基于可恢复指标的结构损伤机制评价方法

为了对基于性能的结构抗震设计提供决策依据,提出可恢复指标对结构不同损伤机制的安全、经济和可恢复性进行对比评价.以体系恢复力(resilience of system)为基础,阐述给定烈度区下单体结构可恢复指标的计算方法和流程;对5种典型损伤机制的RC框架结构,进行易损性分析和恢复力参数计算,得到结构可恢复指标;分析可恢复指标对各主要恢复力参数的敏感性,提出修正的给定烈度区下结构可恢复指标计算方法.结果表明:可恢复指标能够较全面地涵盖结构地震损失相关因素,体现结构的恢复力(即安全、经济和可恢复性);修正的结构可恢复指标能够较好地区分各损伤机制的恢复力,符合已有研究对各损伤机制优劣的定性判别.

基于耗能差指数和SIR模型的结构易损性及可恢复能力评估

传统结构地震易损性中结构地震响应指标对损伤反映不充分,且无法为结构震后可恢复性评估提供准确的初始损伤指标。针对上述不足和结构地震可恢复能力评估的需求,提出运用基于弹塑性耗能差的损伤指数进行结构地震易损性评价的方法。建立可推演出指定地震动强度和超越概率下的损伤指数的计算方法。利用SIR模型能够描述系统损伤和恢复动态演变过程的特点,提出基于该模型的单体建筑结构和区域建筑群的性能水平恢复函数模型及结构的恢复能力计算方法,从而表征建筑结构群体在地震激励下的"直接损伤-间接损伤-恢复"全过程。以单体结构和区域结构为算例进行易损性分析和震后可恢复性评估,结果表明:基于弹塑性耗能差的损伤指数具有真实可靠和机理明确的特点,在离散性和相关性方面均优于传统指标。SIR可恢复性能评估模型较常用恢复函数模型更为精准,简单高效且适合推广到区域建筑集群体当中,是对现有区域恢复性能评估框架的有益补充。

单层网壳吊顶系统抗震韧性研究

抗震韧性是指地震发生后维持或迅速恢复其原有功能的性能,对抵御地震灾害具有重要意义。为了开展单层网壳吊顶系统抗震韧性研究,文中通过易损性分析获得地震作用下吊顶系统不同损伤状态的失效概率,进一步获得吊顶系统的地震损失,最后以地震损失、恢复模型和恢复时间作为参数,以抗震韧性指数作为评价指标开展抗震韧性评估。在8度罕遇地震作用下,文中的单层网壳吊顶系统处于基本完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏状态的概率分别为2.86%、49.77%、44.06%和3.31%,地震损失为22.86%,采用线性恢复模型、三角函数恢复模型和指数函数恢复模型对应的抗震韧性指数分别为0.89、0.89和0.96。结果表明:采用指数函数恢复模型恢复时吊顶系统表现出更好的抗震韧性,建议通过增强资源储备以及完善恢复机制等措施,使吊顶系统在震后尽可能按照指数函数恢复模型恢复。文中的分析结果可以为大跨空间结构非结构构件抗震韧性研究提供参考。

自复位学校建筑抗震韧性区域评估用数字孪生模型

在区域层面上对具有自复位模块结构的学校建筑进行抗震损伤和恢复力评估研究,建立了一个基于Python语言的从结构非线性分析到损伤程度可视化演示用的数字孪生模型。Python语言也是目前通用于机器学习模型训练的编程语言,方便在该数字孪生模型中引入人工智能模型来代替结构仿真计算,通过使用实时监测地震动和结构响应数据结合人工智能模型进行区域灾害响应和功能恢复快速评估。结构损伤和恢复力分析结果(如不同地震下修复成本、修复时间、不可修复的概率等指标)通过生成shapefile在地理信息系统(GIS)软件中进行三维可视化,从而对采用自复位模块结构的学校建筑结构群在区域范围上进行抗震韧性定量评估。该模型的计算模块包括区域建筑结构清单生成、简化数值模型建立、地震响应非线性分析、结构响应参数生成、建筑结构易损部件定义、地震损失概率模型评估以及区域灾害损失的结果输出。这里的基于概率模型的学校建筑结构地震损失评估采用了FEMA P-58方法,并使用了Pelicun软件包进行计算。以旧金山湾区近2000栋学校建筑作为案例,对假定使用偏心支撑框架自复位结构作为抗震结构体系的学校建筑群进行了抗震韧性评估,研究了通过采用数字孪生模型对新型结构模块系统在学校建筑群区域灾害响应和功能恢复的影响。研究中使用了简化结构模型来缩短震后损伤和功能恢复仿真运算时间,同时提出了通过采用人工智能模型来实现强震后实时预测建筑群震后损失,并通过研究偏心支撑框架自复位结构体系的能量耗散比这一参数变化对学校建筑结构恢复力指标的影响,演示了采用不同的结构设计对建筑结构群在区域层面上的抗震损伤和恢复力的影响。