RC框架结构地震损失风险评估与抗倒塌鲁棒性设计方法

摘要

近年来地震发生频繁,几乎每一次大地震都给人类带来惨痛的教训。汶川地震表明,即使按现行规范设计的建筑结构,在遭遇不可预见的罕遇甚至特大地震时,都有发生倒塌的可能性。因此,对按我国现行规范设计的结构进行地震风险评估和鲁棒性分析及设计具有重要的理论和现实意义。本课题从地震损失的角度,对钢筋混凝土框架结构的地震风险进行了评估,并对基于风险的结构抗倒塌鲁棒性设计方法进行了初步探索性研究。本文的主要内容如下:
　　(1)在地震损失估计的基础上,引进金融工程学和巨灾保险学中的年超越概率、年累积超越概率、超越年损失期望、重现期损失、条件尾部期望等风险测度,对钢筋混凝土框架结构在地震作用下的直接经济损失、间接经济损失以及人员伤亡损失进行了较为深入的风险评估。
　　(2)对上述三类地震损失分别进行了在不同地震动强度下、结构倒塌与非倒塌、不同楼层、不同构件种类、不同损伤状态下的损失分解评估。
　　(3)采用多元方差分析和龙卷风图技术,对地震强度(/M)条件下结构非倒塌时的期望损失进行了灵敏度分析,采用直接微分方法对IM条件下结构的期望损失进行了灵敏度分析。
　　(4)采用JCSS决策框架,用“直接风险比总风险”作为结构鲁棒性指数.通过对鲁棒性的参数分析,得到了结构鲁棒性指数的变化趋势。采用结构全寿命理论,以结构生命周期费用最小为原则,得到了不同场地不同楼层下的最优设防烈度,给出了不同场地不同楼层的鲁棒性指数建议值。

目录

RC框架结构地震损失风险评估与抗倒塌鲁棒性设计方法

Earthquake Loss Risk Assessment and Collaple Resistant Roubustness Design Method for RC Frame Structures

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题背景

1.1.3 课题研究的目的和意义

1.2 结构地震损失分析研究现状

1.3 结构鲁棒性研究现状

1.4 本文的主要研究内容

1.4.1 地震损失风险评估

1.4.2 基于风险的结构抗地震倒塌鲁棒性设计

第2章 RC框架结构地震损失的风险分析

2.1 引言

2.2地震直接经济损失风险分析

2.2.1 考虑构件间相关性的地震直接经济损失年超越概率曲线

2.2.2 地震直接经济损失年累积超越概率曲线

2.2.3 地震直接经济超越年损失期望

2.2.4 地震直接经济重现期损失

2.2.5 地震直接经济损失尾部条件期望

2.3地震间接经济损失风险分析

2.3.1 地震间接经济损失年超越概率曲线

2.3.2 地震间接经济损失年累积超越概率曲线

2.3.3 地震间接经济超越年损失期望

2.3.4 地震间接经济重现期损失

2.3.5 地震间接经济损失尾部条件期望

2.4地震人员伤亡损失风险分析

2.4.1 IM条件下死亡人数标准差估计

2.4.2 地震年死亡人数危险性分析

2.4.3 人员伤亡损失年超越概率曲线

2.5 本章小结

第3章 RC框架结构地震损失的分解评估

3.1 引言

3.2 不同地震动强度下的地震损失分解评估

3.2.1 不同地震动强度下的期望直接经济损失分解评估

3.2.2 不同地震动强度下的直接经济损失OEP曲线分解评估

3.2.3 不同地震动强度下的期望间接经济损失分解评估

3.2.4 不同地震动强度下的间接经济损失OEP曲线分解评估

3.2.5 不同地震动强度下的人员伤亡损失分解评估

3.3 考虑倒塌与非倒塌的地震损失分解评估

3.3.1 考虑倒塌与非倒塌的期望直接经济损失分解评估

3.3.2 考虑倒塌与非倒塌的IM条件下期望直接经济损失分解评估

3.3.3 考虑倒塌与非倒塌的直接经济损失OEP曲线分解评估

3.3.4 考虑倒塌与非倒塌的期望间接经济损失分解评估

3.3.5 考虑倒塌与非倒塌的IM条件下期望间接经济损失分解评估

3.3.6 考虑倒塌与非倒塌的间接经济损失OEP曲线分解评估

3.4 地震损失不同楼层的分解评估

3.4.1 期望直接经济损失不同楼层分解评估

3.4.2 IM条件下期望直接经济损失不同楼层分解评估

3.4.3 期望间接经济损失不同楼层分解评估

3.4.4 IM条件下期望间接经济损失不同楼层分解评估

3.5 地震损失不同构件种类的分解评估

3.5.1 期望直接经济损失不同构件种类分解评估

3.5.2 IM条件下期望直接经济损失不同构件种类分解评估

3.5.3 期望间接经济损失不同构件种类分解评估

3.5.4 IM条件下期望间接经济损失不同构件种类分解评估

3.6 地震损失不同损伤状态的分解评估

3.6.1 期望直接经济损失不同损伤状态分解评估

3.6.2 IM条件下期望直接经济损失不同损伤状态分解评估

3.6.3 期望间接经济损失不同损伤状态分解评估

3.6.4 IM条件下期望间接经济损失不同损伤状态分解评估

3.6.5 期望间接经济损失动员时间损失分解评估

3.7 本章小结

第4章 RC框架结构地震损失的灵敏度分析

4.1 引言

4.2 地震期望直接经济损失灵敏度分析

4.2.1 IM条件下结构非倒塌时的期望直接经济损失灵敏度分析

4.2.2 IM条件下结构的期望直接经济损失灵敏度分析

4.3 地震期望间接经济损失灵敏度分析

4.3.1 IM条件下结构非倒塌时的修复时间灵敏度分析

4.3.2 IM条件下结构的期望间接经济损失灵敏度分析

4.4 地震人员伤亡损失灵敏度分析

4.5 本章小结

第5章 基于风险的RC框架结构抗地震倒塌鲁棒性设计方法

5.1 引言

5.2 基于风险的结构抗震鲁棒性理论

5.2.1 结构鲁棒性的定义

5.2.2 基于风险的结构鲁棒性分析框架

5.3 基于风险的结构抗震鲁棒性分析

5.3.1结构的抗震鲁棒性指数

5.3.2 地震作用下结构的条件鲁棒性指数

5.4 基于风险的结构抗震鲁棒性参数分析

5.4.1 直接经济损失构件不同损伤状态标准化损失

5.4.2 直接经济损失修复成本

5.4.3 间接经济损失构件不同损伤状态修复时间

5.4.4 间接经济损失动员时间

5.4.5 间接经济损失单位时间收益

5.5 基于风险的结构抗地震倒塌鲁棒性设计方法

5.5.1 设计方法的基本原理

5.5.2 场地危险性分析

5.5.3 设计期内的地震期望经济损失

5.5.4 不同场地条件下的推荐鲁棒性指数

5.6 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢