工程结构在多灾害耦合作用下的研究进展

我国地处亚欧板块、太平洋板块和印度洋板块之间,且疆域辽阔、海岸线绵长,这就自然形成了我国地震、强风和降雨等自然灾害频发。工程结构,包括高层建筑、村镇低矮房屋建筑群、输电塔线体系等生命线工程,在其全寿命周期内会遭受地震、强风和降雨等多种灾害的单独或同时作用。传统设计方法基于最不利荷载对结构进行设计,忽略了多种灾害耦合作用对结构全寿命周期抗灾性能的影响。文章总结了该课题组近年来在多灾害研究领域所取得的主要成果,包括:(1)根据中国强震台网中心和中国气象局数据中心提供的地震、风和降水数据,开展了极端事件单独作用和耦合作用的危险性分析;同时,提出了基于Copula函数的联合概率模型分析方法;(2)提出工程结构在多种灾害耦合作用下的性能评估和荷载修正系数计算方法;(3)开展了高层建筑在地震和强风单独作用以及同时作用下的风险分析及荷载修正系数计算;进行了村镇低矮房屋在地震和洪水耦合作用下的风险分析;对风雨耦合作用下的输电塔线体系进行了易损性分析。结果表明:(1)在考虑灾害发生概率时,不同灾害(例如,地震、强风和降雨)同时作用对结构性能评估具有显著影响;(2)由本文方法计算的荷载组合系数均不小于规范值,建议对现行规范中地震和风荷载的设计强度进行适当修正。因此,在对工程结构进行抗多灾耦合作用的性能分析和设计方法研究时,应综合考虑多种灾害的耦合效应。