浅析土木工程结构地震易损性的有效性研究

浅析土木工程结构地震易损性的有效性研究

韦柳妹

身份证号码：45022219860831xxxx

摘要：土木工程结构的地震易损性分析是土木工程项目在结构损失分析中最重要的一部分，在结构损失分析中处于核心地位，是工程项目设计、优化的关键环节。本文结合地震易损性、国内国外的研究、发展趋势进行了详细的分析。

关键词：土木工程；地震；易损性；研究

地震易损性是指在不同的地震强度下土木工程结构被破坏的概率，它能从概率的层面反映工程结构的抗震性能，较为客观地反映了地震与工程结构二者之间的关系，在土木工程中能为人们更好的防范地震带来的危害。因此，土木工程项目的地震易损性成为了人们关注的焦点问题，对于地震易损性的研究进展也须引起相关专家和学者的重视。

1土木工程结构地震易损性概述

所谓地震易损性，是说在强度不同的地震作用下，土木工程结构可能发生的破坏状态，以及这种情况发生的概率。它是从概率的层面对地震发生机率、强度和土木工程破坏程度之间的关系进行宏观的预测，成为土木工程施工单位和地震工程研究界研究的重点问题。最早提出地震工程和抗震设计的是美国，美国的太平洋地震工程研究中心提出了供统一分析的地震参数和破坏参数等地震破坏指标，使地震易损性分析的研究进入到一个新阶段。用这种地震易损性分析方法只需要将工程需求参数输入进地震易损性的计算函数中去，就可以推断地震对土木工程破坏的参数和概率，使对地震易损性的分析更加的规范化与科学化。

土木工程的地震易损性分析是土木工程建设在设计、规划时的重要研究内容，在工程结构风险分析和地震损失概率分析方面能够发挥重要的推测作用，从而为土木工程项目的设计和施工提供数据支持。这是对工程项目负责也是对人民的生命财产安全负责，需要进行深入的理论与应用研究。通过这些系统性的研究工作来确保工程项目的安全，保障工程项目的顺利开展。

2地震易损性的国外研究概况

国外较早地开始了对土木工程结构的地震易损性进行研究。他们意识到地震会对土木工程项目以及人民的生命财产安全带来巨大的安全隐患。因此，国外的工业发达国家很早就开始了对地震易损性的研究，如美国的Ghiocel对美国东部的核电站进行结构分析，对工程的地震反应和易损性进行了分析与评定。Ozaki对日本的核反应堆所在的建筑也进行了结构分析，根据其核反应堆建筑的地震易损性指数，考虑了工程项目的非线性特征和结构变异特征。一位美籍华人黄洪谋也对地震易损性如何更好地运用到电力系统工程建设中去进行了分析与研究，并将其研究成果推广、应用到电力变电站等设备中去，对电力系统中的设备和建筑进行安全评定，以确保电力工程的安全性与可靠性。

此外，在软件的开发上，美国也率先推出了HAZUS软件，通过这种地震易损性分析软件，美国可以在对土木工程项目的研究成果的基础上，对地震给工程项目带来的破坏进行估计和预测，采用性能设计的方法根据软件所得出的数据进行能力谱绘制，计算地震所带来的连锁反应，以地震易损性曲线的方式来反映建筑物的抗震性。

人们在对地震易损性进行分析时，常常用两种易损性曲线来表示，即经验易损性曲线和理论易损性曲线，不同的研究者根据不同的研究方向和具体工程项目的建设情况来选择不同的易损性曲线。经验性曲线在这两种曲线当中是一种可信度较高的地震易损性曲线，因为它使用的数据来源于以往地震所造成的危害情况和具体的动参数，对这些实际的数据进行统计分析，以此来得出较为真实可信的数据指标。但经验性曲线也有其自身的局限，因为地震所造成的危害会因为客观环境的不同而有所不同，如在不同的地震环境、场地和工程结构中，地震所打来的危害都是不一样的，因此，这种地震经验易损性曲线没有其广泛的推广意义，再加上其需要具体的数据分析，人们在获得这些数据时会有很大的难度。这些都限制了经验易损性曲线的推广使用，需要做进一步的改善。

除了经验易损性曲线之外，理论易损性曲线也是地震易损性分析中的一种重要参照曲线。采用理论易损性曲线研究地震的易损性通常要从地震的相应分析数据入手，采用反应谱、静力、时程分析等分析方法，对地震易损性进行系统的分析与评估。同样，理论易损性分析也可以采用不同的分析与研究方法，如MonteCarfo模拟法，但这种方法需要较长的运算时间，为此Fukushima提出了一种更为方便、快捷的分析方法，即评估结构响应的分析方法，这种方法通过振动理论来对土木工程的易损性进行分析，在一个频域内，它所得出的结果是准确可靠的。

3地震易损性的国内研究概况

与国外的土木工程结构地震易损性的研究相比，我国在地震易损性研究方面起步较晚，主要是对土木工程结构的地震易损性进行经验性曲线分析。经验性分析的对象是一些群体性的房屋建筑，对这些群体性的房屋建筑进行震害预测。我国最早对土木工程项目的地震易损性进行研究的学者是尹之潜教授，尹教授在地震风险分析和震害预测方面都开展了大量的研究工作，取得了很大的研究成果。其研究结论是建立在大量真实的震害数据的基础上得出来的，并根据其实验数据分析了地震强度与土木工程结构破坏度之间的关系，对多种土木工程结构进行了系统的分析与研究，如砖砌体建筑、工厂的排架结构、混凝土结构，并分别根据这些结构的不同特点进行了有针对性的地震易损性分析，在地震危险性分析、地震易损性分析和震灾评估等方面都取得了重大的成就，得出了较为系统和完整了土木工程地质易损性研究结论与成果，起到了很好的震灾预测的实际效果。此外，尹教授还通过与国外专家者之间的相互学习、相互交流，并系统学习了美国斯坦福大学的地震易损性分析相关方面的课程，开发了对地震震灾进行系统预测的PDSMSMB-1地震易损性预测系统，大大加快了我国在地震易损性分析方面的研究进展。

4目前地震易损性研究方面的问题与发展趋势

4.1地震易损性研究存在的问题针对目前国内外对地震易损性分析的研究现状，在地震易损性分析领域还存在着很多问题，如输入参数、破坏准则、分析类型、分析方法等方面都存在着很多问题。具体说来，在输入参数上分析地震易损性方面我国还没有取得相关的理论研究成果，并在易损性的分析上面过于依赖地震动输入，仅仅用一个物理量来描述地震易损性显然不可行，只能用多物理量来解决。在破坏准则方面，不同的破坏准则会带来不同的数据分析结果，通过不同的破坏准则计算出来的数据会有很大的差别，对于这种差别很大的情况人们显得无所适从。

4.2地震易损性研究的发展趋势

4.2.1两种地震易损性分析法的发展方向目前国内外对于结构地震易损性的分析是基于经验分析法和理论分析法这两种方法的研究成果之上发展起来的。对于经验易损性分析方法，在分析的准确性与可靠性方面有其无可替代的重要作用，是目前土木工程结构地震易损性分析的重要方法。理论易损性分析方法可以通过比较相关的数值，对地震与土木工程破坏之间的关系进行分析和统计，进而对工程的抗震性进行评价。但这两种方法又都有其局限性，因此，优化目前的易损性分析方法是土木工程结构地震易损性研究的未来发展方向。

4.2.2经验与理论相结合的易损性分析方法经验与理论结合的分析方法能够充分利用两种分析方法的优点，尽可能地将所有的地震破坏因素都考虑在内，并且采用理论分析与经验分析相结合的方式来分析工程的地震易损性，具有精确性和可靠性高的优点，并能够对收集到的资料进行排序，详细地为人们提供地震易损性的分析结果，对建筑物的易损性进行系统、完整的分析，满足人们对地震易损性的详细程度和精确度方面的要求，是未来地震易损性研究分析的主要发展方向。

参考文献：

[1]于晓辉，吕大刚，王光远.土木工程结构地震易损性分析的研究进展[J].地震工程与工程震动，2009（14）.

[2]吕大刚，宋鹏彦，于晓辉.土木工程结构抗震可靠度理论的研究与进展[J].哈尔滨工业大学学报，2009（14）.