典型框剪結(jié)構(gòu)基于IDA方法的地震易損性及經(jīng)濟(jì)性分析.pdf

1、近年來,“基于性能的地震工程”倍受各國(guó)學(xué)者的關(guān)注。就目前我國(guó)“基于性能地震工程”取得的成果而言,已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。但還是存在一些問題,以建筑物震害預(yù)測(cè)方法為例:目前對(duì)結(jié)構(gòu)的震害預(yù)測(cè)沒有統(tǒng)一的方法,不同的結(jié)構(gòu)類型有不同的預(yù)測(cè)方法。對(duì)于同一種結(jié)構(gòu)又存在多種預(yù)測(cè)方法。本文以典型框剪結(jié)構(gòu)為例,采用PERFORM-3D有限元分析軟件建立纖維截面模型,對(duì)不同剛度特征值的五個(gè)框剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行“基于性能地震工程”評(píng)價(jià),即對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析、結(jié)

2、構(gòu)響應(yīng)分析、地震易損性分析以及地震經(jīng)濟(jì)損失分析。通過上述的分析,得到以下主要結(jié)論:
　　(1)、本文采用極值統(tǒng)計(jì)理論對(duì)不同剛度特征值的結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析,各結(jié)構(gòu)的Sa(TY,5％)(阻尼比為5％,地震作用方向的周期TY對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)的加速度譜值)的地震危險(xiǎn)性曲線表明:隨著結(jié)構(gòu)剛度特征值的減小,各結(jié)構(gòu)的剛度逐漸的增大,周期逐漸的減小,在同一年平均超越概率下,各結(jié)構(gòu)承受的地震作用逐漸的增大。這是符合工程中的設(shè)計(jì)規(guī)律的。此外,隨著地震動(dòng)

3、強(qiáng)度指標(biāo)的增大,各結(jié)構(gòu)的年平均超越概率逐漸的降低,所以,在地震危險(xiǎn)性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行增量動(dòng)力分析才不會(huì)夸大地震動(dòng)的作用。
　　(2)、本文采用增量動(dòng)力分析方法(IDA方法)對(duì)不同剛度特征值的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析。采用Sa(TY,5％)作為IDA分析時(shí)的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)(IM),θxam作為結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)(DM)。通過分析得到IDA曲線即“IM-DM”曲線:隨剛度特征值的減小,各結(jié)構(gòu)的抗震性能增加,此外,剛度特征值的減小對(duì)結(jié)構(gòu)的抗倒塌能

4、力有很大的提高。
　　(3)、基于增量動(dòng)力分析的地震易損性分析為本文的重點(diǎn)。首先,通過 K-S檢驗(yàn)證明增量動(dòng)力分析得到的各結(jié)構(gòu)各個(gè)地震水準(zhǔn)下的工程需求參數(shù)最大層間位移角,服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。然后,通過對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù),求出各結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線即“超越概率-Sa(TY,5％)”曲線。對(duì)各結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線進(jìn)行分析:從各結(jié)構(gòu)不同極限狀態(tài)的超越概率得出,隨著剛度特征值的減小,達(dá)到生命安全和防止倒塌的概率都在減小,從保證生命安全的角度來

5、看,結(jié)構(gòu)的抗震性能隨著剛度特征值的減小而增大;從結(jié)構(gòu)不同破壞等級(jí)的超越概率得出,剛度特征值較小時(shí),結(jié)構(gòu)的破壞較小,即結(jié)構(gòu)基本處在基本完好和輕微破壞的狀態(tài),隨著剛度特征值的增大,各結(jié)構(gòu)破壞開始變大,處在中等破壞和嚴(yán)重破壞的概率增大。
　　(4)、通過對(duì)地震易損性曲線的分析得到年平均超越概率地震作用下各結(jié)構(gòu)的總損失比曲線即“總損失比-年平均超越概率”曲線?？倱p失比曲線表明:隨剛度特征值的增加,各結(jié)構(gòu)的總損失比減小,其中,λ=7.3和λ

6、=5.5的結(jié)構(gòu)損失比減小的幅度較小。然后,通過對(duì)總損失比曲線的積分,即可得結(jié)構(gòu)的年平均期望損失。采用同樣的方法得到各結(jié)構(gòu)的年平均人員死亡率和年平均人員受傷率。至此,通過基于性能的地震工程評(píng)價(jià)方法得到了各剛度特征值結(jié)構(gòu)四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)-年平均期望損失、年平均人員死亡率、年平均人員受傷率以及地震易損性分析中得到的抗倒塌安全儲(chǔ)備系數(shù)CMR。最后,對(duì)于典型框剪結(jié)構(gòu)建議從一個(gè)目標(biāo)函數(shù)和兩個(gè)約束條件進(jìn)行損失決策。目標(biāo)函數(shù):發(fā)生大震時(shí)的成本和損失;約束條