巨型框架及其減震結構基于性能的震后損失評估.pdf

1、地震災害引起建筑物中結構構件和非結構構件的破壞、建筑功能的中斷，造成大量的人員傷亡和財產損失，因此研究建筑物在震后破壞程度及由此造成的直接經濟損失和人員傷亡顯得尤為必要。美國聯(lián)邦緊急事務管理署(FEMA)在第二代性能評估理論框架的基礎上提出了新一代基于性能的建筑物震后損失評估方法，用于指導地震風險決策、降低未來地震損失。該方法考慮了多種損失估計的不確定性對結構進行損失估計，主要包括地震動強度的不確定性，結構反應的不確定性，損傷變量的不確

2、定性和決策變量的不確定性，對于防災減災工作具有較好的理論意義和實用價值。本文采用新一代基于性能的震后損失評估方法，對課題組設計的研究算例-巨型框架及其減震結構在罕遇地震作用下的直接經濟損失和人員傷亡情況進行評估。通過估計兩個不同建筑模型的震后損失結果，不僅可以驗證減震結構的減震效果，更主要的是將新一代基于性能的震后損失評估方法進行實際檢驗，為進一步發(fā)展符合我國規(guī)范的性能評估方法提供參考。論文取得的主要研究成果如下:
　　(1)為準

3、確應用新一代基于性能的震后損失評估方法進行建筑物震后損失評估，本文闡述了該震后損失評估方法的流程、所需工具，以及根據不同的評估類型所采用的不同評估方式的優(yōu)缺點。
　　(2)為研究超高層鋼筋混凝土結構的倒塌模式，本文采用有限元分析軟件建立了巨型框架及其減震結構的分析模型，對其進行倒塌易損性分析。結果發(fā)現(xiàn)，普通巨型框架在增量動態(tài)分析時，多發(fā)生由于底層巨柱失效導致的結構整體豎向坍塌。部分倒塌情況為結構薄弱層層間位移過大，巨柱損傷破壞嚴重

4、退出工作導致結構橫向傾覆倒塌。而減震結構在有限元模擬中并未產生倒塌，只有當結構層間位移角達到了我國抗震規(guī)范的限值，認為其倒塌?？善诒Ｊ氐恼J為巨型框架及其減震結構的最終倒塌模式均為整體倒塌。
　　(3)為判斷巨型框架及其減震結構在罕遇地震作用下的構件破壞情況，本文采用有限元分析軟件分別計算結構在罕遇地震作用下的層間位移角、樓層加速度等工程需求參數值。結果發(fā)現(xiàn)，巨型框架的巨型層相對于巨型框架的普通層，抗震能力更強，但相鄰樓層屬于薄弱

5、層，在地震動作用下更容易發(fā)生破壞甚至產生倒塌。通過兩者的對比，發(fā)現(xiàn)減震結構在罕遇地震作用下具有更好的抗震性能。
　　(4)建立巨型框架及其減震結構的建筑性能模型時，考慮到所建模型并非實際工程，故關于性能模型的部分信息無法得到。重置成本根據部分調查得到單位面積成本，乘以總建筑面積得到?？紤]到性能評估計算軟件Performance AssessmentCalculation Tool(簡稱PACT)開發(fā)較早，為更好的使用該軟件為本文模

6、型服務，采用2015年中國合肥和2011年美國加利福尼亞兩個地區(qū)的人均GDP比值的方式，將重置成本換算成美國標準，對建筑物進行震后損失評估，即使用該軟件時計算出的直接經濟損失情況以2011年美國加利福尼亞地區(qū)為標準，更符合設計者初衷，以達到減小評估結果誤差的目的。
　　(5)采用PACT對巨型框架及其減震結構建立建筑性能模型，并進行性能計算，得到評估結果。結果發(fā)現(xiàn)，在罕遇地震作用下，結構雖然沒有發(fā)生倒塌，也沒有產生人員傷亡，但非結