随着地震工程学的发展和社会经济水平的提升,建筑抗震设防要求正在从保证基本的生命安全,向保证生命和财产双安全转变,向目标更高的保证功能安全转变;由传统的"小震不坏、中震可修、大震不倒",向"小震完好、中震不坏、大震可修、超大震不倒"转变,向基于性能以及基于韧性的抗震设计转变.但对于特殊设防类及重点设防类的重要建筑,其地震安全性及韧性水平到底如何,最终提高到什么水平才能满足经济发展对于地震安全性及韧性的诉求,需要一个客观的评价标准和技术体系.因此,迫切需要建立重要建筑地震安全性水平及韧性水平的评价方法,实现对地震安全性及韧性的科学评价和把握,为从根本上提升我国的整体防震减灾能力提供方法和依据.基于此,本论文在现有研究成果的基础上,对重要建筑地震安全性及韧性评价方法进行了初步研究,主要研究内容及成果如下:(1)综述了课题相关研究现状,包括韧性抗震理论及方法的提出和发展、结构系统和非结构系统的韧性抗震研究进展等,为后文研究提供了理论基础.(2)研究了重要建筑典型非结构系统的地震易损性.通过文献统计、数值模拟和地震模拟补充试验相结合的方法,系统研究了加速度敏感型、位移敏感型以及混合敏感型建筑非结构构件地震易损性,给出了相应的易损性曲线.其中,重点针对加速度敏感型非结构系统中的库藏文物柜,设计了一种以硅胶阻尼器为核心的减震装置,通过数值模拟和试验验证方式,对有无减震装置的文物柜进行了抗震性能及地震易损性研究,验证了减震装置的有效性以及地震易损性结果的可靠性.(3)提出了重要建筑地震安全性评价方法.从地震安全性的定义、等级划分标准、评价指标及评价流程等方面进行了研究,基于地震易损性分析方法,提出了结构系统及非结构系统损伤指数、地震安全性指数的简化计算方法,分析了地震安全性指数与地震安全性等级的对应关系,建立了重要建筑地震安全性评价方法. (4)提出了重要建筑地震韧性评价方法.从地震韧性的定义、等级划分标准、评价指标及评价流程等方面进行了研究,基于地震安全性评价方法,研究了损伤指数与功能损失之间的关系,给出了功能损失、恢复时间的简化计算方法,分析了恢复时间与地震韧性等级的对应关系,给出了建筑震后功能恢复曲线,建立了重要建筑地震韧性评价方法.(5)以重要建筑中的医疗建筑、核岛厂房建筑为例,分别对采用传统抗震方案、隔震方案的两种算例进行了地震安全性及韧性分析,验证了所提评价方法的合理性和可行性,分析了隔震技术对提升建筑地震安全性及韧性水平的有效性.对于医疗建筑案例,分别对采用传统抗震结构方案及叠层橡胶支座隔震结构方案的医院住院综合楼建筑进行了Ⅷ 度多遇、设防及罕遇地震水准下的地震安全性及韧性评价.评价结果表明,采用隔震技术可有效提高医疗建筑的地震安全性及韧性水平,提高震后恢复速度,证明了隔震技术在抗震减灾领域的优势及推广隔震技术的必要性.对于核电建筑案例,分别对采用传统抗震结构方案、多铅芯橡胶支座(MLRB)隔震结构方案及摩擦滑动支座(EQS)隔震结构方案的APR1400压水堆核电厂建筑进行了OBE(0.5g)级、SSE(0.835g)级地震水准下的地震安全性及韧性评价.评价结果表明,合理采用隔震技术可以有效提高核电建筑的地震安全性及韧性水平,提高整体抗震减灾能力,但在实际应用前必须谨慎论证评估,考虑隔震技术可能带来的问题和风险.
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