高层结构易损性简述
黏滞阻尼器对高层钢结构地震易损性的影响

高层钢结构震害现象及原因

高层震害现象及原因是非常重要的,了解现象以及发生的原因,才能根据专业知识制定对应的方案,防范于未然。
小编就高层钢结构震害现象及原因和大家说一下。
钢结构被认为具有卓越的抗震性能,在历次的地震中,钢结构房屋的震害要小于钢筋混凝土结构房屋。
很少发生整体破坏或倒塌现象。
尽管如此,由于焊接、连接、冷加工等工艺技术以及外部环境的影响,钢材材料的优点将受到影响。
特别是因设计、施工以及维护不当,就很可能造成结构的破坏。
根据钢结构在历次地震中的破坏形态,可能破坏形式分为以下几类:1、结构倒塌结构倒塌是地震中结构破坏最严重的形式。
造成结构倒塌的主要原因是结构薄弱层的形成,而薄弱层的形成是由于结构楼层屈服强度系数和抗变4刚度沿高度分布不均匀造成的。
这就要求在设计过程中应尽量避免上述不利因素的出现。
2、节点破坏节点破坏是地震中发生最多的一种破坏形式。
剐性连接的结构构件一般采用铆接或焊接形式连接。
如果在节点的设计和施工中,构造及焊缝存在缺陷,节点区就可能出现应力集中、受力小均的现象,在地震中很容易出现连接破坏。
梁柱节点可能出现的破坏现象主要表现为:铆接断裂,焊接部位位脱,加劲板断型、屈曲,腹板断裂、屈曲等。
3、构件破坏在以往所有地震中,多钢结构构件破坏的主要形式有支撑的破坏与失稳以及梁柱局部破坏两种。
(1)支撑的破坏与失稳。
当地震强度较大时,支撑承受反复拉压的轴向力作用,一旦压力超出支撑的屈曲临界力时,就会出现破坏或失稳。
(2)梁柱局部破坏。
对于框架柱,主要有翼缘屈曲、翼缝撕裂,甚至框架柱会出现水平裂缝或断裂破坏。
对于框架梁,主要有翼缘屈曲、腹板屈曲和开裂、扭转屈曲等破坏形态。
4、基础锚固破坏件与基础的锚固破坏主要表现为柱脚处的地脚螺栓脱开、混凝土破碎导致锚固失效、连接板断裂等,这种破坏形式曾发生多起,根据对上述钢结构房屋震害特征的分析可知,尽管钢结构抗震性能较好,但在历次的地震中,也会出现不同程度的震害。
究其原因,元素是和、结构构造、施工质量、材料质量、日常维护等有关,为了预防以上震害的出现,减轻震害带来的损失,多高层钢结构房屋抗震设计必须严格遵循有关规程进行。
论高层建筑的结构特点和建筑体系

论高层建筑的结构特点和建筑体系高层建筑是指建筑物高度较大、结构较为复杂的建筑物,通常用于商业、办公和居住等用途。
随着城市化进程的加快和经济的不断发展,高层建筑已经成为城市中不可或缺的重要组成部分。
高层建筑的结构特点和建筑体系是设计中需要重点考虑的因素,本文将对这一主题进行深入探讨。
一、高层建筑的结构特点1.1 高层建筑的结构稳定性较强高层建筑由于自身的高度和体量,需要具备较强的结构稳定性,以抵御风压、地震等外部自然力的影响。
高层建筑的结构设计通常会采用混凝土框架、钢结构或混合结构等可靠的结构形式,以确保建筑能够在各种自然环境下保持安全可靠。
1.2 高层建筑的结构轻量化为了减轻自身重量,减少对基础的压力和地基的沉降,高层建筑的结构设计通常会采用轻质材料,如玻璃幕墙、铝合金、特殊钢材等,以实现建筑的轻量化设计,同时确保结构的稳定性和安全性。
1.3 高层建筑的结构变形与调整高层建筑由于自身的高度和复杂性,容易受到温度变化、自重、荷载等因素的影响,需要具备一定的变形与调整能力。
高层建筑的结构设计通常会考虑到变形预应力、伸缩缝、变形补偿等技术手段,以保证建筑在使用过程中能够自适应环境的变化。
二、高层建筑的建筑体系2.1 高层建筑的垂直交通体系高层建筑通常需要满足大量人员和货物的垂直交通需求,因此建筑体系中需要包含合理的垂直交通系统,如电梯、扶梯、楼梯等,以确保建筑内部的交通流畅和便利。
2.2 高层建筑的空调通风体系高层建筑的空调通风系统是建筑体系中的重要组成部分,需要满足建筑内部空气质量、温度、湿度等多方面的需求,以提供舒适的使用环境。
建筑体系中需要包含科学合理的空调通风设施,如空调机组、通风管道、送风口等。
2.3 高层建筑的消防安全体系高层建筑的消防安全是建筑体系中的重要关注点,需要满足建筑内部的火灾预防、疏散逃生等多方面的需求,以确保建筑的安全稳定。
建筑体系中需要包含完善的消防设施,如消防水源、灭火器、疏散通道等。
钢筋混凝土框架结构的概率地震易损性与风险分析共3篇

钢筋混凝土框架结构的概率地震易损性与风险分析共3篇钢筋混凝土框架结构的概率地震易损性与风险分析1钢筋混凝土框架结构是现代建筑领域中经常使用的一种结构形式,具有较强的承载能力和稳定性。
然而,在面对地震等自然灾害时,这种结构也存在着一定的易损性和风险。
地震是影响钢筋混凝土框架结构的重要因素之一,其易损性主要表现在两个方面。
首先是框架结构自身的设计问题。
如果设计不合理,如未考虑地震荷载、支撑剪切强度不足等问题,就难以保证其在地震中不发生破坏。
其次是地理位置的影响。
地震是不可预测的,如果钢筋混凝土框架结构建造在容易发生地震的区域,那么就很容易受到地震的影响,从而导致损坏或坍塌。
除了地震,风也是影响钢筋混凝土框架结构的因素之一。
在气候条件较差的地区,如发生飓风、龙卷风等恶劣天气,就很容易对结构产生影响,导致其损坏甚至坍塌。
为了更好地评估钢筋混凝土框架结构的易损性和风险,需要进行各种分析和评估。
降低地震风险的方法可以从建筑结构设计、材料及施工过程等方面入手。
在地震的严重情况下,建筑物结构的抵抗能力尤为重要,因此应注重框架结构的强度和抗震能力的提高。
在风力方面,需要加强建筑物的抗风能力,在设计中加入能够抵抗风力的结构组件,以提高建筑物的稳定性和耐受能力。
除了在建筑设计及施工中要注意以上问题,科学合理的防灾预防系统也是降低钢筋混凝土框架结构风险的有效手段。
建筑物防灾预防系统可以包括地震应急预案、人员救援预案、灾后重建预案等,旨在提高建筑物的抗灾能力以及灾后应急处理的效率。
总之,钢筋混凝土框架结构的易损性和风险并非不可逆转,通过合理科学的施工和防灾预防系统建设,可以有效地降低其易损性和风险。
国家和建筑界的相关部门需要加强对该领域的监管和规范,使钢筋混凝土框架结构在未来的使用中更加安全可靠,为人民生命和财产安全提供更好的保障钢筋混凝土框架结构具有广泛的应用,但其易受地震、风等自然灾害的影响。
通过建筑结构设计、材料及施工过程等方面的优化以及科学合理的防灾预防系统建设,可以有效降低其易损性和风险。
高层建筑结构特点分析

高层建筑结构特点分析随着城市化进程的加快,高层建筑在城市中的地位日益重要。
高层建筑的结构特点对于建筑的安全性、稳定性和经济性都有着重要的影响。
本文将对高层建筑的结构特点进行分析。
一、垂直承载结构高层建筑的垂直承载结构是其最基本的结构特点。
由于高层建筑的高度较大,需要能够承受垂直荷载的结构设计。
常见的垂直承载结构包括框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构等。
框架结构是最常见的高层建筑结构形式,通过柱和梁的组合来承受垂直荷载。
剪力墙结构则是通过设置剪力墙来承受垂直荷载,剪力墙可以是混凝土墙或者钢板墙。
框架-剪力墙结构则是将框架结构和剪力墙结构相结合,以提高结构的稳定性和承载能力。
二、水平承载结构除了垂直承载结构外,高层建筑还需要具备良好的水平承载结构。
由于高层建筑容易受到风荷载和地震荷载的影响,水平承载结构的设计至关重要。
常见的水平承载结构包括框架结构、剪力墙结构和筒体结构等。
框架结构通过设置水平框架来承受水平荷载,剪力墙结构则通过设置剪力墙来承受水平荷载。
筒体结构是一种特殊的结构形式,通过设置圆柱形或者多边形的筒体来承受水平荷载,筒体结构具有较好的抗风性能。
三、抗震设计高层建筑的抗震设计是其结构特点之一。
由于高层建筑容易受到地震荷载的影响,抗震设计的重要性不可忽视。
抗震设计包括抗震设防烈度的确定、结构的抗震性能要求的确定以及结构的抗震设计方法的选择等。
常见的抗震设计方法包括增加结构的刚度、增加结构的阻尼、设置剪力墙和减震装置等。
抗震设计的目标是使高层建筑在地震发生时能够保持稳定,减少破坏和损失。
四、节能设计高层建筑的节能设计是其结构特点之一。
由于高层建筑的能耗较大,节能设计对于提高建筑的经济性和可持续性至关重要。
节能设计包括建筑外墙的保温隔热、采光和通风系统的设计以及能源利用的优化等。
常见的节能设计措施包括使用高效的保温材料、设置双层玻璃窗、采用自然通风和太阳能利用等。
节能设计的目标是减少高层建筑的能耗,提高建筑的能源利用效率。
结构易损性分析

结构易损性分析
S130110141
姓名:杨求
主讲内容
• 一.结构易损性概念、现状及问题 • 二.结构地震易损性分析基本原理 • 三.结构易损性分析计算方法 • 四.钢筋混凝土结构易损性分析 • 五.基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析
y ( j, k )b jk bi xi
j 1 k 1 i 1 M N 2
• 朱美珍统计了唐山、海城、通海100多座公路桥梁的震害情况,建立 了公路桥梁的非线性易损性计算公式: ( j ,k ) M N
A W0 W
j 1 k 1 jk
• (3)规范校核法:规范校核法是先依据《公路工程抗震 设计规范》(JTJ004-89)中的有关规定计算桥梁主要结构 构件的地震作用,然后将地震作用效应与恒载效应组合, 得到结构构件的内力,并与结构构件的极限荷载相比较, 从而给出桥梁结构的震害等级。该方法的一般公式为:
• 1.钢筋混凝土建筑物的易损性预测: 钢筋混凝土建筑物的震害顶测通常是根据对各个构件的延性要求 进行的。由许多非弹性循环引起的低周期疲劳型破坏对钢筋混凝土构 件的破坏也是很严重的。依据1979年Montengro地震中,对4万多建筑 物的震害分类,进行了详细的分析,以建立经验的和理论的易损性函 效,发展 了两类建筑物的易损函效,其中考虑到震后建筑物的修复、加固的费 用,和新建的抗震建筑物的费用。在第一类建筑物中,研究了4个类型 的没有进行抗震考虑的建筑系统,在第二类建筑物中,选择了两个类 型的经抗震考虑的钢筋混凝土建筑进行了详细的分析。
浅谈建筑结构地震易损性分析与抗震性能评估
浅谈建筑结构地震易损性分析与抗震性能评估何鑫;胡俊凯【摘要】近年来,地震所造成的灾害和发生的频率都有明显增加,从概率的角度进行结构抗震性能评估是未来的一个趋势.随着城市各类高层建筑结构的不断涌现,新的易损性分析方法在地震风险评估中也发挥着不可替代的作用.一方面,增量动力时程分析方法可以真实反映模拟的建筑结构在地震作用下动力响应的整个过程.另一方面,设计人员逐渐认识到不断增加建筑结构的强度并不能够有效提升结构的安全性,同时,对建筑结构在大震作用下的损伤帮助并不大,因此,近几年建筑结构抗震性能评估得到了高度重视.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2018(000)040【总页数】2页(P103-104)【关键词】结构易损性;增量动力时程分析法;需求能力系数法【作者】何鑫;胡俊凯【作者单位】中南林业科技大学土木工程学院长沙 410004;中南林业科技大学土木工程学院长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】TU398.91 引言近十几年来,在全球范围内,地震所造成的灾害和发生的频率都有明显增加,究其原因包括人口的增长和城市区域的不断蔓延,这些原因必将导致人类在地震灾害来临是生命和财产安全受到威胁。
我国地处欧亚板块与太平洋板块交界面,是一个地震多发国家,20世纪以来,仅七级以上的大地震就发生了十几次,尤其是以2008年5月发生的汶川大地震强度最高、造成的破坏最大。
如何减少地震引起的建筑结构破坏己成为地震灾害的风险分析的必要内容。
地震灾害的风险分析主要包括三方面[1]:地震易损性分析、地震灾害损失估计和地震危险性分析。
真实地震波输入的不确定性和建筑结构在施工过程中的随机性,从概率的角度进行结构抗震性能评估是未来的一个趋势,在概率的基础上对建筑结构进行易损性分析是十分科学有效的。
2 建筑结构的地震易损性分析方法建筑结构的地震易损性是指结构在可能遭遇到的不同强度的地震波作用下达到损伤状态的概率值,对不同强度地震作用下结构造成的破坏进行定量分析。
高层结构易损性简述
结构易损性简述余佳骏(南京理工大学理学院,南京 210094)摘要:与地震危险性分析的研究相比,承灾体的地震易损性分析,尤其是土木工程结构的地震易损性分析方面的研究还远没有成熟;另外,地震灾害的损失评估也受到了工程界与经济界学者的共同关注,目前这两个分支学科正处于蓬勃的发展过程中。
本文对结构易损性的概念和分析方法进行了简单介绍,并系统地提出了框剪结构分析方法和其易损性曲线的形成。
关键词:易损性;地震风险分析;易损性曲线;框架结构A Brief Introduction to Structural VulnerabilityYU Jiajun(College of Science, NUST, Nanjing 210094)Abstract:Compared with the study of seismic hazard analysis, the seismic vulnerability analysis of hazard bearing bodies, especially the study of seismic vulnerability analysis for civil engineering structures are also far away from mature; In addition, the assessment of the loss of earthquake disaster has been a common concern of engineering and economic scholars, the two branch is in the process of developing the vigorous. In this paper, the concept and analysis method of structural vulnerability was introduced, and put forward the formation of frame shear wall structure analysis and its vulnerability curve.Keywords:Seismic vulnerability; risk analysis; fragility curve; frame structure引言地震是自然灾害中危害最大的灾种之一,地震预测预报是世界性难题,因此对地震灾害进行风险分析已成为目前主要的防灾和减灾措施。
高层住宅易损性分析
目录1 青岛市高层住宅易损性研究 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 震害预测方法研究现状 (2)1.1.2弹塑性时程分析方法简介 (3)1.2 运用Sap2000进行弹塑性分析获得易损性曲线 (5)1.2.1 待分析的高层住宅建筑简介 (5)1.2.2 运用Sap2000进行弹塑性时程分析 (9)1.2.3 各高层住宅易损性曲线及平均易损性曲线 (14)1.3 小结 (20)2 国内墙体材料简述 (20)2.1 概述 (20)2.2 墙体材料简述 (21)2.2.1 砖 (21)2.2.2 砌块 (26)2.2.3 墙用板材 (34)2.3 小结 (50)3 结束语 (52)1 青岛市高层住宅易损性研究1.1 概述根据2009年相关部门的初步统计,青岛市已有的公共高层建筑单位共687家,高层住宅2600多栋,高层建筑已经成为青岛市建筑的重要组成部分。
高层建筑的采用,大大缓解了城市化带来的城市人口膨胀、用地紧张、住房困难等问题,它的突出优点是能有效利用空间资源,占地面积小。
同时,高层建筑的存在,为青岛营造出独特的城市天际线,丰富和美化城市竖向空间,为青岛增添了亮丽的一笔。
建筑高度越来越高,高层建筑慢慢成为城市建筑的主流,各地甚至已经开始了建设超高层建筑的“竞赛”来显示自己的经济实力和技术实力。
然而这些高层建筑能否经受地震的考验,在地震中岿然不倒,使人身财产得到安全可靠地保障,却是我们无法回避的问题。
根据有关部门对世界上130例伤亡巨大的地震灾害资料的统计发现,地震中95%的伤亡使由于建筑物倒塌造成的。
地震不可怕,可怕的是地震中倒塌的建筑物。
处于高层住宅中的居民,当发生地震时,面临的危险会比低层多层居民大得多。
因此对高层建筑能否抗御地震作用进行研究将直接关系到城市建设和人民生命财产安全。
青岛地区地下是花岗岩结构,地层坚固,地质条件良好,相对来说发生地震的几率很小,但并不代表不会发生。
青岛市被三个强震带环绕,分别为郯庐地震带、南黄海地震带和燕威地震带,它们对青岛是有一定影响的,周边情况不容乐观。
地震和风耦合作用下上海中心大厦结构易损性研究
ZHOUYing1,SHANHuiwei1,XINGLili1,ZHAOXuelian1,2
(1.DepartmentofDisasterMitigationforStructuresinTongjiUniversity,Shanghai200092,China; 2.EastChinaArchitecturalDesign& ResearchInstitute,Shanghai200002,China)
tongji.edu.cn
2
世 界 地 震 工 程
第 36卷
引言
随着城市人口的增加,越来越多的超高层建筑在中国各大城市涌现,建筑高度不断突破刷新[1],在其全 寿命周期内不可避免的会遭受风甚至地震等多灾害的作用。目前,开展多灾害作用下结构分析与设计研究 已经成为土木工程领域的热点研究方向。根据已有的研究表明[2]:中震和强震发生前后,会引起气候的突 变,地震发生时产生的热能能够激发大气波普的活跃和增强,从而引导了地震前后冷空气的南下,因此地震 爆发往往会伴随着强风现象。虽然地震和强风同时发生的概率必然会小于二者任一单独发生的概率,但一 旦地震和强风同时发生,2种灾害的耦合作用对于超高层结构的破坏程度可能会远大于 2种灾害单独作用 造成结构破坏的简单叠加。
第 36卷,第 2期
世 界 地 震 工 程
2020年 4月
WORLDEARTHQUAKEENGINEERING
文章编号:1007-6069(2020)02-0001-11
Vol.36,No.2 Apr.2020
地震和风耦合作用下上海中心大厦结构易损性研究
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结构易损性简述余佳骏(南京理工大学理学院,南京 210094)摘要:与地震危险性分析的研究相比,承灾体的地震易损性分析,尤其是土木工程结构的地震易损性分析方面的研究还远没有成熟;另外,地震灾害的损失评估也受到了工程界与经济界学者的共同关注,目前这两个分支学科正处于蓬勃的发展过程中。
本文对结构易损性的概念和分析方法进行了简单介绍,并系统地提出了框剪结构分析方法和其易损性曲线的形成。
关键词:易损性;地震风险分析;易损性曲线;框架结构A Brief Introduction to Structural VulnerabilityYU Jiajun(College of Science, NUST, Nanjing 210094)Abstract:Compared with the study of seismic hazard analysis, the seismic vulnerability analysis of hazard bearing bodies, especially the study of seismic vulnerability analysis for civil engineering structures are also far away from mature; In addition, the assessment of the loss of earthquake disaster has been a common concern of engineering and economic scholars, the two branch is in the process of developing the vigorous. In this paper, the concept and analysis method of structural vulnerability was introduced, and put forward the formation of frame shear wall structure analysis and its vulnerability curve.Keywords:Seismic vulnerability; risk analysis; fragility curve; frame structure引言地震是自然灾害中危害最大的灾种之一,地震预测预报是世界性难题,因此对地震灾害进行风险分析已成为目前主要的防灾和减灾措施。
地震灾害的风险分析主要包括 3 个方面:地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失估计。
其中,地震易损性分析是预测结构在不同等级的地震作用下发生各级破坏的概率。
因此,对建筑物进行易损性分析一方面可以用于震前灾害预测,设计人员可以根据结构易损性的不同,有针对性地提高结构的抗震能力;另一方面可以用于震后损失评估,为估计地震损失提供依据,从而尽可能避免或减少人员伤亡,实现我国防震减灾的目标。
1 研究背景灾害风险分析是指对灾害发生的可能性和造成的后果进行定性与定量的分析及评估,其目的是为风险区土地的合理利用与投资、灾害预防与管理、灾害保险制度的建立、城市与工程的防灾减灾以及灾期的快速评估和辅助决策提供科学依据[1-3]。
灾害风险分析主要包括致灾因子的危险性分析、承灾体的易损性分析和灾情损失评估三个方面的内容。
致灾因子的危险性分析主要研究给定区域内发生各种强度灾害的概率;承灾体的易损性分析是研究承灾体易于受到致灾因子的破坏、伤害或损伤的可能性;灾情损失评估是在危险性分析和易损性分析的基础上,研究风险区内一定时段内可能发生的一系列不同强度灾害给风险区造成的可能后果和经济损失值[1-3]。
地震是自然灾害中危害最严重的灾害之一,由于地震预测预报是世界性难题,因此对地震灾害进行风险分析就成为当前工程中主要的防灾减灾措施。
在地震风险分析的三个方面,地震危险性分析方法自从1968年由美国学者Cornell 确立以来[4, 5],无论在理论还是工程应用方面发展都很迅速,并已经取得了很大进展,目前地震危险性分析已广泛应用于地震区划和具体场地的地震动估计,前者服务于一般结构的抗震设计,后者服务于特殊的或重大的工程建设项目(如核电站)的抗震设计。
与地震危险性分析的研究相比,对于承灾体的地震易损性分析,特别是土木工程结构的地震易损性分析方面的研究则还远为成熟;另外,地震灾害的损失评估也受到了工程界与经济界学者的共同关注,目前这两个分支学科正处于蓬勃的发展过程当中。
对于承载体地震易损性分析,尤其是土木工程结构的易损性分析方面的研究还远不成熟。
国内外对桥梁和房屋建筑等工程结构的易损性进行了大量的研究,不同的研究者采用不同的战略与研究方法,取得了许多成果。
Karim Yamazaki 建议了一种用数值模拟方法建立理论易损性曲线的方法。
Shinozuka 采用Monte Carlo 模拟法检验桥梁的易损性曲线,通过两种不同的方法计算得到结构响应;常泽民等提出了基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析方法[6];Hwang 针对缺乏桥梁结构地震破坏数据地区,考虑地震地面运动、局部工程场地条件和桥梁本身参数的不确定性,给出了地震作用下桥梁结构的易损性曲线系统性分析方法[7]。
2 易损性概念地震风险是指在规定的时间内,在所研究的区域内,地震灾害对社会和经济的危害大小。
它反映了地震灾害对承灾体(城市或区域,土木基础设施系统或土木工程结构)的破坏程度以及对社会带来的后果,因此地震风险与所研究区域内的地震危险性、承灾体的地震易损性以及造成的地震损失或后果有关,因此可将地震风险描述为地震风险=地震危险性×地震易损性×地震损失 (1)其中,地震危险性是指给定场地在某一时期内不同强度的地震发生的概率,取决于场地的地质条件、潜在震源区的活动情况以及地震动随震中距的衰减关系等。
承灾体的地震易损性是指在给定强度的地震作用下,承灾体达到或超过某种破坏状态时的条件失效概率。
地震损失则包括直接经济损失、间接经济损失和人员伤亡损失。
式(1)右端前两项可用数学形式表达为P[s L ] =aP[s L |A =a]P[A =a] (2) 式中,s L 是结构的某种性能水准或破坏等级,P[s L ]表示达到或超过该性能水准的概率,即风险的概率测度;A 代表地震动的强度参数,如有效峰值加速度(PGA)、有效峰值加速度(PGV)或地震烈度(MMI);P[s L |A=a]代表发生强度A=a 地震动时的条件失效概率,即地震易性;P[A=a]为地震动发生强度A=a 的概率,由地震危险性分析的结果得到。
将式(2)中的地震易损性表示为R F (a) =P[s L |A =a] (3)改变地震动强度a 的数值,计算结构达到或超过破坏状态s L 的地震易损性R F ,然后采用某种统计方法进行曲线拟合,所得的光滑曲线R F (a)称为/地震易损性曲线。
图1 地震风险分析的基本原理2 易损性分析方法所谓建筑结构的易损性是指在确定的地震波作用下,建筑结构达到一定破坏程度的概率,常用基本完好、轻度破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏五个破坏等级来作为衡量结构破坏程度的依据。
目前主要分析评定结构易损性的方法包括经验法、专家评估法、试验法、半经验办理论法、结构理论分析法等。
2.1经验法又称为历史震害统计法,通过统计某地区某种类型结构的历史震害,分析汇总,从而得到该地区该类型结构的易损性矩阵。
在理想状态下,该方法最接近实际,操作也最简单。
但是,当该地区该类型结构历史震害资料较少时,这种方法使用起来有一定困难。
因此,在实际操作中,该方法具有现实局限性。
2.2专家法是以不同专家的意见作为依据,构造地震动下结构反应的概率分布。
这种方法可以避免对于历史震害资料的依赖,具有可操作性。
目前这种方法是研究高层结构易损性的方法之一。
但是,该方法缺乏统计学依据,得到的结果也存在一定的争议。
2.3试验法是以大规模足尺结构实验结果为基础,通过搜集国内外试验数据,确定某类结构的地震易损性。
由于高层建筑本身造价昂贵,且缺乏合适的试验器械,因此,很难适用于高层建筑结构易损性的研究。
2.4半经验半理论法是指在对过去震害资料的统计总结基础上,通过理论研究,用严格的统计学方法获取各变量之间的相关关系。
半经验半理论法可以在震害资料较少的条件下进行,同时,也可以确保结果的科学性和有效性。
因此这种方法目前得到了广泛的采用。
2.5结构理论分析法是通过有限元模拟等理论方法研究建筑结构在地震作用下的易损性。
这种方法的优点是可以方便快捷的获得大量的结构震害数据。
但是,仅仅采用结构理论分析所获得的结果往往难以得到验证,计算结果仍然有争议。
[8]前文所述的方法各有利弊。
3 易损性曲线目前,结构的整体地震易损性曲线和相应的分析方法主要有两大类[7]。
第一类称为经验易损性曲线(empirical fragility curves),通常由专家根据大量的震害调查数据和经验,给出破坏概率矩阵(damage probability matrix, DPM),然后对破坏概率进行曲线拟合,从而绘制出地震易损性曲线[9]。
第二类称为解析易损性曲线(analytical fragility curves),当前国内外的研究者们主要采用基于确定性有限元分析的蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation, MCS)法获得大量的地震易损性数据,作为统计分析的样本。
上述两种方法中,方法一需要在大量的震害调查基础上进行,并受专家的经验影响较大,当缺乏震害数据时,对结构进行地震易损性预测会有较大的偏差。
方法二需要进行大量的有限元数值模拟分析,特别是当结构达到或超过某种破坏状态时已经处于弹塑性变形区域,而大型复杂结构的非线性有限元分析是非常耗时的,因此这种方法的效率较低,计算代价有时超过人们的承受能力。
4 框架结构易损性分析在地震工程中,易损性定义为:在给定的地震动参数(M)下, 如峰值地面加速度、谱加速度、地面运动的频谱或强震持续时间, 结构构件或系统失效的概率[1],即对于构件的地震需求参数(D)超过构件本身的能力参数(C)的概率(Pf)。
用条件概率可以表示为:Pf=P[D>=C|M] (4) 构件的变形、延性等性能指标可以来定量的表示地震需求参数,通过建立在给定的 M 值下 D 值的概率分布,并与 C 值的概率分布结合起来,就可得到公式(4)4.1建立概率地震需求模型“基于性能的地震工程”理论的三大主要内容是地震动、地震需求和抗震能力。
通常,地震需求与地震动参数之间的关系叫做地震需求模型,而结构地震需求与地震动参数之间的概率是“概率地震需求分析”,对应关系称为“概率地震需求模型(Probabilsitic Seismic Demand Model, PSDM)”。