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

1、近年來,“基于性能的地震工程”倍受各國學者的關(guān)注。就目前我國“基于性能地震工程”取得的成果而言,已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。但還是存在一些問題,以建筑物震害預(yù)測方法為例:目前對結(jié)構(gòu)的震害預(yù)測沒有統(tǒng)一的方法,不同的結(jié)構(gòu)類型有不同的預(yù)測方法。對于同一種結(jié)構(gòu)又存在多種預(yù)測方法。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,對不同剛度特征值的五個框剪結(jié)構(gòu)進行“基于性能地震工程”評價,即對各個結(jié)構(gòu)進行地震危險性分析、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)計理論對不同剛度特征值的結(jié)構(gòu)進行地震危險性分析,各結(jié)構(gòu)的Sa(TY,5％)(阻尼比為5％,地震作用方向的周期TY對應(yīng)的結(jié)構(gòu)的加速度譜值)的地震危險性曲線表明: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)計規(guī)律的。此外,隨著地震動

3、強度指標的增大,各結(jié)構(gòu)的年平均超越概率逐漸的降低,所以,在地震危險性分析的基礎(chǔ)上進行增量動力分析才不會夸大地震動的作用。
　　(2)、本文采用增量動力分析方法(IDA方法)對不同剛度特征值的結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析。采用Sa(TY,5％)作為IDA分析時的地震動強度指標(IM),θxam作為結(jié)構(gòu)損傷指標(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結(jié)構(gòu)的抗倒塌能

4、力有很大的提高。
　　(3)、基于增量動力分析的地震易損性分析為本文的重點。首先,通過 K-S檢驗證明增量動力分析得到的各結(jié)構(gòu)各個地震水準下的工程需求參數(shù)最大層間位移角,服從對數(shù)正態(tài)分布。然后,通過對數(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。對各結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線進行分析: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)不同破壞等級的超越概率得出,剛度特征值較小時,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,處在中等破壞和嚴重破壞的概率增大。
　　(4)、通過對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。總損失比曲線表明: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價方法得到了各剛度特征值結(jié)構(gòu)四個評價指標-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備系數(shù)CMR。最后,對于典型框剪結(jié)構(gòu)建議從一個目標函數(shù)和兩個約束條件進行損失決策。目標函數(shù):發(fā)生大震時的成本和損失;約束條