后根據連接能力的大小，將結構劃分成不同層次的結構簇，建立結構拓撲關系的層級模型;最后對形成的結構層級進行拆解，搜尋結構的不同失效模式，識別結構內部的連接薄弱部位。本文編制了結構易損性分析程序，并驗

3、證了其正確性和有效性。研究表明，基于結構幾何拓撲關系的易損性分析方法能有效識別結構的薄弱部位，并明確了其在大跨空間網格結構失效模式分析中的優(yōu)越性和獨特性，為該類結構體系的破壞模式分析提供了簡便可行的途徑。
　　 為進一步研究荷載作用下的結構易損性問題，本文從結構易損性的基本概念入手，建立了同時考慮結構幾何拓撲關系和荷載作用效應的易損性分析模型，將結構關鍵構件及易損失效模式的確定作為研究重點。首先根據實際作用于結構上的荷載形式，對

4、結構施加單位作用力，以該單位力作用下的結構響應作為結構內部連接能力的評價指標，并利用單元的應變能對其損傷破壞需求進行修正，以此為依據形成結構層級模型;然后通過集簇與解簇過程識別荷載作用下的結構薄弱位置。研究表明，本文提出的結構易損性分析方法能比較準確的定位結構在實際荷載作用下的薄弱部位和其破壞位置。
　　 本文基于響應敏感性對結構的冗余特性進行研究，提出了地震作用下的結構冗余度評價方法。以單元材料彈性模量的響應敏感性作為冗余特性

5、的評價指標，考慮了局部損傷對結構整體性能的影響。在靜力與動力荷載作用下，分別采用單元的應變敏感性或其時程峰值衡量結構的冗余特性。本文以跨度為7.5m、矢跨比為1/2的單層球面網殼結構試驗模型為檢驗對象，結果表明，結構的冗余特性能全面反映結構的整體性能，體現結構的薄弱環(huán)節(jié)和其關鍵部位所在。對于空間網殼結構，幾何特性是影響其冗余特性的重要因素，研究表明，在水平地震作用下，隨矢跨比的增大結構的整體冗余特性呈下降趨勢，而對于豎向地震作用則隨矢跨