RC框架-剪力墙结构的抗震韧性评级与一致倒塌风险决策

发布时间：2020-06-28 16:13

【摘要】：建筑结构的地震损失是巨大的,主要体现在直接经济损失、停工时间造成的间接经济损失和人员伤亡三个方面,建筑结构抗震韧性能力的评估也与这三项指标息息相关,因此对结构的损失性能指标的分析与评估具有十分重要的现实意义。避免工程结构的地震倒塌,是减轻地震灾害伤亡最直接也是最有效的措施,是工程结构抗震设计的首要目标。但是诸多研究和地震震害经验表明统一的设防水平不代表结构具有统一的倒塌风险。故本课题选用RC框架-剪力墙结构为研究对象,基于第二代基于性态地震工程(Performance-based Earthquake Engineering,PBEE)研究框架,对RC框剪结构进行地震损失分析、抗震韧性评级、一致风险决策和风险导向的四级设防水平决策,本文的主要研究内容如下:(1)按照我国规范,在PKPM中设计了5个不同设防的12层RC框架-剪力墙结构,并以OpenSees为有限元分析平台建立了RC框架-剪力墙结构的整体等效模型。以20条地震动分别调幅10次作为输入,运用多条带法进行概率需求分析,在不考虑结构随机性的前提下,对5个不同设防的RC框架-剪力墙结构进行整体地震易损性分析,并对结构的构件易损性分组进行了介绍;(2)基于FEMA P-58全概率理论研究框架下,采用性能评估软件PACT对5个不同设防的RC框架-剪力墙结构进行地震损失评估,并采用直接经济损失,修复时间,人员伤亡数量三个指标对不同设防的RC框架-剪力墙结构进行基于强度和基于时间的性能评估;(3)基于《建筑抗震韧性评价标准》与PACT损失分析结果,对同一危险性场地5个不同设防烈度的RC框架-剪力墙结构进行抗震韧性评级。并对不同危险性场地下的5个不同设防烈度的RC框架-剪力墙结构进行了抗震韧性评级,根据相对损失分析我国目前按照50年地震危险性超越概率为10%作为设防目标使建筑面临的地震损失差距很大,有必要进行基于一致风险的设防;(4)采用生活质量指数方法对人员伤亡损失货币化评估,我国2017年人均生命挽救成本为178.93万元。以7度设防危险性地区的5种设防水平RC框架-剪力墙结构为例,考虑50年设计期内的建筑造价、震后修复和人员伤亡损失,根据设计期内全寿命地震损失最小的原则决策一致倒塌风险为年平均倒塌概率为5.260×10~(-5)(相当于50年倒塌概率v_(fT)=0.26%),进而对风险导向的四级设防水准进行了决策,并与我国抗震设计规范和地震动参数区划图进行对比。研究发现,相同抗震能力结构的地震损失随着地震动强度的增加而增加;相同地震动作用下结构的地震损失随着设防水平的增高而减小,抗震韧性等级随着设防烈度的增加而变高,说明结构建模、损失评估和抗震韧性评级方法都是正确合理的;对不同危险性场地的抗震韧性分析的相对损失结果表明,基于一致危险设防原则的建筑结构面临的广义风险相差很大;根据设计期内全寿命地震风险最小的原则决策一致倒塌风险为50年倒塌概率v_(fT)=0.26%(相当于年平均倒塌概率为5.260×10~(-5)),对比风险导向的四级设防水平和我国抗震规范和地震动参数区划图,说明本文一致倒塌风险的决策是合理的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.2;TU352.11
【图文】：

倒塌风险,危险性

本课题主要来源于以下项目：（1）国家自然科学基金面上项目“罕遇和极罕遇地震作用下结构的一致风险抗倒塌设计方法研究”（项目批准号：51678209）；（2）国家自然科学基金国际合作与交流项目“面向地震灾害的多维机动信息采集传输与灾情综合评估”（项目批准号：41861134010）。1.1.2 研究背景建筑结构的地震损失是巨大的，主要体现在直接经济损失、停工时间造成的间接经济损失和人员伤亡三个方面，对于结构的地震损失分析是具有十分重要的现实意义的，抗震韧性评级也采用这三项指标作为对结构在地震作用下功能恢复能力的评判标准。结构倒塌是造成地震损失的主要原因，因此有效地避免结构倒塌便能在很大程度上减小地震损失。而抗震设防水平的确定是一个国家防震减灾工作和工程结构抗震设计的基本依据。但是诸多研究和地震震害经验表明统一的设防水平不代表结构具有统一的倒塌风险。

倒塌风险,抗震能力

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