城市综合体多层级功能损失及抗震韧性评估方法研究

作     者：丛阳 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李钢

授予年度：2022年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081302[工学-建筑设计及其理论] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：抗震韧性 城市综合体 功能损失评估 故障树方法 修复时间 

摘      要：城市综合体是集商业、办公和酒店等多种建筑功能于一体的大型复合结构。随着我国经济不断发展,此类结构由于服务业态丰富、空间利用率高而不断涌现,并逐步发展成为区域及城市的核心功能节点。评估其抗震韧性可为提升城市综合体的抗震性能、制定震后救灾计划等工作提供有益参考,是城市防灾减灾工程建设的关键环节。但由于城市综合体的建筑体量巨大、功能联系复杂、内部系统耦联程度较高,导致其功能损失过程并不清晰,现有评估方法并不适用。因此,本文提出了一种可以评估城市综合体多层级功能损失的抗震韧性评估方法,并在现有的修复时间计算方法上进行改进,提出了考虑场地条件限制下的城市综合体修复策略。本文各章节的具体内容如下:(1)第一章总结了现阶段的建筑功能损失与抗震韧性评估研究现状。首先对目前主流的抗震韧性评价标准及指南进行了介绍和对比分析,指出各标准的特点、适用范围和应用情况。随后分别对建筑结构的功能损失和功能恢复评估方法做系统性总结,分析了各类指标和方法的优缺点及适用性,为本文提出的城市综合体功能损失评估方法和功能恢复评估模型提供理论基础。(2)第二章对城市综合体的功能损失过程开展定性分析,以其“级联式功能损失产生特点为依据,提出多层级功能损失评估方法。基于结构响应分析和构件易损性分析,提出构件损伤状态模拟方法,并以此为基础,分别提出基于故障树模型的方法和基于构件单元功能损失的加权求和方法计算功能相关和功能独立的单层支撑系统功能损失,并建立多层级功能损失加权计算模型,实现城市综合体功能损失的逐级评估。(3)第三章对城市综合体的功能恢复过程开展定性分析,提出适用于城市综合体的修复时间计算方法,并建立功能恢复评估模型。首先提出城市综合体内部各单项修复工作的优先级排序方法,并提出场地条件限制下的修复工人分配方法,从而生成修复策略,模拟实际修复进程并计算修复时间。随后采用线性恢复路径模拟城市综合体功能恢复过程,结合功能损失评估结果建立功能恢复评估模型。(4)基于城市综合体在确定地震动强度下韧性水平的不确定性,第四章建立了基于蒙特卡洛模拟的抗震韧性评估流程。结合修复费用和人员伤亡等地震损失评估方法,实现囊括多项指标的城市综合体抗震韧性评估。第五章通过对某城市综合体进行罕遇地震强度下的抗震韧性评估,验证了方法的可行性,并为提升算例城市综合体的抗震韧性提供参考。