灾害作用下单体建筑的功能损失评估方法研究

摘要

结构与非结构构件的破坏均可导致建筑功能损失。对于满足现行抗震设计规范的建筑，功能损失更多地来源于非结构构件的损伤。目前，建筑物的灾后损失通常以经济损失为主要指标，缺乏对建筑功能损失的定量评估。综合考虑建筑结构构件和非结构构件的破坏，从功能的角度对灾后建筑进行评价，是从使用者的角度进行建筑可用性的评估，对于指导灾后恢复工作有重要意义。
　　本文从非结构构件易损性分析出发，研究建筑构件与建筑功能之间的定量关系，建立建筑功能损失评估的定量模型，并在此基础上评估单体建筑的韧性，探讨建筑灾后恢复过程的优化。
　　本文主要研究工作包括以下几个方面:
　　1.非结构构件抗震性能试验方法综述。结合国内外既文献资料，按照拟静力试验、动力试验、振动台试验的分类，总结常用的非结构构件加载制度以及典型试验，分析不同加载制度适用的非结构构件类型，为开展非结构构件性能试验提供参考。
　　2.建筑给排水管道易损性分析。针对国内建筑常用的PPR、镀锌钢管和PVC等给排水管材，设计并完成给水管道静力和动力往复加载试验，根据试验结果总结不同类型管道的破坏特征，建立易损性曲线。实例分析表明，在隔震建筑中，未使用柔性连接的镀锌钢管给水管道在地震下发生破坏的概率很大。
　　3.建筑功能损失定量评估方法研究。使用层次分析法、故障树分析等方法，建立建筑功能与建筑内部构件和建筑附属设施之间的关系，使用函数关系对建筑功能进行定量化表达。
　　4.某隔震建筑灾后功能损失评估案例分析。使用本文提出的建筑功能损失评估模型，对某隔震建筑进行实例分析，使用故障树分析法、TrueSkillTM评分方法等确定模型系数，并分析了该建筑在地震、暴雨等灾害作用下的功能损失及其恢复过程。结合FEMA P-58、REDi等建筑损失评估方法，对该建筑在遭受一定损失后的恢复流程进行最优化分析。结果表明，对建筑功能进行定量评估能够辅助建筑灾后的恢复工作，按照建筑构件重要性的顺序进行恢复有助于提高建筑的韧性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 建筑功能定量评估方法研究现状

1．3 本文研究内容及技术路线

第二章 非结构构件试验方法

2．1 引言

2．2 非结构构件的拟静力试验

2．2．1 FEMA 461拟静力试验加载方案

2．2．2 其他拟静力试验加载方案

2．2．3 拟静力试验的局限性

2．3 非结构构件的振动台试验

2．3．1 实际地震动加载

2．3．2 人工地震波加载方案

2．4 非结构构件的动力试验

2．4．1 AAMA501幕墙动力试验加载制度

2．4．2 UB-NCS动力试验加载制度

2．4．3 动力试验的不足

2．5 总结

第三章 建筑常用给排水管道易损性分析

3．1 引言

3．2 国内外研究现状

3．3 建筑常用给排水管道性能试验设计

3．3．1 试件设计与加工

3．3．2 加载方案

3．3．3 测量方案

3．4 试验结果分析

3．4．1 破坏现象

3．4．2 滞回曲线

3．4．3 易损性分析

3．4．4 与既有成果对比

3．5 实际应用

3．6 总结

第四章 建筑功能损失定量评估模型

4．1 引言

4．2 建筑功能损失定量评估模型框架

4．3 建筑功能损失定量评估模型案例分析

4．3．1 实例建筑简介

4．3．2 建筑功能层次分析

4．3．3 重要性系数

4．3．4 相关性矩阵

4．3．5 冗余性

4．3．6 单个构件重要性

4．4 总结

第五章 建筑功能损失定量评估模型的实际应用

5．1 地震作用下给水管道功能损失

5．1．1 办公楼SAP 2000模型

5．1．2 结构地震反应

5．1．3 管道功能损失

5．2 建筑暴雨韧性分析

5．2．1 暴雨灾害简介

5．2．2 构件与系统的破坏向量

5．2．3 建筑功能恢复情况

5．2．4 构件布置位置对建筑功能的影响

5．3 建筑灾后恢复路径分析

5．3．1 REDi推荐恢复流程

5．3．2 灾后建筑恢复流程分析实例

5．4 总结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

附录

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目