本书以结构的鲁棒性评价为立足点，从结构的拓扑构形出发，开展了结构的构形易损性研究，阐述结构缺乏鲁棒性的原因。而后对结构的冗余特性进行分析，揭示结构的倒塌破坏机理，建立结构倒塌破坏过程与鲁棒性之间的内在联系，并在此基础上通过调整结构特征参数，实现结构倒塌破坏过程的优化控制。

第l章 绪论
1.1 结构抗倒塌设计方法
1.2 结构鲁棒性评价方法
1.3 结构易损性评价方法
1.4 结构冗余度评价方法
1.5 构件重要性评价
第2章 结构构形易损性分析方法
2.1 结构的图形表示
2.1.1 占构系统的图模型
2.1.2 占构的结点关联矩阵与结点定位矩阵
2.1.3 结构路径与结构圈
2.1.4 结点的度
2.1.5 相关术语的对照
2.2 结构构形易损性分析理论
2.2.1 结构环
2.2.2 构构形度的概念
2.2.3 结点连接系数
2.2.4 构构形度计算
2.2.5 构环的退化与破坏
2.2.6 结构簇
2.2.7 结构簇的评价指标
2.2.8 结构集簇过程与层级模型
2.2.9 结构的失效模式
第3章 网格结构的拓扑构形易损性分析
3.1 平面桁架结构的构形易损性分析
3.1.1 算法实现与程序验证
3.1.2 21杆平面桁架的构形易损性分析
3.2 基于构形易损性的星形网壳结构失效模式分析
3.3 基于构形易损性的球面网壳结构失效模式分析
3.4 基于构形易损性的柱面网壳结构失效模式分析
第4章 考虑荷载作用的结构构形易损性分析
4.l荷载作用下的结构易损性分析方法
4.1 -l 荷载作用下的结点连接系数
4.l.2荷载作用下的单元破坏需求
4.2 算例分析
4.2 .l 竖向荷载作用下的桁架结构易损性分析
4.2.2 水平荷载作用下的星形网壳结构易损性分析
4.3 单层球面网壳结构振动台倒塌试验
4.3.1 试验模型设计
4.3.2 试验过程与结果
4.4 空间球面网壳结构考虑荷载作用的易损性分析
4.4 .l试验模型一
4.4.2 试验模型二
4.4.3 试验模型三
蒋5章基于响应敏感性的结构冗余特性分析
5.l敏感性分析与敏感性系数的定义
5.2 静力荷载作用下的结构响应敏感性与结构冗余度
5.2.1 结果响应敏感性
5.2.3 静力作用下的结构冗余度评价指标
5.2.4 星形网壳结构静力作用下的冗余度
5.3 地震作用下的结构响应敏感性与结构冗余度分析
5.3.1 地震作用下的结构响应敏感性
5.3.2 星形网壳结构地震作用下的响应敏感性分析
5.3.3 地震作用下的结构冗余度评价
5.3.4 星形网壳结构地震作用下的冗佘度分析
5.4 空问网壳结构试验模型地震作用下的冗余特性分析
5.4.1 试验模型一水平地震作用下的冗余特性分析
5.4.2 试验模型二水平地震作用下的冗余特性分析
5.4.3 试验模型三水平地震作用下的冗余特性分析
5.5 结构整体冗余特性的衡量
5.5.1 40m跨K8型单层网壳结构整体冗余特性分析
5.5.2 振动台试验模型水平地震作用下的整体冗余特性分析
第6章 基于构件冗余度的结构鲁棒性能提升
6.1 静力作用下结构构件的应变能敏感性
6.2 基于应变能的构件冗余度评价指标
6.3 基于应变能的构件易损性评价指标
6.4 结构抗倒塌能力的提升措施
6.4.1 算例分析——15杆桁架悬臂梁
6.4.2 算例分析——120杆空间壳体桁架
6.5 基于构件冗余度均衡化的结构优化方法
6.5.1 优化目标的确定
6.5.2 约束条件
6.5.3 基于粒子群算法的结构构件冗余度均衡优化的实现
6.5.4 算例分析
6.6 基于易损性与冗余度的构件重要性评价
6.6.1 构件的重要性指标
6.6.2 算例分析
第7章 基于结点构形度均衡化的结构优化
7.1 结点构形度的定义
7.2 结点构形度差异系数
7.3 结构结点构形度的均衡优化与实现
7.4 基于粒子群算法的结点构形度差异系数最小化的实现
7.5 算例分析
参考文献

网壳、网架等大跨空间
网格结构因其受力合理、
用料经济、造型美观多样
且能覆盖较大的空间，可
以很好地满足建筑造型和
功能的要求，被广泛应用
于体育场、候机厅、展览
馆、候车大厅等大型标志
性建筑中。大跨空间结构
的发展水平已成为衡量一
个国家建筑科技水平的重
要指标之一。
同时．大跨空间网格结
构也是一种形态结构，构
件数量少、覆盖空间大，
可以实现建筑形态与结构
受力性能间的协调统一，
但其杆件一般较为细长，
在荷载作用下易发生屈曲
、断裂等破坏；其次其结
构冗余度相对较低，抗倒
塌能力不足，其原因是结
构缺乏必要的鲁棒性能。
当局部构件破坏后，如果
结构缺乏必要的冗余度而
无法实现内力重分布，那
么结构的局部坍塌甚至整
体倒塌将不可避免。对该
类结构的易损性等进行研
究，揭示结构缺乏鲁棒性
的原因，并采取相应的倒
塌控制措施显得尤为重要
。
随着大跨空间网格结构
向跨度更大、体系更复杂
的方向发展，它在强震等
突发事件下的安全问题也
曰趋突出。结构抗倒塌设
计是保证其安全性的重要
措施，然而国内外对于大
跨空间网格结构的抗倒塌
设计理论仍处于探索阶段
，荷载作用下的结构破坏
机理研究是进行抗倒塌设
计的关键。大跨空间网格
结构作为重要的公共建筑
设施，在国民经济的发展
和社会生活中扮演着越来
越重要的角色。安全性是
其服务期内必须考虑的问
题，因此必须采取有效的
措施，加强结构的安全管
理与风险控制．防止结构
在意外作用下发生大范围
的倒塌破坏或整体倒塌破
坏现象。本书以结构的鲁
棒性评价为立足点，从结
构的拓扑构形出发，开展
了结构的构形易损性研究
，阐述结构缺乏鲁棒性的
原因。而后对结构的冗余
特性进行分析，揭示结构
的倒塌破坏机理，建立结
构倒塌破坏过程与鲁棒性
之间的内在联系，并在此
基础上通过调整结构特征
参数，实现结构倒塌破坏
过程的优化控制。
本书共分7章。第l章讲
述了结构鲁棒性与抗倒塌
设计的研究现状；第2章讲
述了结构构形易损性分析
的原理与方法；第3章讲述
了空间网格结构的拓扑构
形易损性分析；第4章讲述
了考虑荷载作用的结构构
形易损性分析方法；第5章
讲述了基于敏感性分析的
结构冗余特性分析理论与
方法：第6章讲述了基于构
件冗余度的结构鲁棒性能
提升方法；第7章论述了基
于结点构形度的结构优化
方法。
本书的研究内容得到了
国家自然科学基金（项目
编号：51408276）的资助
，研究工作得到了中国矿
业大学叶继红教授的悉心
指导和帮助，在此表示衷
心的感谢。
本书在撰写过程中，李
杰明、刘金磊等研究生做
了大量工作，为本书的出
版付出了辛勤的劳动，在
此一并表示诚挚的谢意。
由于作者水平有限，书
中难免存在不足之处，敬
请读者批评指正，以便在
日后的研究工作中加以改
进。
编者
2021年12月