地震-海啸连续作用下RC框架结构易损性及经济损失研究

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我国发生海啸概率较小,主要集中在东南沿海地震带附近,该地区城市有可能受到地震及其诱发海啸灾害的连续破坏,造成巨大的经济损失。我国设计规范仅考虑了地震作用,并未考虑地震所致海啸作用对于结构的影响。灾后调查表明,震损结构在海啸作用下会受到严重破坏甚至倒塌。因此进行地震海啸连续作用下结构响应分析,进一步评估位于地震灾害和海啸灾害风险交叉区域的建筑物总损失,具有重要现实意义,有助于实现沿海地区防灾减灾的目标。本文的主要研究内容是对RC框架结构进行地震海啸连续作用后的结构响应分析、联合易损性分析及损失评估,具体研究内容为:(1)确定了海啸作用的计算方法并提出了地震海啸连续作用下非线性反应分析流程。其中,地震作用采用动力时程分析方法,海啸作用采用非线性静力推覆分析方法。通过Open Sees有限元分析软件建立了4层、8层以及12层钢筋混凝土框架模型进行结构反应分析,进一步分析了地震强度、海啸淹没深度、海啸流速、结构开洞率的变化对结构响应的影响。(2)通过增量动力分析方法,选择地震作用的谱加速度以及海啸作用的淹没深度和流速作为强度指标,以最大层间位移角为需求参数,进行了地震海啸连续作用下结构联合易损性的分析。结果表明随着流速或淹没深度的增加,结构达到极限状态的超越概率增大,抗倒塌能力减弱。当经历淹没深度为2m的海啸作用时,4层结构倒塌概率增加了11.7%。同时,当淹没深度较小时结构对地震强度非常敏感,而当淹没深度增大时敏感性程度会有所降低。(3)通过FEMA P-58提供的基于概率的损失评估方法,利用PACT软件,充分考虑结构构件以及非结构构件的不确定性,进行地震海啸连续作用下基于概率的结构损失评估,比较了不同强度指标的地震海啸连续作用下结构的修复费用、修复时间以及人员伤亡。
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