基于全寿命费用的中小学校舍抗震性能评估

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按照教育部和城乡建设部“关于做好学校校舍抗震安全排查及有关事项的通知”,各地自2009年起,陆续开展了对中小学校舍的抗震鉴定和加固。但目前的抗震性能鉴定主要依据专家经验并结合当地情况,给出“维修、加固、改变用途或更新”这四级标准。这样定性的抗震能力评价对业主而言太过笼统,也不利于政府进行准确合理地决策。因此,本文针对这种情况,提出了一种基于全寿命费用的抗震性能评估方法,对中小学校舍的抗震性能进行评估,该方法可直观且定量地评估中小学校舍的抗震能力,以合理进行建筑物加固和维修决策。本研究主要包括以下内容:(1)构建了一种基于全寿命费用的抗震性能指标,综合考虑使用功能、抗震设防烈度、结构的不规则程度、造价、震后损失及修复费用等综合因素,引入经济学中投资风险系数的概念,将建筑物的抗震能力系数表示为震后预期损失与建筑物全寿命费用的函数,定量地对中小学校舍建筑进行抗震性能评定。(2)给出一种精确的基于全寿命费用的建筑物抗震性能评估方法。采用增量动力分析(IDA)方法得到结构易损性曲线并拟合为易损性函数,代入不同地震强度,得到结构的条件失效概率,利用建筑物全寿命费用计算公式,得到结构的震后预期损失和全寿命费用,由此求出结构基于全寿命费用的抗震能力系数。选取两个典型的中小学校舍,用Opensees进行有限元建模和动力分析,对比了用本文方法得到的建筑物抗震能力评估结果和IDA方法得到的结果,说明本文提出的方法评估结果准确且直观,便于业主直接进行维修加固决策。(3)对一些设计资料不全、不便于进行详细动力分析的建筑物,给出一种近似的基于全寿命费用的抗震能力评估方法。针对中小学校舍常见的砌体结构和框架结构,分别建立震害预测分析的BP神经网络,利用已有震害资料对BP神经网络进行训练,得到建筑物震害等级及失效概率,将此结果代入全寿命费用计算公式,得到基于全寿命费用的抗震能力系数。选取两栋实际的校舍建筑,利用这种简化的方式计算抗震能力系数,将两栋建筑抗震性能的评估与抗震鉴定报告的结果进行对比,结果显示,该方法准确可行。
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