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 Vulnerability
YU 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 ] =a
P[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)”。概率地震需求分析是采用全概率法进行结构概率抗震性能设计和评定的重要影响因素。所以,对重大工程结构和基础设施系统进行概率地震需求分析具有极为重要的理论意义和工程实用价值[3]。
建立 PSDM 需要以下四个过程：
⑴选择地面运动
徐值信[4]将强烈地面运动划分为三类,认为 90%能量持时 T(0.90)<8s 者为短持时地震；8s≤T(0.90)<16s者为中等持时地震；T(0.90)≥16s 者为长持时地震。Shyh-Yuan Kung 等[5]亦根据 90%能量持时将地面运动分为三类：T (0.90)＜7.24s 者为短持时地震；7.24s ≤T(0.90)＜20.41s 者为中等持时地震；T(0.90)≥20.41s 者为长持时地震。W.J.Hall 等[6]根据 70%有效持时 Te 将地面运动分为三类, 即 Te＜3.5s 者为短持时记录；3.5s≤
Te<7.5s者为中等持时记录；Te≥7.5s 者为长持时记录。
地震动参数一般采用谱加速度来表示,可选择阻尼比大于等于 5%但小于 20%的加速度反
应谱[7],并取结构第一周期对应的谱加速度a S作为地震动参数。选定的地震动参数所对应选择的地面运动应能代表范围较广的地震动参数值。在缺乏强震记录的地区,我们要考虑到震源、路径衰减和本地土壤条件的不确定性来模拟出地面运动记录。模拟地面运动时要考虑抗剪衰减曲线、阻尼曲线、土的相对密度等。当震级和震中距离一定时，还要考虑质量因子、地震持续时间和应力参数等。
⑵建立框剪结构的非线性有限元分析模型
选取合适的非线性分析工具建立足够精确的有限元分析模型,进行非线性时程分析。针对框剪结构建立非线性有限元分析模型,进行非线性时程分析。
⑶选择地震动参数和地震需求参数
根据非线性时程分析得到的地震需求参数,建立其与所选地震动参数相应的概率关系,对M-D 资料进行回归分析以回归系数 a、b、A、B 以及在给定地震动参数 M条件下 D 对其均值估计的标准差，得到 PSDM, 可以用公式（5）表达：
(5)
重复第⑵步, 为框剪结构建立概率地震需求模型。
4.2确定框剪结构的抗震设计
在地震作用下，框剪结构是通过反复非弹性变形来耗散地震能量的，是很好的抗震结构。结构材料、施工方法和质量、构造细节、设计方案等都会影响结构的抗震能力。在框剪结构的特定位置,设置一定数量的“塑性铰”,控制塑性铰发生位置、次序、形变程度,使结构在地震时形成较好的耗能机构。在地震作用下，水平构件先受力屈服, 之后是竖向构件平衡结构刚度和承载能力。对于框剪结构而言,剪力墙刚度大小与其数量和体积有关。结构的自振周期也会随之改变,并引起水平地震作用改变。为确定结构允许的位移最大限值，要综合考虑建筑的设防烈度、高度、装修等级,并确定剪力墙的数量和体积,以保证经济性和安全性。框剪结构在刚度和弹性限值、延性系数等方面存在着差异。因此,框剪结构可能会出现先后破坏、各个击破的情况,这降低了结构抗震的可靠程度。在设计中应将各个构件协调起来,使刚度与延性和谐统一,以此保证建筑的抗震需求。
图2结构基于不同功能要求的层间位移角标准值
4.3框架剪力墙结构易损性曲线的建立
结构地震易损性可表述为在给定强度的地震动作用下，结构达到或超越特定破坏状态的条件概率。如果以 IM 代表地震动水平强度，则结构易损性可表示为：
F （x ）=P[d θ＞c θ丨IM=x] ( 3)
式中：x 是描述地震动强度的随机变量；d θ是描述在给定地震强度下，结构最大层间位移角的随机变量；c θ是描述与结构特定破坏对应的最大层间位移角的随机变量[11]。 主要有两种途径可以得到地震易损性曲线：①基于地面峰值加速度(PGA )的地震易损性曲线获取；②基于 峰值速度（PGV ）的地震易损性曲线获取。之后结合结构 IDA 分析的结果，建立其结构地震易损性的分析方法，并分别给出基于 PGA 和 PGV 地震强度参数的结构地震易损性曲线。经研究发现对于框剪结构，基于 PGV 是更为有效的地震动参数，可减小易损性曲线的不确定性。
5 结论
本文系统的介绍了针对框架剪力墙结构而言，如何建立易损性曲线，并且指出建立易损性
曲线对于整体结构抗震性能和其他破坏性能的指导作用，能够确定框 - 剪结构在地震作用下将会遭受到的潜在破坏, 有助于框 -剪结构的抗震设计、确定构件抗震加固的优先级、灾害反应计划、评估直接经济的地震风险。虽然对于框 -剪结构易损性分析曲线的研究已经应用得很普遍了，但是随着结构外形结构以及对于结构的可靠度指标要求变高了，还有一些地方有待于改进。
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阳煤集团第三医院 医院灾害易损性分析报告 灾害易损性可以广义定义为一个特定的系统、次系统或系统的成分由于暴露在灾害、压力或扰动下而可能经历的伤害。易损性分析属于灾害医学的范畴，灾害医学是一门新兴的学科，灾害医学的研究范围涵盖了我们所生活的自然环境、社会环境和经济环境等方方面面的内容。系统得进行灾害易损性分析，可以对医疗和服务质量、患者安全、综合治理、医院正常运转情况和整体环境等方面进行全面梳理、排查和调研，从而发现安全隐患，系统进行分析，妥善制定整改措施，提高医院整体运行的安全性。 在2013年2月27日，根据我院的实际情况，医务科制定了《阳煤集团第三医院潜在灾害事件评估表》，并执行随机调查。调查表列出公共卫生事件、医疗纠纷（事故）、药品安全危害事件、放射事故、信息网络突发事件、洪涝灾害、火灾、停水、停电事件、医用气体故障、食品安全事件、电梯意外事件、恐怖袭击13种医院可能存在的风险，分别从可能性、危害性、准备情况三方面，对行政、后勤、门诊、住院等部门98名工作 人员进行随机调查。对上述风险进行了分析排序（见附表），并对应地修定了我院的总体应急预案和各部门应急预案，针对重点防范的内容进行培训和考核，并开展实施，努力使我院的灾害风险不断下降。 一、医疗纠纷（事故） 医疗纠纷是指发生在医疗卫生、预防保健、医学美容等具有合法资质的医疗企事业法人或机构中，一方（或多方）当事人认为另一方（或多方）当事人在提供医疗服务或履行法定义务和约定义务时存在过失，造成实际 损害后果，应当承担违约责任或侵权责任，但双方（或多方）当事人对所争议事实认识不同、相互争执、各执己见的情形。
危害： 1、患方易走入误区，与医务人员发生冲突，造成人员伤亡； 2、影响医院正常工作的进行； 3、给患者及医务人员造成深远的心理影响； 4、给医院带来严重的社会负面影响和财务负担。 典型案例： 1、2012年3月23日9时许，哈尔滨市医科大学附属第一医院李某因误解医生的治疗方案，产生杀人动机，持刀追砍医护人员致一死三伤。 2、2012年6 月12日下午15时许，广东省兴宁市慢性病防治院（庭芳医院）发生一起门诊精神病人持刀刺伤3 名医务人员事件。 我院存在的薄弱环节： 医学作为一门实践性很强的科学，在诊疗过程中容易引起患者、家属、公众的误解，易导致医疗纠纷的发生。目前存在医院在医疗服务方面不到位的因素，主要是关键环节、重点部门、重点人员的质量安全控制和医患双方不能及时、有效沟通；服务人员的服务意识有待提高；医务人员防范医疗纠纷认识的不足；患者希望值过高的问题；患者的经济状况与健康需求的矛盾问题；社会新闻媒体夸大宣传的因素。 预防与控制： 1、提高医疗服务质量，规范诊疗操作，严格落实规章制度。 2、对医务人员进行医德医风教育，树立良好的职业道德修养； 3、加强医疗健康宣教和及时、正确、通俗易懂的沟通交流； 4、加强医务人员的法律观念，增强医务人员防范医疗纠纷的意识； 二、药品安全危害事件药品安全危害事件是指合格药品在正常用法用量下出现的 与用药目的无关的或意外的有害反应所引发的事件。
网壳结构的概率地震易损性分析 网壳结构作为大跨度空间网格结构的主要结构形式之一,被广泛应用于综合文体中心、大型交通枢纽车站及航站楼、集群式工业厂房等基础设施。我国地震灾害严重,量大面广的网壳结构面临着严重的地震威胁。 大跨度空间结构一旦发生破坏或倒塌,将造成严重的人员伤亡、经济损失或社会影响。我国现行抗震设计规范采用多级设计的思想,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”,其实质是性能化设计的雏形,但该设计思想不能考虑到中小地震时结构或非结构构件的破坏程度及由此导致的经济损失,远远不能满足社会和公众对结构抗震性能的需求。 本文以基于性能的多水准化抗震设计及地震风险评估为研究背景,对典型的大跨度空间网格结构——单层球面网壳和单层柱面网壳进行地震易损性分析,一方面可为网壳结构的多水准性能化设计奠定理论基础,另一方面则为地震灾害损失的快速预测与评估及地震巨灾保险制度的实施提供技术支持。具体来说,本文的研究工作如下:（1）以平均模态应变能系数作为振型贡献指标,将其值大于0.01的振型定义为网壳结构线弹性地震响应的主导振型。 以20条真实地震动记录作为输入,分别考虑4种地震动输入情况:仅X向、仅Y向、仅Z向和三向地震动同时输入,对单层球面网壳和单层柱面网壳的主导振型进行识别。在此基础上,采用振型分解反应谱法和CQC振型组合方法计算网壳结构仅考虑主导振型、前30阶及前250阶振型三种情况的地震效应组合值,并将其与时程分析结果进行对比,以验证该识别方法的可行性。 （2）基于网壳结构的主导振型,提出了可同时考虑更多结构自振特性和地震动频谱成分的地震动强度参数Sa,dom
（T1d,T2d,...,Tid,...TNd,（ζ））（简记为Sa,dom）,该地震动强度参数表示为结构各主导振型对应地震动加速度反应谱值的几何加权 平均数,其中各阶主导振型的平均模态应变能系数作为相应的权值。选取了11 个常见的地震动强度参数,从与网壳结构非线性地震响应的相关性、有效性、充分性等方面与本文提出的地震动强度参数进行综合对比,并对Sa,dom 的地震危 险可计算性进行了讨论。 （3）确定了网壳结构地震易损性分析中历史地震动记录的选取原则及合理输入数目,并从太平洋地震工程研究中心“下一代衰减模型”强震数据库中选取了 40条远场地震动记录来考虑易损性分析中的地震动不确定性。总结了网壳结构有限元建模中13个随机参数的概率分布模型,并通过单参数敏感性分析获得 了表征13个随机参数敏感性大小的“龙卷风图”。 在此基础上,采用Sobol’法和拉丁超立方抽样方法对5个主要的随机参数 进行了全局敏感性分析,获得了 5个参数各自对结构响应的贡献率。（4）从结构滞回耗能的角度出发,提出了基于地震能量需求的结构损伤指标DIE,该指标定 义为地震能量需求与结构耗能能力的比值,其中地震能量需求即为结构在地震过程中的总滞回耗能,可通过对结构的加速度响应时程进行连续小波变换等效获得。 以高效的拉丁超立方抽样方法对5个主要的结构随机参数进行抽样,以40 条远场地震动作为输入,对18个不同矢跨比及屋面质量的单层球面网壳和单层 柱面网壳的720个随机样本进行动力荷载域全过程分析,对分析结果进行统计, 基于损伤指标DIE建立了不同网壳结构的概率地震需求模型、概率抗震能力模型和概率倒塌能力模型,并获得了网壳结构不同性能水准的地震易损性曲线。（5）
灾害易损性分析报告 灾害易损性可以广义定义为一个特定的系统、次系统或系统的成分由于暴露在灾害、压力或扰动下而可能经历的伤害。所谓系统、次系统或系统的成分可能是一个地区、社群、社区、生态系统或个人等等。易损性分析属于灾害医学的范畴,灾害医学是一门新兴的学科，灾害医学的研究范围涵盖了我们所生活的自然环境、社会环境和经济环境等方方面面的内容。近年来，随着对灾害医学研究的深入,出现了一些令人耳目一新的突破，其中灾害医学的易损性分析理论就是其中的代表。我院是一所综合医院，人员复杂、流动性大、建筑物密集、交通拥挤、管道、线路密集、易燃易爆物品多， 列出公共卫生事件、医疗纠纷、事故、火灾、地震、医院感染、供氧、供电、供水故障、信息网络突发事件、电梯意外事件7种医院可能存在的风险，分别从发生概率、人员伤害、财产损失、服务影响、应急准备、内部反应、外部支持7方面对上述风险进行了分析排序，并对应地制定了我院的各类应急预案，针对重点防范的内容进行培训，使我院的灾害风险下降。 一、突发公共卫生事件 突发公共卫生事件是指已经发生或者可能发生的、对
公众健康造成或者可能造成重大损失的传染病疫情和不明原因的群体性疫病, 还有重大食物中毒和职业中毒，以及其他危害公共健康的突发公共事件。突发公共卫生事件不仅给人民的健康和生命造成重大损失，对经济和社会发展也具有重要影响。 主要危害 1、人群健康和生命严重受损。 2、事件引发公众恐惧、焦虑情绪等对社会、政治、经济产生影响。 3、造成心理伤害。 4、国家或地区形象受损及政治影响。 预防与控制 1、提倡广大医护人员认真学习《国家突发公共事件总体应急预案》、《五大连池市第一人民医院突发事件应急预 2、加强突发事件应急演练和培训考核。 医疗纠纷是指发生在医疗卫生、预防保健等具有合法资质的医疗企事业法人或机构中一方或多方当事人认为另一方或多方当事人在提供医疗服务或履行法定义务和约定义务时存在过失，造成实际损害后果，应当承担违约责任或侵权责任，但双方或多方当事人对所争议事实认识不同、相
高层建筑结构发展趋势 1.构件立体化 高层建筑在水平载荷作用下，主要依靠竖向构件提供抗推刚度和强度来维持稳定，在各类竖向构件中，竖向线形的抗推刚度很小；竖向平面结构虽然在其平面内具有很大的抗推强度，然而其平面外的刚度依然小到可以忽略不计。由4片墙围成的墙筒或由4片密柱深梁柜架围成的框筒，尽管其基本元件依旧是线形构件或平面构件，但它已经转变成具有不同力学特性的立体构件，在任何方向水平力的作用下，均有宽大的翼缘参与抗压和抗拉，其抗力偶的力臂，即横截面受压区中心的距离很大，能够抗御很大的倾覆力矩，从而使用于层数很多的高层建筑。 2.结构支撑化 框筒是用于高层建筑的一种高效抗侧立构件，然而，它固有的剪力滞后效应，削弱了它的抗剪强度和水平承载力，特别是当高层建筑平面尺寸较大，或者因建筑功能需要而加大柱距时，剪力滞后效应就更加严重，致使翼缘框架抵抗倾覆力矩的作用大大降低，为了使筒状结构能充分发挥潜能并有效用于更高层建筑，在框筒中增设支撑或斜向布置的抗剪力墙板，已成为一种框筒的有力措施。 若把在抵抗倾覆力矩中承担压力或拉力的构件，由原来的沿高层建筑周边分散布置，改为向房屋四角集中，在转角处形成一个巨大柱，并利用交叉斜杆连成一个立体支撑体系，是高层建筑结构中的又一发展趋势。由于巨大脚柱在抵抗任何方向倾覆力矩时具有最大的力臂，从而框筒更能充分发挥结构。 3.形体多样化 为了体现个性，追求新颖，使高层建筑的平面、立面体型均极具特性，结构的复杂度和不规则度为国内外前所未有的，为结构设计带来极大挑战。 4.材料高强度化 随着建筑高度的增加，结构面积占建筑使用面积的比例越来越大，为了改善这一不合理状况，采用高强度钢和高强度混凝势在必行，如C80和C100强度的混凝土已经在超高层建筑中得到广泛使用。可以减少结构构件的尺寸，减少结构的自重，必将对高层建筑结构的发展产生严重影响。 5.建筑轻量化 建筑物越高，自重越大，引起的水平地震作用就越大，对竖向构件和地基构成造成的压力也越大，从而带来一系列的不利影响。因此，目前在高层建筑中，已经开始推广应用轻质隔墙，轻质外墙板，以及采用陶粒火山硅等为骨料的轻质混凝土材料。以减轻建筑物自重。
医院灾害易损性分析报告 一、医院概况 二、医院现有建筑物 三、医院主要危险因素分析 （一）人员相对密集：医院为开放式经营管理，具有人员密集、流动性大的特点，目前我院日就医人次2000人，在院病人800-900人，每天流动人口在7000-8000人左右。门诊楼和病房楼病员较多，大多行动困难，兼有大批照顾和探视病员的家属、亲友，人员不易疏散，一旦发生重大医
疗安全事故或大面积停电，重大疫情、传染病感染等，容易导致人员拥挤、发生安全事故。 （二）各种设备、设施集中，电力负荷大：我院目前拥有大型仪器设备300余台/套、手术室、ICU、急诊科、重症监护室、信息中心机房，电梯等重点设备设施一旦停电、设备发生故障，导致设备停机等事故，有可能危害就医人员人身安全，若重点部位发生火灾及爆炸事故将会使设备损坏、营运瘫痪、人员伤亡，造成巨大的经济损失及不良的社会影响。 （三）在建工程体量大、周边外来人口密集，人员混杂，医院现有建筑面积7万㎡外科病房楼建设工地一处，常规涉及10余家公司及上百位建筑工人；医院周边多为城中村，具有流动人口多、出租房屋密集、治安状况复杂的特点，有发生火灾、安全生产事故、盗抢等公共事件的可能性。 （四）目前使用多种危险化学品 各种毒麻药品，病区常用的医用酒精，医用氧气以及生化检验室，病理科使用的甲醛、过氧化氢、醇、醚、苯、酮、酸等物品都是易燃易爆的危险品，这些危险化学品在使用、保管、贮存任何一个环节发生问题均会造成严重后果。 （五）医院目前使用多种放射源及放射性药品 （六）医院所在的区地势低洼，经常受到城市涝困扰。
地形南高北低，上陡下缓，同时河道泄洪能力差，城区没有实施雨污分流，在汛期降水集中期间，易出现较大汛期和险情，易危急医院周边交通。 （七）医源性差错导致的安全隐患 医院感染如交叉感染、术后感染、输液感染、输血感染、新生儿感染等；医疗技术使用不当如错诊、误诊、漏诊、技术操作失误等；药物使用不当如错用、误用、药物配作不当等；过度医疗等医疗行为给患者带来安全威胁成不安全结果。 四、突发事件灾害性分析结果 五、医院重点保障部位 （一）消防安全： 1、容易发生火灾的部位，主要有基建工地、危险品仓库、检验科、中心实验室、胶片室、病理科、图书馆、档案室、信息中心、病案室等。 2、发生火灾时会严重危及人身和财产安全的部位，主要有病房楼、门诊楼、手术室、宿舍楼、学生宿舍、供氧站、药房及药库、车库及其他物资仓库。 3、对消防安全有重大影响的部位，主要有消防控制室、变配电室、消防水泵房等。 （二）供电安全： 1、需保证供电的部门：病房（特别是有监护室的）、门诊手术室、病房手术室、产房、急症科、ICU、检验科、输血科、血液净化、网络中心、电梯； 2、需提前通知停电时间，恢复供电后要重新调试设备：影像科、介入科、核医学科、放疗中心。
1.3 高层建筑结构发展 1.3.1 高层建筑的发展概况 随着工业化、商业化、城市化的进程，城市人口剧增，造成城市生产和生活用房紧张，地价昂贵，迫使建筑物向高空发展，由多层发展为高层。 ⑴近代（形成期） 1819年，美国芝加哥16层Monadnock大楼，砖 承重墙体系，底部八层砖墙1.8m厚 1801年，美国曼彻斯特7层棉纺厂房，厂房内部 采用铸铁框架承重 1883年，美国11层保险公司，生铁柱，熟铁梁 （世界第一栋高层建筑） 1889年，9层 Second Rand Merally大楼，全钢 框架（第一栋高层钢建筑） ⑵现代（发展期） 帝国大厦 20世纪，钢结构技术的进步、电梯的发明，房 屋建筑高度越来越高框架抗侧力体系－加竖向支撑 或剪力墙来增强抗侧刚度和强度。 1905年，50层Metrop Litann大楼 1913年，60层高234m的沃尔沃斯（Woolworth） 大楼
1929年，319m的Charysler大厦 1931年，102层381m帝国大厦（采用平面结构理论，用钢量为206kg/m2） ⑶二战结束后 地价昂贵、平面结构理论——三维立体结构理论、轻质材料。 1972年，世界贸易中心（Twin Towers）高402m，110层——钢结构 1974年，西尔斯大厦 442m（立体结构－框筒束体系，用钢量161kg/m2，与帝国大厦相比减少20％）——钢结构 1996年，吉隆坡建成石油大厦，88层，高450m，是钢与混凝土混合结构。 2003年，10月中国台北101大厦，101层，高508m，首次突破500m高度。 全世界前10幢已建的最高建筑物 序号建筑物城市 落成年 份 层 数 高度 （米） 材料 用 途 1 台北101 台北2004 101 508 钢 综 合2 石油大厦吉隆坡1998 88 452 混合办
第３２卷 第１期 ２０１５年１月建筑科学与工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．３２ Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０１５文章编号：１６７３‐２０４９（２０１５）０１‐０００８‐１３ 收稿日期：２０１４‐０７‐１５ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１２７８０８１，５１４７８０７７） 作者简介：贡金鑫（１９６４‐），男，河北衡水人，教授，博士研究生导师，工学博士，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｊｉｎｘｉｎｇｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ。基于能力谱法的单自由度结构易损性分析 贡金鑫，张 勤，程 玲 （大连理工大学建设工程学部，辽宁大连 １１６０２４） 摘要：为进行基于能力谱法的结构地震易损性分析，采用选定的２５０条地震波对单自由度结构进行了弹塑性时程分析和弹性时程分析，建立了结构弹塑性时程分析最大位移与Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析最大位移比的平均值和变异系数与相关参数的关系式，其中Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析中的需求谱采用的是按相同地震波进行弹性时程分析建立的反应谱；通过Ｍｏｎｔｅ‐Ｃａｒｌｏ方法分析了随机结构参数下Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析得到的最大位移的概率特性，给出了最大位移平均值和变异系数的表达式；采用可靠度计算理论，给出了结构易损概率的计算公式和可靠指标的简化计算公式。结果表明：提出的易损性分析方法通过Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析实现了传统结构易损性分析方法需要进行大量弹塑性时程计算才能达到的目标。 关键词：单自由度结构；地震易损性；弹塑性时程分析；能力谱法；统计分析 中图分类号：ＴＵ３１１．３ 文献标志码：Ａ ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＶｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＳｉｎｇｌｅＤｅｇｒｅｅｏｆＦｒｅｅｄｏｍＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＣａｐａｃｉｔｙＳｐｅｃｔｒｕｍＭｅｔｈｏｄ ＧＯＮＧＪｉｎ‐ｘｉｎ，ＺＨＡＮＧＱｉｎ，ＣＨＥＮＧＬｉｎｇ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｓｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｅｉｓｍｉｃｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｂａｓｅｄｏｎｃａｐａｃｉｔｙｓｐｅｃｔｒｕｍｍｅｔｈｏｄ，ｅｌａｓｔｉｃ‐ｐｌａｓｔｉｃａｎｄｅｌａｓｔｉｃｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒ２５０ｓｅｌｅｃｔｅｄｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｒｅｃｏｒｄｓｗｅｒｅｍａｄｅｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ（ＳＤＯＦ）ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｐｕｓｈｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｏｓｅｒｅｓｐｏｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｗａｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｅｌａｓｔｉｃ‐ｐｌａｓｔｉｃｔｉｍｅ‐ｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｒｅｃｏｒｄｓ，ｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｔｈｅｍｅａｎａｎｄｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｒａｔｉｏｏｆｍａｘｉｍｕｍｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｒｏｍｅｌａｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｔｏＰｕｓｈｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｓｅｔ．ＴｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍＰｕｓｈｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙＭｏｎｔｅ‐Ｃａｒｌｏｍｅｔｈｏｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｃａｎｃｏｎｃｅｉｖａｂｌｙｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｔｈｅｔｉｍｅ‐ｃｏｎｓｕｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｉｍｅ‐ｈｉｓｔｏｒｙｍｅｔｈｏｄｂｙＰｕｓｈｏｖｅｒａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＤＯＦｓｙｓｔｅｍ；ｓｅｉｓｍｉｃｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ；ｅｌａｓｔｉｃ‐ｐｌａｓｔｉｃｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｃａｐａｃｉｔｙｓｐｅｃｔｒｕｍｍｅｔｈｏｄ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ
高层建筑的现状与发展趋势讨论 杨越 论文摘要：通过研究高层建筑的现状、查阅与高层建筑有关的数据和资料，分析高层建筑的利与弊，来探索高层建筑的发展趋势和前景。 1.引言 近年来随着世界人口的增加，住房紧张的问题越来越严重，传统意义的住房已满足不了人们的需求。在这种情况下，高层建筑因运而生。所以高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等，为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。虽然高层现在也有很多缺点，但是随着科技的发展和技术的进步，高层建筑的缺点会逐步改正并成为未来大多人们的居住房。 2.高层的定义与分类 2.1高层建筑的最新定义 超过一定层数或高度的建筑将成为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。 2.2高层建筑的中国定 在中国，旧规范规定：8层以上的建筑都被称为高层建筑，而目前，接近20层的称为中高层，30层左右接近100m称为高层建筑，而50层左右200m以上称为超高层。在新《高规》即《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）里规定：10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。中国的房屋6层及6层以上就需要设置电梯，对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此中国的《民用建筑设计通则》（GB 50352—2005）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95）将10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24m的公共建筑综合性建筑称为高层建筑。 2.3高层建筑的国外定义 在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。 2.4高层建筑的分类 联合国经济事务部在1974年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类： ●9～16层（最高为50米） ●17～25层（最高到75米） ●26～40层（最高到100米） ●40层以上（建筑总高100米以上，即超高层建筑） 3.高层建筑的现状 19世纪末，随着科学技术的发展，钢筋混领土结构、钢结构在土木工程领域中代替传统的砖、石、木结构得到了推广和应用，建筑高度的增加、层数的增多、跨度的增大，现代意义上的高层建筑开始出现。回顾高层建筑的发展历史，我们可以看到其中代表建筑是美国1931年建成的纽约帝国大厦（高381m，102层）、1972年建成的纽约世界贸易中心的姊妹楼（417m和415m，100层，“9.11”事件中被毁）和1974年建成的芝加哥西尔斯大厦（441.9m，110层），前苏联和波兰与1953年和1955年分别渐层的莫斯科国立大学（239m，26层）和华沙科学文化宫（231m，42层），1978年澳大利亚悉尼建成的MLC中心（229m65层）。1985年以来，亚洲的日本、韩国、马来西亚、朝鲜及中国等国家迅速发展了高层及超高层建筑，
290结构易损性在桥梁工程中的应用与研究 罗晓峰 邢国徽 浙江工业职业技术学院 摘 要：在不同强度的地震作用下，从概率的意义阐述了桥梁地震易损性的概念，从宏观的角度看，结构的破坏程度与地震动的强度有着非常密切的关系，同时也是研究地震风险及结构损失的重要组成部分，对其进行分析与研究可以为新桥的设计提供依据。 关键词：桥梁工程；易损性；研究方法 1 结构易损性基本理论 结构易损性最初定义为物体物理碰撞的脆弱程度，多用在军事领域，如飞机碰撞或船体碰撞，随着科技的进步及相关研究的深入，易损性逐渐成为结构灾害研究和防灾减灾策略的一个中心主题，特别是 1911 事件中世贸双子大楼的连续性倒塌，使得结构易损性问题在土木工程领域引起了广泛关注，ASCE 和 CIB 等国际工程组织纷纷成立小组进行结构易损性的研究工作，并将结构的易损性定义为：结构在面对突发事件或正常使用中容易受到伤害或损伤的程度，它反映了特定条件下结构的脆弱性和结构对意外损伤的承受能力[1]。结构易损性主要体现在连续性破坏与倒塌问题中，即结构由于局部损伤造成的某些关键构件的缺失及传力路径的中断，使得关键构件原来所承担的荷载在结构内重新分布，进而引起结构不成比例的大范围倒塌甚至整体失去承载能力。必须及时发现体系中的关键易损性构件并确定其薄弱环节，在此基础上，通过分析研究，可以有效避免结构坍塌及恐怖袭击，以上所述也是结构易损性研究的意义所在。此外，结构易损性的研究可以为设计人员针对重要结构的不可预见的意外破坏提供一定的设计依据，尤其是通过结构易损性的分析研究可以将结构的关键传力路径明确确定，从而可以为结构健康监测提供准确合理的监测位置并可以确定构件正确的维护顺序[2]，从而避免结构中关键构件受到损伤，对制定关系国计民生的重要交通基础设施、地区标志性的建筑维护策略等都具有极其重要的意义。 2 结构易损性研究的方法 对于结构易损性的研究，很多国家都只是采取一些定性的研究措施，在此基础上提出了一些原则性的研究方法，并将其纳入相关规范中，这些措施如事件控制、间接设计（拉结力设计）和直接设计（备用荷载路径分析和特殊抗力设计）对改善结构的易损性起到了一定的作用。但是从本质上说，对易损性的问题认识还没有到达理性的层面。一些研究者鉴于不同的理念和角度建立了不同的关于结构易损性的定量分析模型。这方面的研究主要为两大类，一种是以结构拓扑为基础的研究，一种是以能量为基础的研究。 2.1 结构拓扑易损性研究 英国学者首先提出了结构拓扑易损性分析理论，通过研究结构构件的组合方式和可能发生的失效情况，研究结构中的薄弱环节部位，将易损性指标定义为分离度与破坏需求的比值。国内的刘西拉等学者在 2003 年开始针对突发事件造成的结构易损性进行定量分析研究，之后，柳承茂等[3]提出用构件的重要性系数，来描述结构的易损性，进一步建立其与冗余度的关系；高扬等从以移除构件前后的结构承载力变化为角度，得出了一个结构鲁棒性评价中计算构件的重要性系数的新途径。可是上述理论只对结构的拓扑进行分析，并没有考虑结构具体承受任何特定的荷载的情况。 2.2 基于能量方法的易损性研究 一些学者提出了基于能量吸收思路的单位体积容许损伤能量的概念，而且通过规定构件所需要的单位体积的极限容许损伤能量，进而保证结构能够吸收由意外荷载产生的损伤能量，满足对鲁棒性的要求；柳承茂基于结构中的应变能建立了结构易损性分析模型。张雷明等从结构中的能量流网络出发，提出了确定杆件重要性及最重要破坏路径模式的能量流途径，并以在地震自然灾害中倒塌的某厂房进行了确定荷载下易损性分析。这种增加了从能量角度出发的考虑比仅仅对结构拓扑的分析更加细致，可以具体地考虑到结构承受的一些常规荷载，计算方法相对简单，更适合于结构概念设计和决定构件拓扑关系是否有足够的鲁棒性的初步设计。但是该方法并没有考虑破坏荷载的动力作用这种情况，也没考虑结构损伤对能量耗散的影响的情况。 从能量入手是明智的，但不能仅仅停留在构件的层次上，还要考虑荷载的传递路径等方面。显然，仅仅对结构倒塌状态前的情况进行分析是不够的，还必须进行对倒塌起因、过程及后果的全过程分析。这种情形下有三个难点：不连续位移场的阐述，对接触-碰撞分析以及结构倒塌过程中的大位移、大转动的分析。 3 结构易损性在桥梁工程中的应用研究 桥梁结构作为城市的生命线工程，其受爆炸袭击后的易损性也成为了目前的一个研究热点。香港的 Chang 和 Dong 以独塔斜拉桥和双塔斜拉桥为例，首先基于塑性铰理论探讨了桥梁的失效模式与极限承载力，其次基于概率理论分析了爆炸袭击后桥梁的倒塌概率，为深入了解斜拉桥的结构特性及为桥梁考虑突发事件的设计提供了理论基础；美国的 Bensi 和Bhattacharya 基于概率理论，针对一座简支梁桥分析了受爆炸袭击后桥梁评估的关键性指标以及修复的资金投入。桥梁结构受爆炸等荷载的突然作用时，受影响区域的局部破坏是不可避免的，为了使结构具有足够的冗余度，而且能抵御永久荷载下的整体结构倒塌，必须对相应的设计方案进行调整，但是每种方案的实行都必须付出一定的经济代价，设防方案
世界高层建筑发展历史及发展趋势 世界高层建筑发展历史及发展趋势摘要：高层建筑是人类智慧与力量的结晶，它是城市的灵魂，是现代都市形象的代表。这日渐增长的高楼大厦不断的拓展着人类居住的空间，却侵蚀着人们生活的空间，它给人们生活带来深刻的变革。这百年中，高层建筑创造了一个又一个记录。研究世界高层建筑的发展历史与发展现状、查阅与高层建筑有关的数据和资料，来探讨高层建筑的发展趋势与前景。关键词：高层建筑,发展历史,发展趋势The History and Tendency of the World High-rise Buildings ABSTRACT The High-rise building is the crystallization of human wisdom and strength, it is the soul of the city and the representative of the modern city image. This growing high-rise
buildings continue to expand the space of human living, but eroding people’s living space, it has brought profound changes to people’s lives. In recent centuries, the high-rise building has created record,one after another .The history and the present situation of the world high-rise buildings, the data and the data of the high-rise building are studied, and the development trend and Prospect of the high building are discussed. Key words:High-rise building,the development history,tendency 1 目录中文摘要............................................................ 英文摘要............................................................ .. ................................................................... 一、引言 (3) 二、世界高层建筑的发展历史.........................................3起源 (3)
世界高层建筑发展历史及发展趋势 摘要：高层建筑是人类智慧与力量的结晶，它是城市的灵魂，是现代都市形象的代表。这日渐增长的高楼大厦不断的拓展着人类居住的空间，却侵蚀着人们生活的空间，它给人们生活带来深刻的变革。这百年中，高层建筑创造了一个又一个记录。研究世界高层建筑的发展历史与发展现状、查阅与高层建筑有关的数据和资料，来探讨高层建筑的发展趋势与前景。 关键词：高层建筑,发展历史,发展趋势 The History and Tendency of the World High-rise Buildings ABSTRACT The High-rise building is the crystallization of human wisdom and strength, it is the soul of the city and the representative of the modern city image. This growing high-rise buildings continue to expand the space of human living, but eroding people's living space, it has brought profound changes to people's lives. In recent centuries, the high-rise building has created record,one after another .The history and the present situation of the world high-rise buildings, the data and the data of the high-rise building are studied, and the development trend and Prospect of the high building are discussed. Key words:High-rise building,the development history,tendency
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 Vulnerability YU 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
高层建筑结构特点、现状及发展趋势 摘要：高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等，为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。简要论述了高层建筑结构的特点、现状及今后的发展趋势。 关键词：高层建筑结构；特点；现状；趋势 前言 超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国，24.6ｍ或7 层以上视为高层建筑；日本则为31ｍ或8 层以上；英国为等于或大于24.3ｍ；在我国一般8 层以上的房屋就需要设置电梯，对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国的《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-９５）将10 层及10 层以上的住宅建筑与高度超过24ｍ的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看,8 层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要，甚至起控制作用，因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）将10 层及10 层以上或高层超过28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑结构高度超过100m 时，称为超高层建筑。 1高层建筑的特点 建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载或作用。低层建筑结构通常抵抗竖向荷载为主，水平荷载（如风荷载）或作用（如地震作用）的影响较小，它所产生的内力和位移较小，一般可以忽略。因此在低层建筑结构中，竖向荷载往往就是设计的控制因素。但在高层建筑结构中，较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况，水平荷载不仅是主要荷载的一种，跟竖向荷载共同起作用，而且往往还成为设计中的控制因素。因此，在水平荷载作用下，若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足，将会产生过大的侧向变形，不仅使人产生不舒服的感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性的损伤或裂缝，从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有合理的刚度，使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时，有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好的塑性变形能力，即具有良好的延性性能。除了上述的结构受力特点之外，高层建筑还具有建筑功用上的特点。人们常说建筑是凝固的音乐，优美的高层建筑犹如艺术品，成为城市的一道道绚丽景观；建筑同时是时代跳动的脉搏，高层建筑占地面积小，符合了地价昂贵时代的需求，它可以节约建设用地或获得更多的空闲地面，以作为绿化等环境用地，并因向高空方向发展而缩短了城市道路和各种管线（如给排水管线等）的长度，减少了基础设施的投资。当然，大量高层建筑的建设，也会给城市带来不利的影响，如人口会密集化而造成交通拥挤问题；城市局部热场发生不利的变化以及地质的沉陷、消防的复杂化等问题。综合高层建筑的上述受力特点可知，与低层结构不同，高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。 2 高层建筑的发展概况 随着工业化、商业化、城市化的进程，城市人口剧增，造成城市生产和生活用房紧张，地价昂贵，迫使建筑物向高空发展，由多层发展为高层。19 世纪末期，开始出现了现代形式的
我国高层建筑的现状及发展趋势 姓名：龙起耀学号：05109329 摘要：从1056年的中国67米山西应县木塔，到2010年阿拉伯联合酋长国828 米的迪拜塔，建筑结构在不断向高层发展。高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展，高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等，为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。本文主要论述了我国高层建筑结构的现状及发展趋势。 关键词：高层建筑结构；现状；趋势 前言： 高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国，24.6ｍ或7 层以上视为高层建筑；英国为等于或大于24.3ｍ；在我国一般8 层以上的房屋就需要设置电梯，对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国将10 层及10 层以上的住宅建筑与高度超过24ｍ的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看,8 层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要，甚至起控制作用，因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）将10 层及10 层以上或高层超过28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。 正文： 一、高层建筑结构的特点 在高层建筑结构中，较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况，水平荷载不仅是主要荷载的一种，跟竖向荷载共同起作用，而且往往还成为设计中的控制因素。因此，在水平荷载作用下，若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足，将会产生过大的侧向变形，不仅使人产生不舒服的感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性的损伤或裂缝，从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有合理的刚度，使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时，有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能，使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好的塑性变形能力，即具有良好的延性性能。综合高层建筑的上述受力特点可知，与低层结构不同，高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。 二、我国高层建筑发展概况 我国现代高层建筑五十年代开始自行设计与建造，1959年北京建成了一批高层公共建筑，如民族饭店(14层)、民航大楼f 16层)。六十年代最高的是广州宾馆(27层，87m)。七十年代高层建筑发展加快，上海广州北京都兴建了一批高层办公楼和旅馆。上海首先兴建了一批13～16层高层住宅，把高层建筑推向量大面广的住宅建筑，1975～i976年问北京建成了前三门一条街高层住宅群，从此高层住宅迅速发展，成为我国高层建筑中数量最多的类型。八十年代国内高层建筑高速发展。1980～1984年间所建成的高层建筑相当于解放30年来的总和。1985年以后，随着国民经济的发展和旅游、外贸的增长，我国高层建筑出现了一个新的高潮。 我国高层建筑的迅速发展，除了建筑功能、城市规划需要外，主要是因为城市人口集