巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)基于性能的震后損失評估.pdf

1、地震災(zāi)害引起建筑物中結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞、建筑功能的中斷，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失，因此研究建筑物在震后破壞程度及由此造成的直接經(jīng)濟損失和人員傷亡顯得尤為必要。美國聯(lián)邦緊急事務(wù)管理署(FEMA)在第二代性能評估理論框架的基礎(chǔ)上提出了新一代基于性能的建筑物震后損失評估方法，用于指導(dǎo)地震風(fēng)險決策、降低未來地震損失。該方法考慮了多種損失估計的不確定性對結(jié)構(gòu)進行損失估計，主要包括地震動強度的不確定性，結(jié)構(gòu)反應(yīng)的不確定性，損傷變量的不確

2、定性和決策變量的不確定性，對于防災(zāi)減災(zāi)工作具有較好的理論意義和實用價值。本文采用新一代基于性能的震后損失評估方法，對課題組設(shè)計的研究算例-巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的直接經(jīng)濟損失和人員傷亡情況進行評估。通過估計兩個不同建筑模型的震后損失結(jié)果，不僅可以驗證減震結(jié)構(gòu)的減震效果，更主要的是將新一代基于性能的震后損失評估方法進行實際檢驗，為進一步發(fā)展符合我國規(guī)范的性能評估方法提供參考。論文取得的主要研究成果如下:
　　(1)為準(zhǔn)

3、確應(yīng)用新一代基于性能的震后損失評估方法進行建筑物震后損失評估，本文闡述了該震后損失評估方法的流程、所需工具，以及根據(jù)不同的評估類型所采用的不同評估方式的優(yōu)缺點。
　　(2)為研究超高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的倒塌模式，本文采用有限元分析軟件建立了巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的分析模型，對其進行倒塌易損性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，普通巨型框架在增量動態(tài)分析時，多發(fā)生由于底層巨柱失效導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)整體豎向坍塌。部分倒塌情況為結(jié)構(gòu)薄弱層層間位移過大，巨柱損傷破壞嚴(yán)重

4、退出工作導(dǎo)致結(jié)構(gòu)橫向傾覆倒塌。而減震結(jié)構(gòu)在有限元模擬中并未產(chǎn)生倒塌，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)層間位移角達到了我國抗震規(guī)范的限值，認為其倒塌?？善诒Ｊ氐恼J為巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的最終倒塌模式均為整體倒塌。
　　(3)為判斷巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的構(gòu)件破壞情況，本文采用有限元分析軟件分別計算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的層間位移角、樓層加速度等工程需求參數(shù)值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，巨型框架的巨型層相對于巨型框架的普通層，抗震能力更強，但相鄰樓層屬于薄弱

5、層，在地震動作用下更容易發(fā)生破壞甚至產(chǎn)生倒塌。通過兩者的對比，發(fā)現(xiàn)減震結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下具有更好的抗震性能。
　　(4)建立巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的建筑性能模型時，考慮到所建模型并非實際工程，故關(guān)于性能模型的部分信息無法得到。重置成本根據(jù)部分調(diào)查得到單位面積成本，乘以總建筑面積得到。考慮到性能評估計算軟件Performance AssessmentCalculation Tool(簡稱PACT)開發(fā)較早，為更好的使用該軟件為本文模

6、型服務(wù)，采用2015年中國合肥和2011年美國加利福尼亞兩個地區(qū)的人均GDP比值的方式，將重置成本換算成美國標(biāo)準(zhǔn)，對建筑物進行震后損失評估，即使用該軟件時計算出的直接經(jīng)濟損失情況以2011年美國加利福尼亞地區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)，更符合設(shè)計者初衷，以達到減小評估結(jié)果誤差的目的。
　　(5)采用PACT對巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)建立建筑性能模型，并進行性能計算，得到評估結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)雖然沒有發(fā)生倒塌，也沒有產(chǎn)生人員傷亡，但非結(jié)