钢混凝土组合结构地震易损性研究的关键问题
摘要:钢-混凝土组合结构在我国高烈度区逐渐得到广泛的应用,但目前国内外对其地震易损性研究很少。在分析总结现有结构地震易损性研究的基础上,阐述了组合结构地震易损性研究中亟待解决的两个关键问题,这些问题的研究和解决将对钢-混凝土组合结构的地震易损性的研究提供坚实的理论基础。
关键词:组合结构 地震易损性 弹塑性模型 性能水平
地震是自然界中危害最严重的灾害之一,是影响城市安全的重要灾种。据世界主要地震资料统计,世界上130多次伤亡巨大的地震中,95%以上的人员伤亡是由于建筑物倒塌所致[1-2]。
结构在高于设防烈度的地震作用下的破坏状态如何,很难通过确定性的方法给出准确的评估,因此对地震灾害进行风险分析已成为当前工程中主要的防灾减灾措施。
1 钢-混凝土组合结构结构地震易损性研究的意义
地震灾害的风险分析主要包括地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失估计三个方面。其中地震易损性分析,从概率意义上刻画了不同强度地震下结构完成预定目标性能的能力。
随着钢-混凝土组合梁或组合柱作为主要受力构件的组合结构体系逐渐在我国的高烈度区开始应用,如何确保这种新型的结构体系在地震作用下的安全性是一个迫切需要解决的问题。除了通过试验研究、理论分析和数值模拟等手段研究该组合体系在地震下的受力机理和破坏状态外,进行易损性研究也具有重要意义,具体体现在几个方面:(1)评价地震对结构造成的破坏,以便于采取措施,使结构的破坏程度和经济损失控制在设计预期的范围之内;(2)基于结构的易损性曲线可以对设计出的结构进行性能评估,对结构进行基于性能的易损性研究为该方法的实现提供了依据;(3)基于易损性分析结果,给出单体结构的震害预测方法。
2 钢-混凝土组合结构地震易损性研究中的关键问题
钢-混凝土组合结构是一种新型的结构型式,国内对钢-混凝土组合结构的地震易损性研究很少[3],有许多问题需要研究,其中,以下几个关键问题亟待解决。
技信息
结构帕易损牲分析计篙方法
开封市建设工程质量检测站李捷
［摘要］由于灾害或材料性能的退化等原因结构的实用功能会下降，为了有效地对日见增多的大型结构进行日常管理和减少各种灾
害的损失，结构的易损性分析已逐渐成为国内外学者研究的重点。本文从结构的易损性分析的原理入手，概括介绍了几种结构的地
震易损性计算方法，并深入分析，总结了其优缺点及发展方向
［关键词］大型结构 易损性分析 地震易损性
１．结构易损性分析的发展及原理
易损性的概念最早出现在军事领域用于描述飞机或船体对于物理
碰撞的脆弱程度。最近十几年，它被推广用于人类和社会学系统、生物
或者生态系统、数据库和计算机系统、金融系统以及复杂的工业生产系
统。在各同的工程实践中，对易损性的概念各国学者有不同的说法。
Ｌｉｎｄ提出了基于概率的易损性和容许损伤的定义，易损性定义为
损伤系统的失效概率与未损伤系统的失效概率的比值，而容许损伤则
定义为易损性的倒数。Ｚｉｈａ通过引入不确定测度的概念，提出了基于
不确定性信息熵的事件系统鲁棒性理论，指出提高系统的鲁棒性要求
有效模式和失效模式的概率分布尽量一致均匀。Ｂｅｅｄｙ提出了基于能
量吸收思路的单位体积允许损伤能量的概念，他通过规定构件所需要
的单位体积的极限容许损伤能量，从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。Ｂｌｏｃｋｌｅｙ等人提出基于结构形 式的易损性概念，通过研究结构构件组合的方式和结构可能发生的失
效情况，分析结构中的薄弱部位。 ２．建筑物地震易损性分析
由于地震的随机性和不确定性加大了它的危害性和人们对它的恐
惧心理。对于结构抗震来说，结构的承灾能力是一个主要因素，而结构 抗震易损性分析是研究抗震必不可少的重要环节。
２．１基于可靠度和灵敏度的易损性分析方法 结构ｆ地震）易损性分析是结构地震风险分析中的核心内容，传统的
方法主要分析结构整体易损性。整体地震易损性从概率的意义上刻画 ｒ在不同地震设防水准条件下结构完成预定抗震性能目标的能力。然
第４５卷 第５期２０２３年９月地 震 工 程 学 报CHINAEARTHQUAKEENGINEERINGJOURNALVol．４５ No．５September,２０２３
收稿日期:２０２１Ｇ０８Ｇ２７ 基金项目:国家自然科学基金(５１７３８００１,５１８２０１０５０１４,U１９３４２１７) 第一作者简介:秦苗珺(１９９１－),男,博士研究生,主要从事结构抗震与可靠度方面的研究.EＧmail:miaoaffairs＠１６３com.秦苗珺,赵衍刚,卢朝辉．核电厂考虑结构参数不确定的地震易损性分析[J]．地震工程学报,２０２３,４５(５):１２４１Ｇ１２５０．DOI:１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２１０８２７００１QINMiaojun,ZHAOYan＇gang,LUZhaohui．Seismicfragilityanalysisofnuclearpowerplantsconsideringstructuralparameteruncertainties[J]．ChinaEarthquakeEngineeringJournal,２０２３,４５(５):１２４１Ｇ１２５０．DOI:１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２１０８２７００１核电厂考虑结构参数不确定的地震易损性分析秦苗珺１,赵衍刚１,２,卢朝辉１(１．北京工业大学城市建设学部,北京１００１２４;２．神奈川大学工学部建筑学科,日本横滨２２１Ｇ０８０６)摘要:为考虑核电厂结构参数不确定对结构地震易损性的影响,基于一次二阶矩法(FirstＧOrderSecondＧMoment,FOSM)进行地震易损性分析.以核电结构中混凝土材料的密度、弹性模量,泊松比和抗拉强度为不确定参数,建立有限元模型,并与试验结果对比,以验证模型的准确性.基于有限元数值模拟方法,通过增量动力法计算核电厂模型在多条地震记录下不同峰值加速度的动力响应,同时基于FOSM得到参数不确定下的对数标准差,进而得到核电厂结构考虑参数不确定的地震易损性曲线.结果表明,结构参数的不确定对核电结构有一定的影响,未考虑参数不确定的地震易损性结果会低估结构的失效概率.该方法可为核电结构基于参数不确定下的易损性分析提供一定的理论依据与实用价值.关键词:核电结构;参数不确定;一次二阶矩;地震易损性分析;增量动力法中图分类号:TU３１１．４ 文献标志码:A 文章编号:１０００Ｇ０８４４(２０２３)０５－１２４１－１０DOI:１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２１０８２７００１SeismicfragilityanalysisofnuclearpowerplantsconsideringstructuralparameteruncertaintiesQINMiaojun１,ZHAOYan＇gang１,２,LUZhaohui１(１．FacultyofArchitecture,CivilandTransportationEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing１００１２４,China;２．DepartmentofArchitecture,KanagawaUniversity,Yokohama２２１Ｇ０８０６,Japan)Abstract:Toconsidertheimpactofstructuralparameteruncertaintiesontheseismicfragilityofnuclearpowerplants,aseismicfragilityanalysisbasedonthefirstＧordersecondＧmomentmethod(FOSM)wascarriedoutinthisresearch．TheuncertaintiesofthefourconcreteparametersofnuＧclearpowerstructureswereinvestigated:thedensity,elasticmodulus,Poisson＇sratio,andtenＧsilestrengthoftheconcretematerial．Afiniteelementmodelwasestablished,andtheresultswerecomparedwithtestresultstoverifythemodelaccuracy．BasedonthefiniteelementnumeriＧcalsimulation,dynamicresponsesofthenuclearpowerplantmodelundermultipleseismicreＧcordswithdifferentpeakaccelerationswerecalculatedusingtheincrementaldynamicanalysis
第２期 中国地震局地球物理研究所２０１２届博士论文摘要（Ⅱ）４３
关键词北京盆地；速度结构模型；震源模型；长周期地震动；有限差分；盆地放大效
应；高层建筑；震害分布
（作者电子信箱，付长华：ｆｕｃｈａｎｇｈｕａ＠ｅｙｏｕ．ｃｏｒｎ）
基于地震动参数的ＲＣ框架结构
易损性分析研究
徐 超
（中国地震局地球物理研究所，北京１０００８１）
中图分类号：Ｐ３１５．９； 文献标识码： Ａ；ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２３５—４９７５．２０１３．０２．０１３
结构易损性是在不同强度地震动作用下结构发生各种破坏状态的条件概率。易损性分析
既是基于性能的地震工程和基于性能的抗震设计的核心内容，又是结构破坏估计、地震损失
预测以及地震风险分析的关键环节。深入开展结构易损性分析研究，对于地震工程学具有重
要的理论意义和应用价值。
地震动与结构破坏之间的关系十分复杂。一方面，强地面运动复杂且极不规则，合理描
述地震动工程特性的地震动参数一般应包括幅值、频谱及持时三个要素。另一方面，在不同
的地震动作用下结构的振动特性以及非线性反应存在很大差异。强震观测数据及工程震害经
验反复表明，结构的破坏程度与地震动的幅值、频谱特性及强震持时等多种因素之间存在密
切而又复杂的关系。因此，选择哪些合适的地震动参数才能有效地揭示地震动对结构的破坏
作用是易损性分析研究、基于性能的地震工程以及基于性能的抗震设计所面临的关键科学问
题。针对此问题，本文以多层和多高层ＲＣ框架结构作为分析对象，借助非线性动力时程分
析方法，开展了基于地震动参数的易损性分析研究。首先，系统研究了几种常用的单一地震
动参数的充分有效性，研究地震动参数的有效性是为寻求与结构地震反应及破坏密切相关的
主要影响因素，研究地震动参数的充分性是为了减少地震动输入的选择对易损性分析结果的
影响。其次，鉴于单一地震动参数不能合理揭示多因素影响的地震选择性破坏作用及其成灾
