CFT框架-RC剪力墙结构基于一致倒塌风险的抗震设计研究

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC剪力墙双重抗侧力体系结构模型,采用一致倒塌风险的抗震设计方法中对单重抗侧力体系设计的要求,设计了相应的CFT框架-RC剪力墙单重抗侧力体系结构模型,并对比分析了单重和双重抗侧力体系在不同水准地震作用下的结构响应和罕遇地震结构倒塌概率和抗地震倒塌安全储备。结果表明,与双重抗侧力体系相比,单重抗侧力体系结构的地震响应和大震倒塌概率相近,均满足“大震不倒”抗震要求,而单重抗侧力体系的结构抗地震倒塌安全储备较大,且用钢量较少。

RC框架-剪力墙结构的一致倒塌风险决策分析

目标倒塌风险的决策是建筑结构一致倒塌风险抗震设计的关键科学问题之一。以按现行规范设计的钢筋混凝土(RC)框架-剪力墙结构为研究对象,采用第二代基于性能的地震工程方法,对5个不同设防等级的12层RC框架-剪力墙结构进行了概率地震损失评估,将直接经济损失、停工时间和人员伤亡数量统一货币化,同时考虑建筑结构服役期内的成本投入,根据设计基准期内总经济成本最小原则,决策得到RC框架-剪力墙结构的一致倒塌风险。研究结果表明:决策得到的不同设防等级RC框架-剪力墙结构的一致倒塌风险为50年倒塌概率0.26%(相当于年平均倒塌概率为5.26×10^(−5)),与欧洲的一致倒塌风险目标50年超越概率0.25%非常接近,决策结果可为风险导向地震动区划图编制以及一致风险抗倒塌设计提供理论基础。

基于一致倒塌风险的建筑抗震评价方法研究

建筑结构的抗震能力、尤其是抗倒塌能力设计目标应根据其所在场地未来一定设计使用年限内可能遭遇的地震危险性来设定。首先介绍了基于动力增量分析(IDA)的结构倒塌易损性分析方法,随后结合地震危险性分析,分别给出了结构抗倒塌能力和结构所面临地震危险性的概率模型,进而根据结构在未来一定设计使用年限内的倒塌概率,对建筑结构的抗地震倒塌风险进行定量评价,并给出了相应的计算方法。以一座7度抗震设防的RC框架结构为例,计算了该RC框架结构在3个同为7度抗震设防而地震危险性不同地区的地震倒塌风险,指出仅以抗震设防烈度作为建筑结构抗震设计的依据所存在的不足,建议应基于一致倒塌风险进行结构抗震设计,并提出了相关结构抗震设计方法需开展的研究工作。

建筑结构一致风险抗震设计理论研究进展

从一致危险向一致风险的范式转换,已成为各国地震区划和抗震设计方法的主要发展趋势,但是我国的地震区划和抗震设计实践仍然属于一致危险的旧范式,不能充分考虑不同地区地震危险性的特征差异和建筑结构抗地震倒塌能力存在的不确定性,从而导致不同地区建筑结构地震倒塌风险的不一致性。2022年5月,我国发布《“十四五”国家防震减灾规划》,明确提出要提升地震灾害风险防治能力,包括摸清风险底数、强化抗震设防、增强城市韧性等要求,提出修订国家强制性标准GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》,开展第六代地震灾害风险区划工作等。在此背景下,迫切需要开展风险导向地震动参数区划和建筑结构一致风险抗震设计理论的研究,从而为第六代地震动参数区划图的编制以及现行建筑抗震设计规范的修订提供决策依据。为此,从风险导向地震动参数、风险导向地震反应谱、一致风险抗震设计方法等方面,全面梳理和总结建筑结构一致风险抗震设计理论国内外的最新研究现状和发展趋势,并指出当前研究存在的主要问题和对策,以期为建筑结构一致风险抗震设计的研究提供概念性释疑和方向性导引。