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。     

基于文献调研的我国建筑结构地震倒塌风险概率评估

基于文献调研,搜集和整理了我国近年来关于建筑结构地震倒塌易损性方面的研究成果,建立了我国建筑结构地震倒塌易损性数据库。基于经典的Cornell地震风险概率计算公式,分别以谱加速度和峰值加速度为地震动强度参数,计算了我国建筑结构的地震倒塌风险概率。通过与美国抗震设计规范FEMA P750和欧洲学者建议的关于建筑结构地震倒塌风险的相关要求进行对比,对我国建筑结构的地震倒塌风险水平进行了评估。分析结果表明: 由于我国现行抗震设计规范GB 50011—2010中并未对结构地震倒塌风险做一致性要求,因此,我国建筑结构的地震倒塌风险概率结果分布较广;随着建筑结构抗震设防等级的提高,其地震倒塌风险概率也随之增加;相比于美国规范和欧洲学者研究成果,我国现行抗震设计规范尚不能对结构的地震倒塌风险进行有效控制。     

基于IDA的典型框架结构群体震害矩阵研究

通过研究典型框架结构建筑群体震害矩阵,形成了初步适用于群体震害预测的方法,然后通过结构分析软件SAP2000在增量动力分析(IDA)方法的基础上对各个框架结构进行了分析,最终得到了各个框架结构在地震作用下的易损性曲线和震害矩阵,并且分析了抗震设防烈度和层数对结构震害矩阵的影响,计算结果可满足城市群体建筑物震害预测的需求。     

基于抗震规范和地震动区划图的风险导向地震动决策参数分析

基于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》中给出的地震动强度,对普通建筑结构的风险导向地震动决策参数进行分析,探讨目标倒塌风险、易损性对数标准差,以及大震、中震、巨震条件倒塌概率的取值。基于抗震规范和地震动区划图中的地震动强度进行风险导向地震动决策,验证了决策参数分析结果的合理性,给出了我国单体结构和群体结构的风险导向地震动决策参数建议值,并对风险导向地震动决策参数进行了相关分析。结果表明：对于单体结构,易损性对数标准差取0.3时,目标倒塌风险及大震、中震、巨震的条件倒塌概率分别为1.0%、10.0%、0.04%、54.7%,易损性对数标准差取0.4时,该值分别为1.0%、11.0%、0.2%、44.6%;对于群体结构,目标倒塌风险取1.0%时,易损性对数标准差及大震、中震、巨震的条件倒塌概率分别为0.6、10.4%、1.1%、30.2%,目标倒塌风险取0.4%时,该值分别为0.6、3.6%、0.2%、13.2%。通过分析可以发现：易损性对数标准差不大于0.6时,随着易损性对数标准差的增大,中震的条件倒塌概率逐渐增大,巨震的条件倒塌概率逐渐减小,大震的条件倒塌概率变化不大;易损性对数标准差相同时,随着目标倒塌风险的增大,大震、中震、巨震的条件倒塌概率逐渐增大。     

基于增量动力分析的既有高层剪力墙结构地震易损性研究

本文基于增量动力分析(IDA)方法,对某既有高层剪力墙住宅的抗震性能进行了研究.通过IDA分析,得到了结构在不同地震动强度下的最大层间位移角分布,通过该结构五个性能水准/极限状态下的位移角限值,得到了结构各极限状态的超越概率曲线和结构在多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下达到各极限状态的地震易损性矩阵.结合地震危险性分析,对结构达到各极限状态的损伤风险进行了评估.结果表明,本结构可满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,抗震性能良好;基于IDA方法对结构进行地震易损性分析,可给出既有高层建筑结构地震损伤风险的定量评价结果,是既有高层建筑结构抗震性能评估的有效手段.     

基于地震损失风险的多层砌体结构抗震构造措施评估北大核心

地震损失风险可反映建筑结构的抗震性能,其定量评价不仅是结构抗震设计参数选择的重要环节,也是防震减灾决策的重要依据。为研究采用不同抗震构造措施的砌体结构的抗震能力,提出了砌体结构基于地震危险性和结构易损性的损失评估方法。设计了25种不同抗震构造措施的砌体结构模型,采用非迭代静力分析的砌体结构易损性分析方法研究了地震作用下砌体结构的失效概率,并分析了砌体结构在1年和50年内可能发生的经济损失和人员伤亡损失风险。结果表明,抗震构造措施可显著降低砌体结构地震损失风险,无抗震构造措施的砌体结构倒塌概率是采用完备抗震构造措施时的5.5倍。基于人员伤亡率控制的计算结果与现行设计规范要求基本一致,但对低层砌体结构的抗震构造措施要求更为宽松。     

考虑结构与地震动双重不确定性的混凝土框架建筑地震易损性研究

考虑建筑结构与地震动的双重不确定性对地震易损性分析的影响,采用人工合成地震波及拉丁超立方体抽样来考虑地震动与结构的不确定性,形成了300个"结构-地震动"的随机样本,借助于Open SEES有限元平台对混凝土平面框架结构分别进行概率地震需求分析与概率能力分析,绘制混凝土框架建筑物的地震易损性曲线,并分别讨论结构高宽比及轴压比对混凝土框架结构抗震性能的影响。研究表明:地震动与结构的双重不确定性对地震易损性评估的结果影响显著,结构的地震易损性性能受轴压比影响较为明显,所提及的方法对于地震易损性分析具有很好的应用前景。     

砖石古塔的地震风险评估

为了建立砖石古塔在地震作用下的风险评估体系,基于砖石古塔抗震性能和震害调查,选取易损性评判指标,绘制其易损性曲线,然后将砖石古塔建筑的易损性分析与场地的地震危险性分析相结合,考虑结构的破坏概率和地震损失,建立砖石古塔建筑的地震风险评估数学模型,量化砖石古塔的地震风险。以小雁塔为例运用该方法对其进行概率风险分析,确定小雁塔的风险值。     

结构地震易损性分析的研究

介绍了地震易损性分析在国内外的研究现状,基于结构易损性分析的必要性,从结构易损性分析的原理、分析方法、分析流程等方面,对结构易损性分析进行了研究,指出该研究对结构抗震安全性的评定、结构抗震设计等具有重要的意义。     

基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析

在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出了基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析方法,该方法可以从概率角度定量评估该类工程结构的抗震性能。以设计的某50层超高层混合结构为算例,采用上述方法对该结构进行地震易损性分析,依据指定不同强度地震作用下各极限状态的结构地震易损性概率,评定该结构的抗震性能。结果表明：该超高层混合结构在7度多遇地震作用下,处于正常使用和基本可使用状态;在7度设防地震作用下,处于基本可使用和修复后使用状态;在7度罕遇地震作用下,处于修复后使用和生命安全状态。该结构基本满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求,具有良好的抗震性能。     

基于性能的多层砌体结构地震易损性分析

为评估不同年代多层砖房的抗震性能,根据构造柱设置情况将多层砌体结构分为5个抗震措施类别,以静力非线性方法为基础,并利用层间位移角作为衡量不同破坏状态的量化指标,提出基于性能的多层砌体结构地震易损性分析方法.为考虑地震动的随机性和结构的随机性,采用蒙特卡洛法生成200万个结构-地震动随机样本并对其进行分析,建立多层砌体结...     

工程结构地震易损性与经济损失评估研究现状

回顾了地震观测记录研究的发展历程,对采用基于震害调查的经验判断法和基于有限元的理论计算法分析结构地震易损性进行了系统的概括和总结,综述了目前各国开展直接和间接地震经济损失评估技术方法;针对地震风险观测记录、间接经济损失评估、结构精细化易损性模型、地震动输入、地震附加费率厘定等尚待进一步深入探讨的问题,给出了未来开展地震危险性分析和地震经济损失评估研究的意见和建议。     

Cost analysis for maintenance and seismic retrofit of existing bridges

The work describes an extensive cost analysis for maintenance and seismic retrofit of typical existing road bridges, based on integrated procedures for assessment of state and seismic vulnerability. In particular, visual inspections to evaluate total sufficiency ratings and a simplified seismic assessment were carried out for each structure, according to procedures proposed in earlier works. The results were then used as input data for statistical analysis, to calibrate new unit maintenance, seismic retrofit and total cost equations. The procedure was applied to a stock of bridges in the province of Vicenza, north-east Italy. The results will allow public authorities and private managing companies to estimate economic indicators regarding the extent of resources required for bridge maintenance and retrofit in areas subject to seismic events.     

传统藏式民居的典型震害及易损性研究

中国西部川、藏、甘、青、滇地区地震频发,藏式民居的震害严重威胁藏民的生命财产安全。为科学评估传统藏式民居的抗震水平,以藏区最为常见的石木结构房屋为主要研究对象,分析其结构组成特征。结果表明,该类结构普遍具有收分墙、木构架和重楼屋盖的结构构造特点,且承重体系混杂。在此基础上,结合2014年康定6.3级地震现场震害调研,总结石木结构的典型震害特征,并探讨其震害原因。广泛收集历年来藏区所遭受的几次典型地震中藏式石木结构的震损数据,统计分析得到了石木结构的易损性矩阵及易损性指数,并与普通砖混结构、钢筋混凝土框架结构的易损性进行对比分析。研究结果表明：藏式民居石砌外墙刚度大、石砌体抗拉和抗剪强度低、房屋整体性差、各部分地震反应不协调以及缺乏专业抗震设计建造,在地震中表现出石砌外承重墙率先震坏、门窗洞口处薄弱且裂缝形态与普通砖混结构显著不同、上层破坏程度大于下层等特点;藏式民居的易损性明显高于砖混结构和钢筋混凝土框架结构,其中外围墙体承重与否对藏式民居的抗震性能有较大影响;建议震害评估或震害预测时将藏式民居单独列为一类考虑。     

考虑土-结构相互作用的桥梁脆弱性分析方法及其应用

将FEMA440考虑土-结构相互作用的能力谱方法与桥梁脆弱性分析相结合,提出能够综合考虑地基柔性效应、运动学效应和基础阻尼效应的桥梁脆弱性分析方法,再结合所统计的与我国桥梁抗震设计规范相容的强度折减系数谱,对某城市高架梁式桥进行脆弱性分析,建立相应的脆弱性曲线,并与非线性动力时程分析法和不考虑土-结构相互作用的脆弱性分析法所建立的脆弱性曲线进行比较。计算结果表明:所建立的考虑土-结构相互作用的脆弱性曲线与非线性动力时程分析的计算结果十分接近,而不考虑土-结构相互作用的脆弱性曲线则与实际情况有较大差距。可见,该方法可以较为准确地对考虑土-结构相互作用的桥梁结构进行脆弱性分析,这也验证了该法应用于我国桥梁结构抗震性能评估的可行性。     

The influence of infilled panels in retrofitting interventions of existing reinforced concrete buildings: a case study

During the seismic events occurred in the last decades, the existing reinforced concrete (RC) building stock has often exhibited a significant brittle collapse of joints and secondary elements such as infill walls. A quite common strategy, in the attempt of mitigating this vulnerability, is the generalised implementation of strengthening interventions on the structural elements, even in the absence of a complete seismic assessment procedure. This paper presents some considerations about the effects induced by strengthening interventions involving the tying of the infill panels to the RC frame. Within this context, an appraisal of the actual displacement capacity and the possible alteration induced on the global collapse mechanism is provided. The analyses and discussion of results are presented with reference to an actual case study concerning a school building, which was part of a wide vulnerability assessment investigation performed in the Province of Foggia, Italy. In particular, seismic analyses performed using nonlinear static analysis procedures on the strengthened configuration and on the original structure are critically compared and discussed.     

The use of Artificial Neural Networks to estimate seismic damage and derive vulnerability functions for traditional masonry

This paper discusses the adoption of Artificial Intelligence-based techniques to estimate seismic damage, not with the goal of replacing existing approaches, but as a mean to improve the precision of empirical methods. For such, damage data collected in the aftermath of the 1998 Azores earthquake (Portugal) is used to develop a comparative analysis between damage grades obtained resorting to a classic damage formulation and an innovative approach based on Artificial Neural Networks (ANNs). The analysis is carried out on the basis of a vulnerability index computed with a hybrid seismic vulnerability assessment methodology, which is subsequently used as input to both approaches. The results obtained are then compared with real post-earthquake damage observation and critically discussed taking into account the level of adjustment achieved by each approach. Finally, a computer routine that uses the ANN as an approximation function is developed and applied to derive a new vulnerability curve expression. In general terms, the ANN developed in this study allowed to obtain much better approximations than those achieved with the original vulnerability approach, which has revealed to be quite non-conservative. Similarly, the proposed vulnerability curve expression was found to provide a more accurate damage prediction than the traditional analytical expressions.     

Seismic risk assessment of high-voltage transformers using Bayesian belief networks

Large-magnitude earthquakes can damage high-voltage transformers, trigger power flow disruption and impact the economy and society. However, methods that enable large transformer vulnerability assessment in a practical and rigorous way are scarce. This paper proposes a probabilistic framework using Bayesian belief networks (BBNs) to predict the damage of high-voltage transformers subjected to seismic events. This framework incorporates major causes of transformer vulnerability at once, such as liquefaction, rocking response of the transformer, and interactions with interconnected equipment, which are otherwise commonly studied in isolation. To demonstrate the application of the framework, the paper elaborates on each step of the BBN framework, which is then validated with historical empirical data. Furthermore, the value of the proposed method is illustrated with high-voltage transformers in substations of the electric value BC Hydro in British Columbia, Canada. The paper also offers a sensitivity analysis that evaluates the effects of input variables on transformer damage. The proposed framework is simple to perform in practice, and the results are expected to support decisions on mitigation measures, seismic risk management, and to provide a step towards modelling the vulnerability of entire electrical substations.