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。     

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。     

组合减震技术在建筑抗震韧性提升中的应用

对建筑进行抗震韧性评价是建筑抗震设计领域的重要发展方向。参考《建筑抗震韧性评价标准》(GB/T 38591—2020)中的评估方法,开发了抗震韧性评价软件,并对某高烈度区小学教学楼案例进行了建筑抗震韧性评价分析。考虑到建筑抗震韧性与结构在地震作用下的变形和加速度响应相关,提出在原方案基础上采用屈曲约束支撑和黏滞阻尼墙的组合减震设计方案以提高建筑抗震韧性。通过对结构震后修复费用、修复时间和人员损伤等指标进行评估,确定了两种方案对应的抗震韧性等级。结果表明,开发的抗震韧性评价软件可实现自动化蒙特卡洛扩展模拟与韧性指标评价;采用混凝土损伤因子与钢材应变作为损伤评价指标可适用于建筑抗震韧性评价;采用位移型阻尼器和速度型阻尼器相结合的组合减震方案显著提升了建筑抗震韧性等级。     

医院抗震韧性研究进展

近年来灾害频发,医院的脆弱性变得日益明显,医院韧性在防灾减灾和灾后恢复方面发挥着至关重要的作用。目前医院抗震韧性的研究不仅仅局限于医院结构的安全性,而是更多地关注医院内部非结构构件和医疗设备的抗震性能,以及医院震后功能量化和迅速恢复的研究。从工程维度探讨了医院韧性的内涵、韧性评价理论框架和建模方法。通过对国内外医院韧性研究的进展进行综述,分析了医院韧性相关概念的联系和区别,总结了医院抗震韧性评价的定性和定量方法,并结合现有研究的局限性对未来的方向和研究要点进行了展望。     

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。     

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.     

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...     

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。     

高烈度区某RC框架-剪力墙结构减震前后抗震韧性对比研究

以位于8度区(0.30g)的某13层RC框架-剪力墙结构作为研究对象,基于《建筑抗震韧性评价标准》(GB/T 38591—2020),对其减震前后的抗震韧性水准进行了对比分析。结果表明：结构在减震前的抗震韧性等级为零星,修复时间控制了韧性等级,加速度敏感型非结构构件的修复费用主导了总修复费用,结构构件的修复时间主导了总修复时间;采用黏滞阻尼器减震技术后,结构在大震下最大层间位移角和楼面绝对加速度峰值分别降低了23.5%和16.8%;结构构件的损伤得到控制,从而有效控制了结构构件的修复时间,结构抗震韧性等级提升至一星。虽然减震后的楼面绝对加速度也得到了较好的控制,但仍高于加速度敏感型非结构构件的损伤阈值,导致减震前后该类构件的修复时间和修复费用变化不大。     

抗震韧性非结构构件研究与应用

非结构构件是承担建筑使用功能的必要单元,具有种类众多、震中易损伤、震后修复成本高的特点。应用具备功能恢复机理的非结构构件是实现抗震韧性建筑使用功能可恢复性的关键。本文给出抗震韧性非结构构件基本特征与内在要求,提出抗震韧性非结构构件设计流程;以填充墙和楼梯间为例,介绍抗震韧性非结构构件的构建思路及实现方法,指出将消能减震技术原理与非结构构件受力及构造特点相结合,是实现非结构构件抗震韧性的有效途径;给出抗震韧性非结构构件的未来研究方向：新型抗震韧性非结构构件开发及其功能恢复机理研究、抗震韧性非结构构件与其他抗震韧性非结构、结构构件间的协同工作机制研究、抗震韧性非结构构件设计理论研究以及既有(震损)建筑非结构构件抗震韧性提升方法研究。     

高层钢结构不同减震加固方案的抗震韧性评估

随着既有建筑减震加固需求的不断增加,如何从抗震韧性的新角度评估减震加固方案的合理性成为一个需要关注的问题。该文以一栋高层钢结构减震加固为例,从抗震韧性的角度对两种减震方案进行对比。首先基于数学算法,从PEER(Pacific Earthquake Engineering Research Center)地震动数据库中选取20条地震波,使所选地震动的加速度反应谱均值和目标谱吻合,并实现每条反应谱在结构基本周期点和目标谱完全吻合;通过3000次蒙特卡洛模拟,得到修复费用、修复时间和伤亡率的对数正态分布函数,并取84%分位值作为代表值,以比较两种加固方案的优劣;提出加固收益率的概念,并从加固收益的角度重新评估两种方案的经济效益,结果表明阻尼器较多的加固方案可能造成加固成本大于修复成本,使阻尼器数量较少的加固方案更加经济合理。该文的工作是抗震韧性在减震加固中方案评估中的应用,完善减震加固理论体系,为抗震韧性的在减震加固工程中的应用提供借鉴。     

Quantitative evaluation and improvement of seismic resilience of a tall frame shear wall structure

Tall buildings are an important part of a city, and their earthquake-induced damage or collapse will lead to heavy losses, extended repair time, and casualties. Therefore, it is essential to quantify and improve the resilience of tall buildings. To this end, this paper develops a component damage-based metric to characterize tall buildings' functionality loss and then proposes a general quantitative evaluation process to evaluate tall buildings' resilience. Next, the evaluation process is applied to a 42-story reinforced concrete frame shear wall building to demonstrate its applicability. Finally, retrofit strategies on nonstructural components are discussed to enhance the building's resilience. It can be concluded that the proposed metric can be effectively used to evaluate tall buildings' functionality loss. The building being studied has great seismic resilience, with resilience values of 99.95%, 98.68%, and 88.69% at service level earthquake (SLE), design level earthquake (DBE), and maximum considered earthquake (MCE), respectively. The influence of nonstructural components on seismic resilience is greater than that of structural components at SLE and DBE levels. It is an effective alternative to enhance the seismic resilience of tall buildings under SLE and DBE by improving the performance of partition walls, ceilings, and equipment.     

地震灾害下城市生命线体系恢复力双维度综合评估

针对现有生命线恢复力研究中单一维度评估的缺陷,引入基础设施网络均衡理论,设计综合考虑生命线网络物理状态和输送能力的体系性能时程响应函数PRF,同时构建包含灾害概率、灾害后果、恢复速率三个主要因素在内的,贯穿技术和组织双维度的生命线体系恢复力评估框架,实现地震灾害下城市生命线体系恢复力双维度综合评估。在以江苏省连云港市区供水网络为例的案例研究中,依据评估框架构建体系恢复力仿真流程,采用场景地震,对环状和网状两种供水体系的震害恢复力进行对比分析,结果显示,尽管网状供水网络的性能水平高于环状网络,但对体系恢复力的提升作用并不明显。而且城市供水体系恢复力随着恢复资源投入量的变化曲线显示,恢复资源的投入量存在最优值,能够以高效费比实现体系恢复力最大化。     

钢筋混凝土框架核心筒结构地震韧性评价

随着中国高层建筑的蓬勃发展,“大震不倒”的性能目标已经不能满足现代社会的需求,提高其地震韧性是当下高层建筑抗震的发展趋势.对比目前代表性的韧性计算方法,构建了一种基于构件损伤状态的结构使用功能量化方法,提出了结构地震韧性的评价流程,并应用于典型钢筋混凝土框架核心筒高层建筑结构的地震韧性评价.研究结果表明:所提出的基于构...     

地震灾害作用下老旧建筑群韧性评估与提升

针对老旧建筑改造问题,提出老旧建筑群韧性评估与提升框架,对其韧性进行评估与提升.所提框架将老旧建筑群韧性评估与提升分为灾前、灾中和灾后恢复阶段.灾前通过文献回顾与分析建立旧社区的初始功能目标,并利用事件树分析方法将目标分解得到老旧建筑群功能目标.随后对老旧建筑群初始功能进行评估,判断其初始功能是否满足目标需求.对于未达...     

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。     

大型公共建筑非结构构件抗震性能及#br# 韧性提升研究综述

大型公共建筑既是保障震后救灾及城市系统功能恢复的基础设施系统,又是地震灾害的重要承灾体。地震一旦发生,大型公共建筑中非结构构件会造成严重的地震灾害,影响建筑的使用功能、造成巨大的经济损失,甚至给人员疏散和安置带来潜在威胁。文章从理论分析、数值模拟及试验研究等3个方面系统总结非结构构件抗震性能分析方法的研究进展。以吊顶、幕墙及电梯为例阐述非结构构件的地震响应及破坏特征。探讨大型公共建筑中非结构构件抗震性能研究的新思路：结合材料科学、控制科学及交叉学科的发展,不断创新非结构构件的抗震性能分析方法;结合大数据和人工智能技术形成非结构构件震害评价方法和智能识别技术,为非结构构件的抗震韧性评估提供依据;发展非结构构件地震韧性提升技术,为大型公共建筑的安全运行提供技术保障。