基于结构地震震害矩阵的建筑抗震设防原则研究

作     者：张沛 

作者单位：中国地震局工程力学研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：李小军

授予年度：2007年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：三水准设防 震害矩阵 抗震可靠性分析 最优设防标准 

摘      要：地震灾害是对人类社会破坏最为严重的自然灾害之一,伴随着世界经济与科技水平的提高,抗震减灾问题在世界上日益受到广泛的重视。地震设防水准直接关系到未来结构的抗震能力,因此它的确定在抗震设计中占有非常重要的地位。我国目前所执行的三水准两阶段的设计方法实际上是通过结构在小震中的弹性反应的计算,估计和控制中震乃至大震时结构的非弹性变形,以保证中震可修和大震不倒,也即为小震设防。但是这一做法不一定能完全保证中震可修和大震不倒的目标。 本文针对我国目前设防标准水平下结构的抗震可靠性,以及抗震设防原则展开研究,对国内外不同的震害指数和震害等级划分进行了较为系统的总结和比较;阐述了三水准抗震设计损伤性能目标;并提出了震害等级划分与三水准抗震设计损伤性能目标的对应关系;据此对选取的有代表性的多组历史震害资料进行了分析。回顾了我国历版抗震设计规范的设防标准,阐述了基于地震震害矩阵的三水准抗震设计结构可靠性分析的方法,并对现有建筑结构进行了地震作用下可靠性分析。结果表明建筑结构很容易达到三水准抗震设防目标中的小震不坏要求,而较难达到中震可修和大震不倒要求。 本文分别对历史震害资料进行了基于小震、中震、大震设防情况下结构抗震可靠性分析,基于“小震不坏设防原则的建筑结构抗震设防很难实现“小震不坏、中震可修和大震不倒的设防目标要求,建筑结构抗震能力明显不足,有可能造成大的经济损失和人员伤亡;而基于“中震可修和“大震不倒设防原则的建筑结构抗震设防可以实现“小震不坏、中震可修和大震不倒的设防目标要求,建筑结构具有高于设防要求的抗震能力。本文认为应采用“中震可修设防原则开展建筑结构抗震设防,并进行“小震不坏,和“大震不倒的抗震验算,以经济有效地实现“小震不坏、中震可修和大震不倒的设防目标。