典型框剪结构基于IDA方法的地震易损性及经济性分析

发布时间：2018-03-13 05:08

本文选题：基于性能的地震工程　切入点：刚度特征值　出处：《重庆大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来，“基于性能的地震工程”倍受各国学者的关注。就目前我国“基于性能地震工程”取得的成果而言，已经取得了长足的发展。但还是存在一些问题，以建筑物震害预测方法为例：目前对结构的震害预测没有统一的方法，不同的结构类型有不同的预测方法。对于同一种结构又存在多种预测方法。本文以典型框剪结构为例，采用PERFORM-3D有限元分析软件建立纤维截面模型，对不同刚度特征值的五个框剪结构进行“基于性能地震工程”评价，即对各个结构进行地震危险性分析、结构响应分析、地震易损性分析以及地震经济损失分析。通过上述的分析，得到以下主要结论：（1）、本文采用极值统计理论对不同刚度特征值的结构进行地震危险性分析，各结构的S a (T Y，5%)（阻尼比为5%，地震作用方向的周期TY对应的结构的加速度谱值）的地震危险性曲线表明：随着结构刚度特征值的减小，各结构的刚度逐渐的增大，周期逐渐的减小，在同一年平均超越概率下，各结构承受的地震作用逐渐的增大。这是符合工程中的设计规律的。此外，随着地震动强度指标的增大，各结构的年平均超越概率逐渐的降低，所以，在地震危险性分析的基础上进行增量动力分析才不会夸大地震动的作用。（2）、本文采用增量动力分析方法（IDA方法）对不同刚度特征值的结构进行结构响应分析。采用S a TY,5%作为IDA分析时的地震动强度指标（IM）， max作为结构损伤指标(DM)。通过分析得到IDA曲线即“IM-DM”曲线：随刚度特征值的减小，，各结构的抗震性能增加，此外，刚度特征值的减小对结构的抗倒塌能力有很大的提高。（3）、基于增量动力分析的地震易损性分析为本文的重点。首先，通过K-S检验证明增量动力分析得到的各结构各个地震水准下的工程需求参数最大层间位移角，服从对数正态分布。然后，通过对数正态分布函数，求出各结构的地震易损性曲线即“超越概率-S a TY,5%”曲线。对各结构的地震易损性曲线进行分析：从各结构不同极限状态的超越概率得出，随着刚度特征值的减小，达到生命安全和防止倒塌的概率都在减小，从保证生命安全的角度来看，结构的抗震性能随着刚度特征值的减小而增大；从结构不同破坏等级的超越概率得出，刚度特征值较小时，结构的破坏较小，即结构基本处在基本完好和轻微破坏的状态，随着刚度特征值的增大，各结构破坏开始变大，处在中等破坏和严重破坏的概率增大。（4）、通过对地震易损性曲线的分析得到年平均超越概率地震作用下各结构的总损失比曲线即“总损失比-年平均超越概率”曲线。总损失比曲线表明：随刚度特征值的增加，各结构的总损失比减小，其中，=7.3和=5.5的结构损失比减小的幅度较小。然后，通过对总损失比曲线的积分，即可得结构的年平均期望损失。采用同样的方法得到各结构的年平均人员死亡率和年平均人员受伤率。至此，通过基于性能的地震工程评价方法得到了各刚度特征值结构四个评价指标-年平均期望损失、年平均人员死亡率、年平均人员受伤率以及地震易损性分析中得到的抗倒塌安全储备系数CMR。最后，对于典型框剪结构建议从一个目标函数和两个约束条件进行损失决策。目标函数：发生大震时的成本和损失；约束条件一：安全性；约束条件二：伤亡率。本文=3.1~7.3五个典型的框剪结构中，在满足两个约束条件的基础上，权重系数a=0.3，b=0.7时，各结构中的最优方案为=3.1，表示决策者更看重建筑在发生大震时的经济损失。权重系数a=0.7，b=0.3时，各结构的最优方案为=7.3的结构。表示决策者更看重建筑在使用期内的成本。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU311.3;TU398.2

【参考文献】