温度相关型结构地震风险评估方法

采用形状记忆合金(SMA)、粘弹性橡胶等材料的结构,其地震响应存在温度相关性,对其结构性能的评估应考虑温度影响和区域温度分布特性的不确定性。以第二代基于性能的地震工程评估框架为基础,该文提出一种考虑区域温度分布特性的温度相关型结构地震风险评估方法。该方法将传统地震易损性扩展为地震动强度-温度联合易损性,在此基础上得到包含温度分布信息的修正区域易损性,并用于评估结构地震风险。基于该方法,该文以9层SMA支撑钢框架结构作为分析对象,研究温度对结构性能的影响。选取北京和文昌为案例地区,给出其区域温度分布特性描述,并计算对象结构的地震风险曲线。结果表明:环境温度降低将影响结构变形分布。同时,结构在低温下更易发生倒塌。相对于位于文昌和设计基准温度下的对象结构,位于北京的对象结构具有更高的倒塌风险。所提出的方法能够量化评估不同地区温度相关型结构的地震风险。

基于失效概率法的桥梁地震风险评估

为了研究地震破坏下高速铁路连续梁桥发生破坏的可能性,根据地震风险性(risk)为地震危险性(hazard)与易损性(fragility)乘积的定义,基于失效概率法,对高速铁路连续梁桥地震风险评估方法进行了分析.通过条带法建立桥梁地震需求模型,基于可靠度函数获得桥梁地震易损性曲线,拟合得到桥梁易损性概率密度函数;根据桥址处地震危险性资料,推导桥址处地震加速度概率密度函数;通过地震加速度概率密度函数与桥梁结构易损性概率密度函数的数值积分,实现桥梁地震风险概率评估.以一座(32+48+32)m高速铁路连续梁桥为例系统演绎了失效概率法桥梁风险评估的实现过程.研究结果表明:当地震危险性资料缺乏或不足时可以通过地震烈度分布函数及其与地震峰值加速度之间的换算关系,推导和完善地震危险性分析资料;对于高速铁路(32+48+32)m连续梁桥100年设计期间内发生轻微损伤的概率为5.16%,发生中等损伤的概率为4.46%,桥梁受到轻微损伤和中等损伤风险概率接近,几乎不可能发生严重损伤和完全破坏.

城市大型地下空间结构地震风险评估体系研究

城市大型地下空间结构引领着未来地下工程开发的新趋势,其抗震性能已成为工程及学术领域研究的热点问题。基于数值仿真分析的计算结果,提出了适合大型地下空间结构的地震风险评估体系,首次构建了评估指标,利用权重系数法确定了各评价指标的权重,结合评估项目实践,采用模糊语言描述进行了风险等级的划分,进而建立了适合地下结构地震风险评估的控制流程并进行了实例验证。研究结果表明:基于数值仿真分析的地震风险评估体系能够直观地呈现结构地震破坏机制,有效地进行风险溯源,从而给出合理的风险等级和针对性的控制措施,获得满意的风险评估结果。地震风险评估体系的建立为城市大型复杂地下结构的地震风险预测相关指南规范的研究提供了参考数据。

面向地震风险评估的人口空间格网化技术研究

人员生命是灾害性地震的直接承灾体之一。及时、可靠的人口暴露数据是地震灾害风险评估的重要基础。为了提高2016—2025年地震风险评估工作中人口空间分布估计的准确性及现势性,本文利用2010年全国第六次人口普查的乡镇人口数据及1∶100 000土地利用数据等资料,在居民地精细化的基础上,建立了基于居民地的人口格网化方法,综合人口增长预测方法制作了2016—2025年中国大陆30″×30″格网(相当于公里格网)人口数据集。研究结果证实,该数据集不仅反映了全国人口城市、镇、乡村人口空间不均匀性特征,且体现了乡镇统计单元内的差异性,为地震风险评估提供了更为翔实的数据支撑。

基于工程地震风险评估的地震保险费率厘定

着重探讨了如何将我国许多城市已完成的工程地震风险评估结果用于厘定地震保险费率,具体提出了地震房屋保险、地震室内财产保险和地震人身保险费率的厘定方法,对应不同的免赔率定义提出了赔偿金额的计算方法。为了说明所提方法的实用性,以某地的多层砌体房屋为例,对设计的几种免赔率,计算了相应的费率。

基于ArcSDE和Oracle的地震风险评估数据库设计与研究

当前空间数据库技术、空间数据库引擎的发展,为地震风险评估数据库的建设提供了一定的技术支撑,在此基础上,本文通过调研地震风险评估数据特征,选择合适的关系数据库和空间数据库引擎,制定地震风险评估数据分类、命名和编码规则,并对数据的存储方案进行设计,最后依据制订的各种规则和方案建设地震风险评估数据库。

供水系统地震风险评估及升级优化

为了评估供水系统地震风险和确定关键供水管道,建立了系统震后供水率S、管道升级收益指数U和管道断裂影响指数B 3项评价指标,并运用基于蒙特卡洛仿真的地震作用下流体的图解迭代响应分析(GIRAFFE)方法对供水系统在地面峰值速度vG=50 cm/s时进行了风险分析.仿真结果表明,S的分布特征与节点的用水需求分布关系密切,U能作为首要指标并通过一次运算来确定系统中的单个关键供水管道和最大收益管道组合,它是管道断裂影响指数和管道断裂程度共同作用的结果.由单个关键供水管道组成的升级组合并不是最佳的升级优化策略,升级最大收益管道组合能最大程度地提高系统震后供水绩效并降低地震风险.

基于城市抗震弹塑性分析的我国主要城市建筑地震风险评估

全国尺度的城市建筑地震风险评估对城市防震减灾工作有着重要意义。本文根据全国人口普查和城市统计年鉴等给出的宏观指标建立城市建筑数据库,通过GEAR1方法(Global earthquake activity rate model 1)和第五代中国地震动参数区划图给出具体场地的地面运动强度,通过地面坡度与剪切波速的对应关系确定的场地类别来考虑地震动输入,采用城市抗震弹塑性分析方法建立建筑分析模型,通过地震经济损失风险指标和建筑严重破坏和倒塌风险作为风险评价指标,给出中国大陆主要城市建筑地震风险分布图。结果分析表明,本文方法可以基于可公开获取的数据预测全国不同城市的建筑震害风险;根据第五代地震动参数区划图给出的地面强度,地震经济损失高风险区主要是设防加速度0.3g以上地区;考虑城市人口、GDP因素后,中、东部城市因人口和财富密度较高,建筑地震风险增加明显;不同地震动选波对经济损失风险影响较小,而对倒塌风险影响较大。本文分析方法可以为城市建筑地震风险分析提供相关参考。

基于地震风险评估的山地小城市避灾空间选址研究——以耿马县城为例

首先运用模糊综合评价模型来评估耿马县城的地震风险,以县城中主要城市道路为界限,将整个县城划为9个分区,选取人口密度、建筑密度、建筑物易损性、道路通达度和人均现有避灾空间6个要素,运用层次分析法求出最大特征值,再对9个分区进行地震风险的模糊综合评估,求出模糊风险值。在此基础上,运用广义最大覆盖模型进行优化选址,选取20个避灾空间候选点,以每个分区的地震风险为权重,以追求最大覆盖度为目标进行选址,最终选取9个避灾空间设施点。研究表明:耿马县城中部和西北部地震风险值高,东南部地区风险相对较低;最终选取了五华民族小学、县政府等9个点作为避灾空间以满足未来城市避灾要求。

考虑多重不确定性的我国多层冷成型钢结构地震风险评估

准确评估建筑结构的地震风险是实现其性能化抗震设计的重要组成部分。冷成型钢结构体系作为绿色和工业化建筑的典型代表,却鲜有针对于我国的地震风险评估研究。文章旨在分析和评估多层冷成型钢结构抗震分析所涉及的多重不确定性因素,进而定量评估该类结构在我国的地震风险。文章设计1栋八度抗震设防的6层冷成型钢结构,基于经过振动台验证的简化数值分析方法建立结构的简化数值模型,定量求解结构的多重不确定性因素和在使用周期内(50年)的地震风险。研究结果表明:由于我国一些地区的地震危险性形状系数较大,在考虑多重不确定性后,结构的破坏概率显著提高,50年使用周期内倒塌概率的增幅达到10倍以上;算例结构在50年使用周期内基本满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防要求,对于个别特殊区域应适当控制结构发生轻微破坏的概率。此外,文章建议应全面考虑多重不确定对冷成型钢结构地震风险的影响,对不确定性参数的取值和地震风险的计算方法可提供借鉴。

面向地震风险评估的高分辨率遥感影像建筑物信息提取与研究

地震灾害具有突发性和不可预测性,严重威胁人类生命财产安全和社会稳定。进行区域尺度地震风险评估,既有助于相关部门制定城市规划和应急管理方案,最大限度减轻地震灾害风险,也可提高人民群众对潜在灾害的风险意识。承灾体、建(构)筑物数据是进行地震风险评估的基础数据之一。然而,当前存在建筑物数据获取难、更新速度慢等局限,无法满足区域尺度地震风险评估中建筑物数据准确性高、获取方便、更新及时等要求。同时,也缺乏结合社会脆弱性因素构建情景地震的应用案例。论文针对上述不足,以基于多源异构数据和机器学习方法快速、准确获取建筑物信息及其地震风险评估为研究目标,主要研究内容如下。

水力水电站潜在地震风险评估与抗震加固技术研究

随着我国水力水电事业的快速发展,水电站的安全稳定运行至关重要。鉴于此,本文旨在评估水力水电站潜在地震风险,并研究抗震加固技术以提高结构抗震性能。文章首先介绍了地震风险评估的基本理论与方法,并详细阐述了水力水电站地震风险评估流程。随后,探讨了抗震加固技术的原则与方法,并对加固措施的效果进行了评估。通过实例分析验证了抗震加固技术的有效性。

大跨径Y形钢箱肋拱桥地震风险评估

为解决现有桥梁地震失效概率计算方法耗时长、计算复杂的问题,提出了一种联合响应面法(RSM)和蒙特卡洛法(MCM)的评估方法,并以此对泾河大桥的地震风险进行了评估。首先通过Midas Civil建立有限元模型,计算桥梁在不同程度地震有效峰值加速度作用下的地震响应,以副拱中部位移为响应值,利用响应面法构建地震有效峰值加速度与位移值的响应模型,求解完成后检验响应模型的精度,最后根据蒙特卡洛原理建立风险极限状态方程,计算得到桥梁在地震作用下的失效概率。研究结果表明,Y形钢箱肋拱桥的地震风险概率为1.81%,桥梁比较安全;RSM的拟合效果较好,能够准确求出影响因子与计算目标的关系;联合响应面法和蒙特卡洛法能够快速、准确地对桥梁地震风险进行评估。

水平地震作用下卡固件固定馆藏文物抗震效果评估方法研究

震害研究表明,博物馆内展示、收藏的浮放文物在地震中易发生损坏,博物馆工作人员经常依靠自身经验采用卡固件固定文物来保护文物在地震中不受损坏,但却缺乏科学的方法来评估该抗震措施的有效性和对文物地震安全性水平的提升程度。为对卡固件固定措施的抗震效果进行合理评估,该研究针对文物震损破坏模式,基于二项逻辑回归模型提出了以文物摇摆角和接触应力为综合判别指标的文物地震易损性分析方法,最终提出了通过风险卷积计算得出文物地震风险,从而评估卡固件固定措施抗震效果的方法。通过开展有限元算例分析,进一步解释、论述了所提出的评估方法,并利用所提出的方法对华北某博物馆内展陈的一件珍贵文物所采用的卡固件固定措施的抗震效果进行了评估,提出了合理的改进意见。研究结果表明:所提出的以概率风险分析为基础的评估方法可以量化卡固件固定措施的抗震效果,为卡固件固定措施的选择提供科学依据;所开展算例分析的计算流程及评估结果可为其它馆藏文物提供有效的参考。

面向城市地震风险评估的人口空间分布研究

针对现有人口空间分布研究成果大多是格网数据,无法反映建筑物内的人口数量的问题,提出了一种新的计算不同时段建筑物内人口数量的方法:(1)定位率算法融合年龄比重,算法改进前后的人口估算数据与人口普查数据回归分析得出决定系数分别为0.9368、0.9471;(2)基于1 km格网人口数据和POI核密度数据,采用主成分分析确定人口权重,利用泰森多边形对1 km格网数据重分配,得到100 m格网人口数据,街道尺度绝对误差明显降低;(3)基于100 m格网人口数据、在室率和建筑物的人口吸引力的时序值,实现了贴合实际的建筑物尺度的人口分布。结果表明:改进定位率算法提高了人口估算值精度;POI核密度数据有助于反映城市人口分布的内部结构;建筑物尺度人口分布算法去除了室外人口,反映不同时间建筑物内人口数量,为地震应急救援力量部署决策提供数据支持。

城市地震风险精细化评估--以北京海淀区为例

地震风险评估需充分考虑到地震风险的时空差异,选择合理的时空间尺度进行研究,才能给政府防灾减灾规划、政策的落实和应急救援等提供具有可操作性、切实有效的信息。为此,基于辨识城市地震风险时空格局差异以及抗震救灾组织2个方面的综合考虑,本研究选择在500m×500m格网尺度上进行昼夜2个不同时段的地震风险评估研究,建立了昼夜人口分布与土地利用的对应关系,以及建筑物损毁与人员伤亡之间的关系,提出了昼夜地震风险精细化评估的方法。并以北京市海淀区为例,在500m×500m格网尺度上进行了地震风险的模拟评估,估算了海淀区总体及格网在相应的地震烈度下可能的建筑物损毁面积、房屋损失以及人员伤亡数。结果表明,海淀区年期望建筑物损毁总面积为18.5万m2,房屋总损失为3.25亿元(不包括屋内财产),白天死亡总人数3158人,受伤总人数12071人,夜晚死亡总人数2037人,受伤总人数7790人;空间上,建筑物损毁面积和房屋损失比较大的地区集中在南部城市中心区和东部产业园区,白天和夜晚伤亡人数自东南向西北呈现出显著的"城市核心区—城市边缘区—城市影响区—乡村腹地"的衰减模式,白天伤亡人口有几个显著的高值区,夜晚伤亡人口则分布相对分散。文中的分析结果识别了昼夜精细化尺度地震风险的高值区域,为进一步确定防震减灾、震后应急救援以及各种救灾物资分配的重点地区提供了决策依据。

基于概率的高层建筑地震需求模型与风险评估

提出了基于贝叶斯理论的地震风险评估方法,综合考虑了地震危险性模型、输入地震动记录、结构参数和需求模型的不确定性,并以云南大理地区1970年-2017年间的地震数据为研究基础进行了详细讨论。在传统基于概率地震危险性分析方法的基础上,提出了基于贝叶斯理论的地震危险性分析方法,通过贝叶斯更新准则,确定了地震概率模型中未知参数的后验概率分布;通过贝叶斯理论建立了基于概率的地震需求模型,并在易损性中考虑了需求模型认知不确定性的影响;以42层钢框架-RC核心筒建筑为例,开展了地震作用下的风险评估。研究表明:基于贝叶斯理论的地震危险性分析方法,能够获得更为合理的危险性模型;忽略需求模型中参数不确定性的影响,将错误估计结构的地震易损性;不同加载工况将对高层建筑的地震风险产生显著影响。提出的概率风险评估方法,提供了可以考虑固有不确定性和认知不确定性的有效途径,有助于推动高性能结构地震韧性评价和设计理论的发展。

事件树分析法评估建筑物地震灾害风险

建筑物地震事件树分析图的绘制,通常以场地地震最大加速度为条件,建筑物场地的地震动为初始事件,以无震害、场地破坏、震动震害、火灾及其蔓延等损失震害形态为环节事件,并按照震害发生与波及的顺序排列环节事件。示例研究表明,随着场地地震动强度的增大,环节事件的震害程度增大,地震灾害风险变大,增大无震害的概率,减小有震害环节事件的概率是城市建筑物地震风险评估的重要研究方向。利用事件树分析法探讨了设定工厂仓库的地震震害模型、损失程度评价、地震损伤度曲线图和地震灾害风险评估。分析表明,产生仓库地震灾害风险的主要因素是支架翻倒和仓库建筑物倒塌,为此提出了相应的改进措施。

房屋的遥感影像识别在地震灾害风险预评估中的应用探讨

地震引起建筑物的破坏、倒塌是导致人员伤亡和财产损失的重要原因,开展建筑物地震灾害风险预评估可适当降低人员伤亡和财产损失。应用新兴遥感影像,完成房屋抗震能力的识别,可为地震灾害风险预评估工作提供依据。研究总结出对不同房屋遥感影像的识别结果,可掌握建筑物的基本情况,提高房屋整体抗震能力。

基于一致风险谱的某核电安全壳地震风险分析

目的 研究基于一致风险谱的我国核电安全壳地震风险分析方法,为我国核电厂结构基于一致风险抗震设计方法修订提供参考。方法 通过推导地震风险解析模型,总结美国土木工程学会《核设施中结构、系统和部件的抗震设计准则》(ASCE/SEI 43)中一致风险谱生成理论和方法,生成场地一致危险谱和一致风险谱;采用安全系数法,生成算例厂址核电安全壳模型易损性曲线;采用解析风险函数,得到算例结构地震风险。结果 基于平动第一周期的风险大于基于平动第二周期的风险;平均值地震风险大于50%置信度地震风险,小于95%置信度地震风险,表明平均值地震风险结果与小于具有95%置信度地震风险相当;如果以95%为要求标准的风险进行鉴别筛选,平均值地震风险结果偏于不保守;对于核岛等抗震设计分组为5(SDC 5)的结构、系统和部件,两版ASCE/SEI 43规范给出的一致风险谱大多数情况下相同;一致风险谱地震作用下,我国安全壳风险水平远低于ASCE 43规范目标风险。结论 我国核电安全壳设计安全裕量较大,面临地震风险远小于ASCE 43规范中的目标风险。