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技术周刊 | 韧性评价-什么是抗震韧性?

结构先声  · 公众号  ·  · 2025-01-03 17:00

正文

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1、抗震韧性

韧性(resilience)又称为可恢复性,用以描述系统在受到干扰后维持与恢复原有功能的能力。建筑抗震韧性是指建筑在遭受地震作用后,其维持和回复原有建筑功能的能力。

随着结构抗震减震理论、计算分析等方面的发展,逐渐形成了成熟的抗震设计方法,经过系统抗震设计的建筑基本能够承受强烈地震而不倒塌。但其结构和非结构构件的严重破坏将使建筑功能不能在震后很快得到恢复,甚至需要拆除重建,造成巨大的经济损失。2011年新西兰基督城地震,该市最高的50栋建筑中有37栋因损伤严重没有修复价值而被拆除。

基督城地震(红色为震后拆除建筑)


建筑抗震韧性评价着眼于建筑功能的维持和恢复,如下图所示建立地震作用下建筑功能时间变化曲线。地震发生前(Before earthquake,BE点前)建筑处于正常使用状态,建筑功能为100%;地震发生过程中(BE~AE段),建筑在地震作用下的变形反应可能导致结构构件或建筑设备损坏和人员伤亡,建筑丧失部分或全部正常使用功能,地震结束后(After earthquake,AE点)建筑功能处于最低点;地震发生后对建筑进行损失评估并修复,建筑功能逐渐恢复。

地震作用下建筑物功能变化曲线


建筑抗震韧性评价是基于建筑在地震发生过程中和之后整个地震作用全过程的评价方法。在地震发生中,关注建筑中生命安全性问题;在基本功能恢复阶段,关注建筑功能恢复时间问题;在功能完全恢复阶段,关注建筑修复的经济性问题。

建筑抗震韧性评价指标



2、研究背景

美国联邦应急管理署(FEMA, Federal Emergency Management Agency)发布了FEMA P-58报告,提出了基于全概率理论的建筑抗震性能的评价方法,明确了修复费用、修复时间、人员伤亡、环境影响等衡量标准的计算方法,并配套开发了相应的计算工具PACT,给出了常用建筑构件的易损性数据库。

2013年,奥雅纳工程咨询有限公司在FEMA P-58的基础上发布了REDi(Resilience-based Earthquake Design initiative for the next generation of buildings,新一代基于韧性的建筑抗震设计指南)评价体系,该系统建立了包括4个维度、52个指标的评价体系,并首次提出3级韧性分级标准。

抗震韧性评价标准


2020年3月,住房和城乡建设部发布了国家标准GB/T38591-2020《建筑抗震韧性评价标准》,提出了适应我国建筑实情的韧性指标计算方法,建立了与我国抗震设防标准体系相适应的韧性指标评价体系,提出从建筑修复费用、建筑修复时间和人员伤亡三个角度出发的三星制韧性分级标准,引导社会相关行业主动提高建筑抗震韧性。

《建筑抗震韧性评价标准》GB/T38591-2020

抗震韧性计算流程



3、SAUSG-RES

SAUSG团队2022年发布基于国家标准的建筑抗震韧性评价软件SAUSG-RES(Resilience Evaluation Software),可帮助用户一键实现建筑结构抗震韧性评价。该软件包含模型数据系统、图形显示系统、有限元分析系统、韧性评价系统等模块,可快速进行建筑模型建立、弹塑性计算和建筑抗震韧性计算,并生成韧性评价报告,操作简便,结果丰富。同时,SAUSG系列软件减隔震、加固等模块均支持一键调用SASUSG-RES模块快速实现减隔震和加固结构的韧性评价。

SASUG-RES抗震韧性评价结果


在国内外,建筑韧性设计还是新生事物,诸多评价准则、非结构构件易损性参数和韧性评价算法还有待进一步发展完善,还有待进一步在工程应用中积累经验。本公众号后续将陆续对抗震韧性评价相关原理和应用进行介绍,欢迎评论区留言,提出疑问,我们将在后续的文章中进行详细介绍。


参考文献

[1] HOLLING C S. Resilience and stability of ecological systems[J]. Ecology, Evolution and Systematics,1973,4(4):1-23.

[2] 申洲洋,潘鹏,黄世敏.基于抗震设防的建筑抗震韧性评价方法[C]//第十六届高层建筑抗震技术交流会.合肥: 中国建筑学会抗震防灾分会高层建筑抗震专业委员会,2017:1-6.

[3] 任军宇,潘鹏,王涛,等.GB/T38591-2020《建筑抗震韧性评价标准》解读[J].建筑结构学报,2021,42(1):48-56.

[4] 潘鹏,文力航,申洲洋等. 建筑抗震韧性评价系统的设计与开发[J]. 工程建设标准化 2021,5:15-21.

[5] WIKIPEDIA Contributors. List of tallest buildings in Christchurch. Wikipedia, The Free Encyclopedia,. Floride: Wikimedia Foundation, Inc. [R/OL][2019-06-16] https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_tallest_buildings_in_Christchurch.

[6] FEMA. Seismic performance assessment of buildings: Volume 1-Methodology, Second Edition: FEMA P-58 [S]. Washington DC: Federal Emergency Management Agency, 2018.

[7] ALMUFTI I, WILLFORD M. REDi rating system: resilience-based earthquake design initiative for the next generation of buildings[R]. London: Arup, 2013.

[8] 建筑抗震韧性评价标准: GB /T 38591-2020[S].北京:中国标准出版社,2020.(Standard for seismic resilience assessment of buildings: GB/T38591-2020[S]. Beijing: Standards Press of China, 2020.( in Chinese) )

[9] 住房和城乡建设部标准定额研究所.城市工程系统抗震韧性评价导则. 中国建筑工业出版社.北京2021.

[10] 技术周刊 | 建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES正式发布


供稿丨 贾苏 审稿丨 侯晓武、刘孝国

编辑丨 王蕊 责编丨 张跃飞


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