GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》与国际相关标准对比研究

建筑抗震韧性是指建筑结构在设定水准地震作用后维持和迅速恢复使用功能的能力。建立系统化的抗震韧性评价方法是建设抗震韧性建筑乃至韧性城市的重要组成部分。国际上从2012年起提出和发展了建筑抗震韧性评价方法,形成了多本韧性评价标准或指南。中国GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》于2020年3月31日发布,将于2021年2月1日起实行。为了对比GB/T 38591—2020与国际相关标准所评定的建筑抗震韧性水平,介绍了建筑抗震韧性评价方法的发展和基本流程,说明并比较了各标准计算韧性指标的不同策略,包括建筑修复费用、建筑修复时间和人员伤亡。采用算例说明了修复策略、次序和工人数量对建筑修复时间的显著影响,并对比了不同标准划定韧性建筑等级的判别标准。分析发现,GB/T 38591—2020在计算建筑修复时间、人员伤亡和判定抗震韧性等级方面与国际相关标准差别显著,且其所包含的不确信性范围小于国际相关标准。GB/T 38591—2020所评定的一星建筑的韧性水平约等同于或略高于REDi的银级建筑或USRC的4星建筑。     

GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》解读

近年来，美国和日本等国家相继提出了城市抗震韧性的概念并进行了相关研究，对建筑结构的抗震性能要求由“安全性”提升到了“韧性”的层面。我国市场监督管理总局和标准化管理委员会于2020年3月31日联合发布了GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》，该标准将于2021年2月1日实施。为了帮助使用者更深入地理解标准，对抗震韧性的研究现状和我国的建筑抗震性能化设计方法进行综述，对该标准的编制背景、过程，以及各章节内容进行简要介绍，对标准的关键条文进行深入解读，详细说明了建筑抗震韧性评级流程、抗震韧性评价指标以及指标的计算方法。标准中建立了本土化的构件易损性数据库，对于建筑震后修复时间提出了明确的修复路径和计算方法，使得评级的标准更清晰统一。     

建筑抗震韧性评价系统的设计与开发

《建筑抗震韧性评价标准》GB/T 38591—2020于2021年2月1日正式实施。基于该标准提出的评价方法,本文编写了基于C++语言的建筑抗震韧性评价核心计算模块,并设计开发了适用于我国的建筑抗震韧性评价系统。在此基础上,本文基于Microsoft Excel软件开发了系统的快速录入接口及非结构构件信息估计功能。此外,本文根据该标准的建议参数,利用关系型数据管理系统MySQL建立了可用于建筑抗震韧性评价的非结构构件易损性数据库。     

基于《建筑抗震韧性评价标准》的算例分析

建筑抗震韧性评价是地震工程领域的研究热点,对于引导业主和设计人员主动加强建筑抵御地震灾害的能力有重要意义。基于《建筑抗震韧性评价标准》(GB/T 38591—2020)开发了配套的建筑抗震韧性评价软件,并采用该软件对6栋钢筋混凝土建筑进行了韧性评价。结果显示:相对于抗震结构和消能减震建筑,隔震建筑更容易获得较高的抗震韧性等级;上部结构不进行降度设计的隔震建筑可以达到抗震韧性三星级,采用降度设计的隔震建筑基本可以达到抗震韧性二星级,消能减震建筑和抗震性能较好的抗震建筑可以达到抗震韧性一星级;按照现行抗震设计规范下限进行设计的抗震建筑不能满足抗震韧性一星级的要求。对于抗震和消能减震建筑,非结构构件的抗震性能对建筑物抗震韧性的影响显著。     

既有建筑抗震韧性提升关键技术与应用

随着我国社会经济的进一步发展,人口、财富及生产力进一步向城市集中.但目前我国城市抵御地震灾害的能力明显不足,大量既有建筑在地震下遭受严重破坏,导致城市功能丧失,严重威胁着我国"新型城镇化"战略的实施.抗震韧性以控制地震灾害后果、提升功能可恢复能力为目标,为破解城市防震减灾难题提供解决思路.建筑是城市功能的重要载体,提升城市既有建筑的抗震韧性,是城市震后快速恢复功能的基础.面向我国既有建筑抗震韧性普遍偏低的基本情况,项目组历经多年技术攻关,在既有建筑"损伤机理"、抗震韧性"评价方法"、功能可恢复"设计理念"和抗震韧性"提升技术"四个方面开展了深入研究,取得了系列技术突破,支撑了多个抗震韧性工程的实践.     

基于建筑抗震韧性评价标准的某教学楼抗震韧性评价分析

对传统抗震设防目标和"可恢复功能"的抗震设计理念进行了介绍,采用新编国家标准《建筑抗震韧性评价标准》中的评价方法,对一栋新建小学教学楼进行了抗震韧性评价分析,对其修复费用、修复时间和人员损失进行了评估,以确定其抗震韧性等级。结果表明,抗震韧性评价可以对建筑物抗震性能进行量化分析,提供更易理解且更有价值的性能指标;同时,抗震韧性评价可以更加直观地验证"三水准"抗震设防目标,并发现非结构构件往往是造成人员伤亡和抗震修复代价的主要因素。     

抗震韧性建筑构建与实现

本文介绍了建筑抗震韧性的基本特质与内在要求,提出抗震韧性建筑由韧性结构系统、韧性非结构系统和韧性设备(管线)系统三个韧性子系统构成,给出各韧性子系统的定义;提出韧性减震装置概念并明确其定义,介绍几类韧性减震装置的技术特征;利用消能减震技术构建出抗震韧性装配式建筑,阐述韧性结构、韧性非结构和韧性设备(管线)三个韧性子系统的构成和特征;指出消能减震技术和抗震韧性建筑交叉学科领域未来的研究方向。     

遗产建筑抗震韧性基准周期研究

遗产建筑不同于一般建筑，需要通过抗震韧性的维系不断延续生命周期，其抗震评估不能沿用传统的建筑抗震评估策略。基于遗产建筑抗震韧性基准周期，探讨了遗产建筑抗震评估的特征性表现：在遗产建筑评估过程中，其韧性基准周期的确定与抗震干预技术的选择之间是一个互动的过程，韧性基准周期随着时间的进程允许转换和扩增以获得更强的韧性，而抗震干预技术的可逆性评价在遗产建筑抗震评估体系中将起到不可忽视的作用。     

建筑抗震韧性的概念和评价方法及工程应用

从城市韧性和建筑抗震韧性两个层面对韧性的概念进行了介绍,通过对基于规范的抗震设计、基于性能的抗震设计和基于韧性的抗震设计这三种抗震设计方法进行的比较分析,阐述了传统设计方法的局限性和基于韧性的抗震设计方法的优越性。最后,介绍了奥雅纳公司主导开发的建筑抗震韧性评价体系REDiTM以及其在美国旧金山市的实际工程项目中的应用情况。     

新《建筑抗震鉴定标准》中多层砌体房屋鉴定的比较

新修订的国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009于2009年7月1日起实施。本文着重介绍了该标准中有关多层砌体房屋三类建筑抗震鉴定的内容,和旧标准进行了比较,并对几个相关问题进行了思考和讨论。     

Assessing urban lifeline systems immediately after seismic disaster based on emergency resilience

Resilience is an emerging concept for analyzing the dynamic performance of critical infrastructures during the post-disaster recovery process. Although a number of studies examined how to assess long-term resilience (1 year +), very few have investigated short-term resilience (few days to several weeks following a disaster). This study presents the new concept of ‘emergency resilience’ and the framework for assessing this short-term resilience for urban lifeline systems in the emergency recovery stage. This framework can quantify differences in system performance (pre-disaster vs. post-recovery) using the new ‘recovery degree’ feature. It also integrates a new performance response function which is based on network equilibrium theory to assess emergency resilience in both the technical and organisational dimensions. In the case study of the water pipeline network in Lianyungang, China, the results showed that the levels of the recovery budget b and recovery resource r had different effects on emergency resilience R in seismic disaster. Furthermore, it is demonstrated how the concept and its assessment framework can provide a quick reference tool for optimal decision-making under various scenarios. This study also examined the effects of two anti-seismic reconstruction measures, namely meshed expansion and ductile retrofitting, on the expected emergency resilience of the water pipeline network.     

Embedding social inclusiveness and appropriateness in engineering assessment of green infrastructure to enhance urban resilience

ABSTRACT

Urban resilience emerges not only from ‘what’ is done in relation to critical infrastructure systems, but in the ‘how’ of their conception, co-creation and integration into complex socio-ecological-technical systems. For green infrastructure, where ownership and agency may be distributed amongst organisations and diverse communities, inclusiveness and appropriateness require embedding in engineering assessments of green infrastructure and resilience. Through consideration of past, present and future engineering and resilience assessments – from monetising, through greening, to humanising – this paper examines the ways in which GI may be or has already contributed to enhancing urban resilience and types of assessment and indicators that have been or could be used. We suggest that enhancing visibility of the ‘whos’ (individuals, communities) is crucial to fully diversifying assessments. We also suggest some ideas for additional indicators and assert that co-production of future indicators needs to be undertaken with appropriate professionals (e.g. social impact assessment professionals).     

近场地震下混凝土框架考虑不确定性的#br# 抗震风险与恢复性评估

结构的抗震恢复性表征了结构震后维持和恢复其功能的能力,是近年来地震工程学界研究热点之一。文章以我国8度区典型中低层混凝土框架为例进行系统性的抗震恢复性评估。考虑结构设计参数以及震后修复行为的不确定性,探讨混凝土框架在远近场地震下的恢复性差异。通过增量动力分析的方法得到结构的易损性曲线,并在此基础上分析计算结构的经济损失、震后残余功能以及结构功能恢复过程。研究结果表明：相较于远场地震,近场地震对结构的破坏作用显著;近场地震显著增大了结构的易损性,同时造成更大的经济损失,更小的结构震后瞬时残余功能以及更长的功能恢复过程,降低结构的抗震恢复性;忽略结构不确定性会低估经济损失,一定程度上高估震后残余功能和结构抗震恢复性。研究结果可为考虑近场地震的混凝土框架结构的新建设计或者维护加固提供参考。     

兆瓦级风力发电结构地震作用研究

近年来,国内外的风力发电发展迅速,位于地震高烈度区的风电场越来越多,风电结构的抗震设计日趋重要。然而,目前国内外还没有针对风力发电结构抗震设计的成熟标准。虽然IEC等规范给出了简略的风电结构抗震计算方法,但这些简化对于这种特殊的高耸结构是否准确合理还需要验证。为了论证IEC简化方法、底部剪力法、振型分解反应谱法等国内外的规范方法对风力发电机构地震作用评估的合理性,文中采用这些规范方法对风电结构的地震作用做了分析。选取了一组实际地震波,使它们的反应谱与规范反应谱相接近,用这一组实际地震波的反应谱对风电结构进行振型分解反应谱法计算。计算结果与规范反应谱方法很接近,说明这组地震波能够反映规范反应谱的特性。以这组地震波作为输入,用有限元方法对风电结构进行了地震作用计算。通过对规范方法和有限元方法的结果进行比较,发现规范方法在风电结构的抗震设计中是偏于保守的。     

Late Modernity to Postmodern? The Rise of Global Resilience and its Progressive Potentials for Local Disaster Planning (Seattle and Paris)

ABSTRACT

This paper studies how approaches to disaster planning have been changing with the rise of ‘resilience,’ a concept that has been widely recommended by various international institutions. The critical studies on resilience argue that resilience only serves to legitimise a neoliberal policy agenda that is compatible with a global economic system of capitalism. Contesting that position, this paper argues that the rise of resilience can imply a shift in the mode of governance, and an opportunity for planners to engage with more progressive practices. To make this argument, we propose a ‘postmodern lens’ through which resilience can be seen as an attitude and a style of governance that goes beyond neoliberal assumptions by embracing uncertainty and complexity of governance challenges. Postmodern framing of resilience notes (1) how the concept can initiate a shift in the planner’s view of and practices on knowledges (going beyond ‘expert knowledge’), (2) how the flexibility of the concept can be used for developing political narratives that are progressive (3) how the concept can open up potential venues for nonconventional powers to intervene in policy making processes. To demonstrate how this lens works, we compare the cases of Seattle and Paris, which have drastically different risk governance political structures.     

Framework for city‐scale building seismic resilience simulation and repair scheduling with labor constraints driven by time–history analysis

A city‐scale time–history analysis‐driven framework is proposed for the quantitative evaluation of building seismic resilience and repair scheduling with repair resource constraints. First, a calculation method for the post‐earthquake residual functionality of buildings based on engineering demand parameters is proposed. Second, the repair‐scheduling unit (RSU) concept is proposed for city‐scale repair scheduling. Moreover, two repair priority indices are introduced to evaluate the repair priority of each RSU. Next, the concept of job block is proposed to compute the repair time of an RSU with insufficient repair resources. Subsequently, the workflow of repair simulation is presented to calculate the community recovery curve and resilience index quantitatively. Finally, 68,930 residential buildings of Beijing City's 16 administrative districts are simulated to demonstrate the proposed method. The outcomes of this work are expected to be a useful reference for building seismic resilience evaluation and repair scheduling of communities. Consequently, it could be an aid to pre‐earthquake disaster risk reduction planning and post‐earthquake rapid recovery of building functionalities.     

基于耗能差指数和SIR模型的#br# 结构易损性及可恢复能力评估

传统结构地震易损性中结构地震响应指标对损伤反映不充分,且无法为结构震后可恢复性评估提供准确的初始损伤指标。针对上述不足和结构地震可恢复能力评估的需求,提出运用基于弹塑性耗能差的损伤指数进行结构地震易损性评价的方法。建立可推演出指定地震动强度和超越概率下的损伤指数的计算方法。利用SIR模型能够描述系统损伤和恢复动态演变过程的特点,提出基于该模型的单体建筑结构和区域建筑群的性能水平恢复函数模型及结构的恢复能力计算方法,从而表征建筑结构群体在地震激励下的“直接损伤 间接损伤 恢复”全过程。以单体结构和区域结构为算例进行易损性分析和震后可恢复性评估,结果表明：基于弹塑性耗能差的损伤指数具有真实可靠和机理明确的特点,在离散性和相关性方面均优于传统指标。SIR可恢复性能评估模型较常用恢复函数模型更为精准,简单高效且适合推广到区域建筑集群体当中,是对现有区域恢复性能评估框架的有益补充。