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适用于区域震害模拟的混凝土高层结构损伤预测方法

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自然灾害学报 2016年第6期25卷 69-78页

作者：熊琛许镇曾翔陆新征叶列平清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

城市区域高层结构的地震损伤模拟有着重要的意义。考虑到当前适用于区域高层结构地震损伤预测的研究较少,提出了一套适用于区域震害模拟的高层结构地震损伤预测方法。该方法以弹塑性弯剪模型时程分析得到的结构响应结果为基础,是一套基... 详细信息

城市区域高层结构的地震损伤模拟有着重要的意义。考虑到当前适用于区域高层结构地震损伤预测的研究较少,提出了一套适用于区域震害模拟的高层结构地震损伤预测方法。该方法以弹塑性弯剪模型时程分析得到的结构响应结果为基础,是一套基于构件损伤的结构损伤预测方法。本方法将高层结构中的抗侧力构件分为层间位移角敏感型构件和曲率敏感型构件。对于层间位移角敏感的框架以及连梁构件,分别给出了基于位移限值的损伤预测方法;对于曲率敏感的剪力墙墙肢构件,提出了基于构件能力曲线关键点的损伤预测方法。为了验证所提的损伤预测模型,对5栋高层结构开展了对比分析。将提出的方法与精细有限元模型进行了对比,结果表明所提区域高层结构损伤预测方法能较好地预测高层结构中各构件的损伤程度。最后对北京CBD高层区域进行了模拟,进一步展示了所提方法的效果。

关键词：高层结构损伤预测区域震害模拟时程分析弹塑性弯剪模型

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多层钢框架结构的区域震害模拟多自由度模型

防灾减灾工程学报 2020年第5期40卷 749-756页

作者：孙楚津陆新征程庆乐许镇清华大学土木工程系北京100084 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

传统的易损性分析方法难以满足城市区域震害预测的需求。基于非线性多自由度层模型和动力时程分析的城市抗震弹塑性分析方法近年来得到快速发展。为了进一步丰富区域震害模拟的可模拟结构类型,基于城市抗震弹塑性分析方法的流程框架,建... 详细信息

传统的易损性分析方法难以满足城市区域震害预测的需求。基于非线性多自由度层模型和动力时程分析的城市抗震弹塑性分析方法近年来得到快速发展。为了进一步丰富区域震害模拟的可模拟结构类型,基于城市抗震弹塑性分析方法的流程框架,建立了多层钢框架结构的多自由度剪切模型。通过统计规范中的公式参数和文献中的钢框架推覆结果,对模型的周期、阻尼比、骨架线参数和滞回曲线参数进行了标定,并根据文献和美国HAZUS报告给出了多层钢框架结构的损伤判别准则。最后,分别使用文献中的试验结果和文献中设计实例的推覆分析结果对模型进行了验证。结果表明:(1)建立了多层钢框架结构的多自由度剪切模型并进行了参数标定,为区域震害模拟提供了可用模型;(2)对多层钢框架结构的损伤判别准则进行了标定,可以根据区域震害模拟结果评价其破坏状态;(3)在考虑骨架线参数不确定性的情况下,模型精度满足区域震害模拟的要求。

关键词：多层钢框架区域震害模拟多自由度剪切模型推覆分析

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考虑场地-城市效应的区域震害模拟案例分析

考虑场地-城市效应的区域震害模拟案例分析

第26届全国结构工程学术会议

作者：田源陆新征王刚许镇清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心土木工程安全与耐久教育部重点试验室清华大学土木工程系香港科技大学土木及环境工程学系北京科技大学土木与资源工程学院

区域震害分析是减轻城市震害损失的一个重要手段。然而,目前大多数的区域震害分析并没有考虑周围结构与土体之间的相互影响,即"场地-城市效应"。但是相关研究表明,"场地-城市效应"在区域地震分析中已经变得越来越重要。因此,本文基于开... 详细信息

区域震害分析是减轻城市震害损失的一个重要手段。然而,目前大多数的区域震害分析并没有考虑周围结构与土体之间的相互影响,即"场地-城市效应"。但是相关研究表明,"场地-城市效应"在区域地震分析中已经变得越来越重要。因此,本文基于开源程序SPEED软件进行开发,采用多自由度模型进行建筑的时程分析与模拟,进而研究了考虑"场地-城市效应"的区域震害模拟。本研究首先通过一组振动台试验的模拟,验证了该方法的可靠性。然后以清华园为例,进行了区域震害案例分析。计算结果表明,在该案例中,"场地-城市效应"的引入在整体上会降低建筑的动力响应,但是对于部分建筑反而会使响应增大,这与具体的地震动、场地以及建筑布置等均有复杂的关系。

关键词：区域震害模拟场地-城市效应多自由度模型 SPEED 时程分析

来源： cnki会议 cnki会议评论

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区域建筑震害模拟——以清华校园为例

地震工程与工程振动 2014年第S1期34卷 972-976页

作者：曾翔熊琛许镇陆新征清华大学土木工程系北京100084

在区域建筑震害模拟中采用剪切层模型与弹塑性时程分析,既可以考虑结构的高阶振型和地震动的特性,又不会导致巨大的计算量。"清华校园建筑震害预测程序"使用这种方法,可对清华校园在给定地震动下进行建筑震害模拟,并直观地显示结构各层... 详细信息

在区域建筑震害模拟中采用剪切层模型与弹塑性时程分析,既可以考虑结构的高阶振型和地震动的特性,又不会导致巨大的计算量。"清华校园建筑震害预测程序"使用这种方法,可对清华校园在给定地震动下进行建筑震害模拟,并直观地显示结构各层位移响应、各层破坏状态等震害模拟结果。使用普通个人计算机对619栋校园建筑进行震害模拟,总计算耗时仅有15秒。

关键词：区域震害模拟剪切层模型弹塑性时程分析震害模拟可视化震害预测程序

基于多源数据的村镇区域建筑震害模拟与评估研究

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基于多源数据的村镇区域建筑震害模拟与评估研究

作者：杨冬梅东南大学

学位级别：硕士

村镇建筑抗震能力普遍较低,属于我国建筑抗震设防的薄弱环节,尤其是砌体结构、生土结构和穿斗木结构三类典型村镇民居建筑在历次破坏性地震中都发生了严重的震害。建筑震害模拟是获知区域建筑总体抗震能力的有力手段,有利于开展区域防... 详细信息

村镇建筑抗震能力普遍较低,属于我国建筑抗震设防的薄弱环节,尤其是砌体结构、生土结构和穿斗木结构三类典型村镇民居建筑在历次破坏性地震中都发生了严重的震害。建筑震害模拟是获知区域建筑总体抗震能力的有力手段,有利于开展区域防震减灾工作,当前针对城市地区的建筑震害模拟研究已相对成熟,而关于村镇区域建筑震害模拟的相关研究较少,主要面临以下两个问题:其一是亟需建立村镇建筑抗震分析简化模型,既要准确反映各类结构的抗震受力变形行为,又要能适应区域大规模建筑高效计算分析的需求;其二是难以快速获取村镇区域海量建筑信息,村镇建筑大多未经正规的设计施工流程,通常较难直接获取抗震分析计算所需的相关信息。针对上述难点,本文开发了村镇区域建筑震害模拟与评估平台,可用于政府部门开展震前防灾规划和震后应急救援等工作。本文研究工作具体如下:(1)建立了砌体结构、生土结构和穿斗木结构三类典型村镇民居建筑的抗震分析简化力学模型,详细说明了各类结构的墙片恢复力模型关键参数计算方法、结构层间恢复力模型集成规则以及损伤判定准则;进一步调研了我国村镇建筑实际使用情况,并选取其中比例最高、最具代表性的砌体结构开展地震易损性分析,通过对比各模型的IDA曲线簇和不同破坏等级下的易损性曲线,研究了构造等级、材料强度以及建筑层数对砌体结构抗震性能的影响,为搭建村镇区域建筑震害模拟与评估平台奠定基础。(2)提出了基于多源数据的村镇建筑信息获取技术。利用无人机开展倾斜或者贴近摄影重建研究区域的实景三维模型,然后通过垂直投影变换、纹理映射等方法获取单体建筑外立面影像数据并提取建筑几何尺寸信息;通过大量搜集村镇建筑的影像数据,建立基于卷积神经网络的图像识别模型,实现了村镇建筑结构类型、建筑层数等基本信息的获取;最后,基于模糊推理理论和土木工程专业经验,建立了村镇建筑隐蔽信息模糊推理模型,通过输入易于获取的建造年代、经济收入指标即可得到村镇建筑的构造和材料信息,同时根据建筑地理位置和平面尺寸可以实现其墙体信息的获取。(3)基于村镇典型建筑结构抗震简化分析模型建立方法和建筑信息获取方法,本文开发了村镇区域建筑震害模拟与评估平台,可为村镇地区防震减灾提供参考。为了验证开发平台的适用性,对我国西南地区两个真实村镇开展了区域建筑震害模拟研究。首先基于两个村镇案例展示了平台在震后应急救援中的应用,给出了区域建筑破坏等级和可视化展示效果图,并统计分析了建筑层数和结构类型与区域建筑震害程度的关系;然后对其中一个村镇开展震害风险评估,通过计算区域平均震害指数期望值评估了该地在未来一定时期内的震害风险,展示了平台在震前防灾规划中的应用,进一步通过参数分析,讨论了构造等级和材料强度对区域震害风险的影响。

关键词：村镇建筑抗震分析简化模型建筑信息快速获取区域震害模拟震害风险评估

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区域建筑震害模拟方法分析对比

工程力学 2017年第B06期34卷 105-110,128页

作者：程庆乐曾翔熊琛许镇陆新征清华大学土木工程系清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084 北京科技大学土木工程系北京100083 土木工程安全与耐久教育部重点试验室清华大学土木工程系北京100084

地震灾害是我国城市安全的重要威胁,科学合理的城市区域建筑震害模拟对城市防震减灾的规划和应急预案的制定具有重要的参考意义。该文简单介绍了4种区域建筑震害分析方法(易损性矩阵方法、HAZUS方法、多层集中质量剪切(MCS)模型、多自由... 详细信息

地震灾害是我国城市安全的重要威胁,科学合理的城市区域建筑震害模拟对城市防震减灾的规划和应急预案的制定具有重要的参考意义。该文简单介绍了4种区域建筑震害分析方法(易损性矩阵方法、HAZUS方法、多层集中质量剪切(MCS)模型、多自由度(MDOF)剪切/弯剪模型),从典型建筑和具体区域算例的角度,对比了4种方法的预测结果,表明:1)MDOF剪切/弯剪模型对中低层建筑采用了基于中国建筑的参数标定,对于高层框剪结构考虑了弯曲变形,震害预测结果具有最佳的准确性。因此,对于中国城市区域建筑的震害预测,宜采用MDOF剪切/弯剪模型。2)相对于易损性矩阵方法,其他三种方法能更好地考虑目标区域建筑特异性。3)由于MCS模型采用HAZUS参数库进行参数标定,因此二者给出的震害结果大体相近。但MCS模型相对HAZUS方法,能更好地体现层数对结构抗侧特性(骨架线)的影响。该文的分析对比结果,可为区域震害预测研究提供参考。

关键词：区域震害模拟 HAZUS方法多层集中质量剪切模型弯剪耦合模型非线性时程分析

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区域建筑震害模拟方法分析对比

区域建筑震害模拟方法分析对比

龙头山镇建筑群精细化地震破坏模拟及震害风险评估

第25届全国结构工程学术会议

作者：程庆乐曾翔熊琛许镇陆新征清华大学土木工程系清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京科技大学土木工程系清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心

地震灾害是我国城市安全的重要威胁,科学合理的城市区域建筑震害模拟对城市防震减灾的规划和应急预案的制定具有重要的参考意义。本文简单介绍了四种区域建筑震害分析方法（易损性矩阵方法、HAZUS方法、多层集中质量剪切（MCS）模型、... 详细信息

地震灾害是我国城市安全的重要威胁,科学合理的城市区域建筑震害模拟对城市防震减灾的规划和应急预案的制定具有重要的参考意义。本文简单介绍了四种区域建筑震害分析方法（易损性矩阵方法、HAZUS方法、多层集中质量剪切（MCS）模型、多自由度（MDOF）剪切/弯剪模型）,从典型建筑和具体区域算例的角度,对比了四种方法的预测结果,表明:1)MDOF剪切/弯剪模型对中低层建筑采用了基于中国建筑的参数标定,对于高层框剪结构考虑了弯曲变形,震害预测结果具有最佳的准确性。因此,对于中国城市区域建筑的震害预测,宜采用MDOF剪切/弯剪模型。2)相对于易损性矩阵方法,其他三种方法能更好地考虑目标区域建筑特异性。（3）由于MCS模型采用HAZUS参数库进行参数标定,因此二者给出的震害结果大体相近。但MCS模型相对HAZUS方法,能更好地体现层数对结构抗侧特性（骨架线）的影响。本文的分析对比结果,可为区域震害预测研究提供参考。

关键词：区域震害模拟 HAZUS方法多层集中质量剪切模型弯剪耦合模型非线性时程分析

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龙头山镇建筑群精细化地震破坏模拟及震害风险评估

作者：刘雪艳中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

房屋既是人类活动的主要载体,也是民众资产的重要组成部分。地震作用下房屋的破坏或倒塌威胁着生命与财产安全,甚至造成难以挽回的损失。从区域角度,对单体建筑和建筑群的震害风险进行研究,对防震减灾工作具有重要参考意义。随着计算科... 详细信息

房屋既是人类活动的主要载体,也是民众资产的重要组成部分。地震作用下房屋的破坏或倒塌威胁着生命与财产安全,甚至造成难以挽回的损失。从区域角度,对单体建筑和建筑群的震害风险进行研究,对防震减灾工作具有重要参考意义。随着计算科学与仿真技术的发展,逐渐形成了一系列区域层次精细化仿真方法,而由于区域层次震害验证困难、缺乏与精细化仿真模型配套的风险评估方法与指标等原因,影响了精细化仿真方法在区域风险评估中的应用。为此,本文对鲁甸地震中龙头山镇的震害资料进行收集整理,用于验证精细化仿真方法的有效性;研究了基于精细化仿真模型的单体建筑与建筑群震害风险评估方法,并以龙头山镇龙泉社区的建筑群为研究对象进行了算例分析。本文的主要工作及成果包括:(1)搜集整理了鲁甸地震中龙头山镇的震害照片、数据以及相关文献,建立了龙头山镇每栋建筑的基本信息,统计分析各种结构类型、建筑层数、损伤等级对应建筑的数量比例,分析了建筑群震害分布特征。(2)采用精细化仿真方法再现了鲁甸地震中龙头山镇建筑群的损伤情况,对精细化仿真方法的合理性与准确性进行了分析与验证,进一步根据震害结果最接近的原则,标定出无实测地震动记录区域的可能地震动幅值。(3)建立了基于精细化仿真方法的震害风险分析方法及其风险评估指标,提出震害风险等级划分标准。通过算例研究,给出了鲁甸地震前的龙头山镇龙泉社区的震害风险分析。(4)以龙头山镇为例,采用参数分析方法,探讨了提升房屋的抗震设防水准和改造非抗震房屋两种措施对区域地震灾害风险的影响。

关键词：鲁甸地震精细化仿真模型区域震害模拟建筑震害风险

采用城市抗震动力弹塑性分析方法预测唐山市区建筑震害

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采用城市抗震动力弹塑性分析方法预测唐山市区建筑震害