基于模糊数学理论的古建筑震后评估方法研究

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作为东方建筑的代表——我国古建筑蕴藏着丰富的历史价值、文化价值和科学价值,具有不可替代性。现存的古建筑由于数百年来各种复杂因素的影响,其抗震性能已经有所下降,在地震中易遭受破坏。而对于破坏程度的评估便显得尤为重要。因为只有准确的震后评估才能为合理、经济的维修加固提供依据。特别是汶川地震和芦山地震发生后,数量庞大的古建筑受到不同程度的损伤,急需进行震后评估,因此研究古建筑震后评估方法具有重要意义。本文基于模糊数学的相关理论,分别对木结构古建筑和砖石结构古建筑的震后评估方法进行了探讨,主要研究内容和成果如下:(1)选取古建筑地基、基础与上部结构三部分多个评价指标作为评价因子,并将古建筑的震后破坏等级、评价等级和维修等级进行了相关对应划分,结合模糊数学相关理论,提出适合于古建筑震后评价的模糊数学通用评估方法。(2)在古建筑通用评估模型的基础上,考虑木结构古建筑的震后破坏特点和主要力学性能,提取出影响震后评估的十一项指标作为评价因子,用隶属函数描述评定等级,采用改进的层次分析法和类比法确定相关权重,对结果进行综合评判,从而建立了木结构古建筑震后模糊综合评估方法。以青城山黄帝殿为例,建立有限元模型进行非线性分析,并与实际震害相结合,证明了木结构古建筑模糊综合评估法的适用性。将模糊综合评估法和概率评价法得到的黄帝殿评估结果进行对比,结果表明:两种评价方法都采用了概率原理,结果准确连续,避免了跳跃性。但是概率评价法由于没有对指标假设进行修正;指标的选取并不全面等因素的影响,其评价结果有失偏颇。相反,模糊综合评价法因其层次分明、结果准确,更易于应用到实际工程中。(3)根据古建筑震后通用评估模型,结合砖石结构古建筑的震后破坏特点和主要力学性能,提出了与木结构古建筑类似的震后模糊综合评估法。通过建立陈宅碉楼有限元模型进行线性分析,并与实际震害相结合,证明了砖石结构古建筑模糊综合评估法的适用性。同时,将模糊综合评估法和集对分析评价法得到的碉楼评估结果对比,结果表明:模糊综合评估法的准确性更高,其在砖石结构古建筑震后评估中具有更大的优势。
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