基于构件损毁模拟仿真的沿海农村典型低矮房屋台风风灾易损性研究

中国地处西北太平洋地区,年均有7~8次台风登陆,台风大风经常给沿海建筑物造成损失,特别是缺乏抗风设计、质量较差的低矮房屋受风灾影响严重.分析加固措施、建筑材料、施工质量对房屋构件抗风性能的影响,建立沿海农村低矮房屋的易损性曲线有着重要的意义.本文基于风工程研究经验,首先设定了一种沿海典型低矮农村房屋的结构及其风结构特征参数;其次,开展了低矮房屋结构易损性的蒙特卡洛模拟,分别得到不同加固措施、不同容重、最不利条件下的屋面易损性曲线,以及不同砂浆强度、不同砌体容重和最不利条件下的墙面易损性曲线;然后,通过将房屋看作屋面、墙体等构件易损性曲线的组合,得到房屋不同破坏状态的易损性曲线,并基于不同破坏状态下的房屋平均损失率及构件在不同风速下的破坏概率得到房屋整体易损性曲线.沿海低矮房屋风灾易损性评估结果,可为沿海地区台风灾害损失评估提供定量依据.     

基于权重系数的既有结构风灾易损性分析

目的研究一种新型损伤评价方法,对既有建筑在风灾作用下的破坏进行有效预测.方法笔者提出了一种基于构件权重系数评估结构在风灾作用下损伤程度的方法,在以往对结构整体易损性进行分析的基础上通过定义权重得到每个构件在整个结构中的权重系数.该方法用构件位移角和构件权重系数的乘积定义损伤指数,以结构整体损伤指数作为评价结构易损性的参数指标,进而分析结构的易损性.结果对于风速在40 m/s以下的风灾预测,笔者提出方法与传统方法所得结果一致,严重破坏和倒塌破坏的概率基本为零,轻微破坏和中等破坏的概率也相对较小;当风速超过40 m/s时,传统方法对轻微破坏的概率预测已经达到92%,而考虑权重系数后为72%.结论经与传统方法得出的易损性曲线对比,考虑权重系数的风灾易损性分析方法更贴近于实际.     

低层建筑抗风设计方法比较与研究

土木工程设计中,最有影响和最易引起工程结构失败甚至破坏的首推风荷载.最近几年风灾严重,尤其是风灾导致的低层建筑损失更是惨重.而国际上发达国家的风荷载规范则在不断变化之中,尤其是对轻型钢结构的抗风设计.因此本文有必要对各国低层轻型钢结构抗风设计方法进行研究.本文分别对中国、日本、美国等国家关于抗风设计方法进行比较,并针对风压系数计算一个实例,最后与风洞试验结果进行对照,对中国抗风设计方法进行研究与探讨.     

基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析

直立锁缝屋面系统作为风敏感结构，在不同等级风荷载作用下，易遭受不同程度的损伤甚至破坏. 为减少风灾损失，提出了基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析方法. 通过建立直立锁缝屋面系统力学模型分析其失效模式以及风致破坏过程，提出以屋面板大肋边节点相对位移作为量化指标，划分并推导了三阶段性能水准及量化模型；结合概率可靠度的风灾易损性分析方法，并以某典型工程为例进行直立锁缝屋面系统风灾易损性分析. 算例结果表明，本文方法获得的易损性曲线能很好地预测直立锁缝屋面系统损伤状态，其中轻度损伤、中度损伤、重度损伤以及风揭破坏状态对应的风速范围分别为0~14.9 m/s、20~26.8 m/s、30~46.9 m/s和大于46.9 m/s，可为直立锁缝屋面系统工程设计和实践提供参考.     

基于性能的平面不规则结构地震易损性分析

针对平面不规则框剪结构,提出基于性能的结构整体地震易损性分析方法。基于性能分析静力弹塑性,根据结构极限损伤状态定义平面不规则框剪结构层间位移角和层间扭转角的4个性能水平限值。通过弹塑性动力时程分析获得结构地震响应。根据超越概率的定义,分别计算层间位移角和层间扭转角极限状态下超越概率。结合地震峰值加速度及超越概率对一平面不规则框剪结构进行基于性能的地震易损性分析,绘制结构的易损性曲线,比较2个指标的易损性曲线,评估结构的抗震性能。研究结果表明:对平面不规则结构进行易损性分析时,应考虑扭转响应对结构的影响,防止高估这类结构的抗震性能。     

基于破坏形态的重力坝地震易损性研究

大坝的地震风险分析是评价和改进大坝抗震安全度的有效工具.大坝的地震易损性是指大坝在给定地震荷载作用下发生各级损伤的条件概率,是地震风险研究（地震危险性分析、地震易损性分析、地震灾害损失评估）的3个主要组成部分之一.在考虑混凝土材料细观层次非均匀性影响的基础上,通过对碾压混凝土重力坝强震损伤破坏形态和过程的大量数值模拟,总结提炼了重力坝的典型震害形态,并据此提出了重力坝的五级震害等级划分标准.结合大坝设计地震超越概率,提出了大坝易损性分析方法,给出了金安桥重力坝挡水坝段的地震易损性曲线.研究结果可为混凝土重力坝的抗震设计和加固决策等提供参考.     

不同烈度区典型结构易损性对比分析

为了研究不同烈度区各典型结构地震易损性差异,对汶川地震中都江堰市砌体结构、钢筋混凝土框架结构、底部框架-抗震墙砌体结构等7 099栋房屋的震害数据进行统计分析。分别考虑楼层数、建造年代与抗震设防因子耦合影响,给出了各结构类型的对比分析模型曲线。在不同烈度区构建各结构实际震害易损性矩阵及其非线性连续型回归模型,分别给出了实际震害累计超越概率与震害等级的易损性曲线。提出平均震害指数易损性矩阵模型,运用典型结构实际震害矩阵对其进行验证,根据其模型验证结果建立了该市基于该参数的易损性矩阵及多维度曲线模型。     

关于建筑外门窗三项物理性能的思考

就目前我国门窗工程质量控制上存在的一些问题,提出了对建筑外门窗抗风压性能设计和检测值取值的方法,并提出建筑物的抗风压、水密性、气密性控制指标应由设计者根据其地理环境,门窗所处的位置、大小、功能要求等多因素确定.     

高烈度山区中等跨径连续梁桥合理抗震结构体系

针对高烈度山区桥梁的抗震问题,以高烈度山区的中等跨径钢-混组合梁桥——云南省天生大桥为研究对象,研究其合理抗震结构体系布置。建议了山区桥梁的抗震评估分析流程,提出了6种抗震基本体系,并考虑各构件的非线性特征,采用桥梁抗震专用软件OpenSees建立了各体系的全桥精细化非线性动力有限元模型;考虑地震波的不确定性,从PEER数据库中共选择了100条不同强度范围的地震波,对依托工程的基本抗震体系进行了全过程非线性时程分析;利用获得的非线性分析结果,基于地震易损性分析理论分别建立了构件、系统易损性关系曲线,从损伤概率上对该桥梁抗震性能及危险构件进行了评估。结果表明:支座和挡块属于抗震体系的关键构件,支座的易损性随着损伤程度的增大逐步高于其他各类危险构件,挡块的损伤概率也较高;设置高阻尼隔震橡胶支座和挡块后能有效降低各构件的损伤概率,并有效提高系统的抗震性能,对结构抗震有利;综合考虑构件易损性和系统易损性,推荐采用高阻尼隔震橡胶支座及双层挡块的抗震设防措施作为依托工程的最终抗震体系。提出的桥梁合理抗震体系的概念和相应的抗震评估分析流程,可为高烈度山区桥梁抗震设计提供参考。     

基于结构易损性的斜拉桥多灾害安全性能研究

通过研究多灾害下结构安全性能,提出一种直接方法用于评价未知灾害:考虑结构发生脆性破坏,分析相应关键构件失效对结构影响的程度.采用基于刚度的方法计算结构构件的重要性系数,结合敏感性分析得到结构冗余度水平指标,并针对典型斜拉桥结构进行了分析.本文方法能够判断结构的薄弱环节,评估结构易损性能,为结构加固和维护提供了一定的理论依据.