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我国是全球受地震灾害影响十分严重的国家之一,随着我国社会经济的迅猛发展和人民生活水平的逐步提高,构建科学的安全保障型城市成为大势所趋。城市灾害风险评估是城市防灾空间布局与抗震防灾规划管控的关键环节,也是城市重要建筑物系统功能保障与优化选址决策的基础。同时地震经验表明,合理完善的城市防灾空间布局是有效减轻地震灾害的重要手段,通过科学得当的灾害风险评估可以提高城市防灾空间布局的科学性,为城市建设用地的选择和重要建筑物的布局提供决策依据。 目前,城市灾害风险与城市防灾空间布局还缺乏合理衔接,对考虑地震环境时多个建筑物及其系统的合理抗震防灾布局、城市震后功能与系统稳定性的保障等问题还有待深入研究。基于此,本文针对影响地震灾害风险及其损失的各因素特征以及城市防灾空间布局的要求,以可靠性理论、不确定性理论等为基础,构建了城市灾害一致性风险评估体系,并深化城市抗震防灾规划工作内容,依次研究评估模型在城区重要建筑物系统、城市重大危险源和场地地震破坏效应中的应用。论文开展了以下几个方面的研究: (1)提出一种从不确定性角度入手的城市灾害风险评估方法——一致性风险评估体系。在分析城市地震灾害风险、可接受风险水准和我国抗震设防标准的相关概念和发展现状的基础上,指出考虑城市布局和建筑物选址时城市灾害风险存在不均衡的情况,基于此,阐述了一致性风险评估体系的必要性,及其相关概念、原则和实现方法,并论述了构建的合理性。 (2)基于一致性风险理论,建立了地震风险场的建筑物系统失效概率模型。进行了城市风险的空间相关性分析,考虑城市防灾空间设施布局的地震影响,指出重要建筑物的备份与优选对城市风险管控的重要意义;在地震危险性、承灾体易损性和地震动衰减的基本理论及其相互联系解析的基础上,基于概率理论,从评估机理入手,建立了基于可靠性理论的、基于系统功能损失和经济损失的失效模型,为防灾空间的合理布局提供依据。 (3)建立了基于一致性风险模型的系统失效概率与功能保障的多目标函数优化模型。重点研究了重要建筑物系统备份、灾害应急保障体系功能损失等问题,以某城市为例,验证了多目标函数模型的合理性和实用性;同时,分析了系统经济损失与建筑物选址的关系,给出了基于一致性风险的系统选址与布局的比选建议;对影响系统失效概率和经济损失的若干参数进行了敏感性分析,得到了相应的规律。 (4)构建了基于一致性风险的城市重大危险源风险控制区理论。研究了区域重大危险源建设布局对城市层面风险的微观影响,按照不同规模灾害影响要达到的统一保证概率而划分城市为不同的规模和区域;提出了一种综合描述近场和远场冲击波超压峰值与比例距离关系的表达式,综合考虑承灾体系统,空间和环境三者相互关联及因果反馈,以不确定性角度评价了风险与布局的关系;以天津港爆炸为例验证模型的实用性,并进一步推导出重大危险源下的系统可靠性评价方法,且提出了一种玻璃在爆炸荷载作用下的失效标准。 (5)根据一致性风险理论,建立了概率性地震滑坡危险性分析模型。论文分析了地震滑坡危险性评估方法的研究现状,选用Newmark累积位移法并将系统可靠度的概念引入滑坡危险性评估之中,选取某地对模型进行了应用举例;同时,提出概率性地震滑坡经济损失评估的简化方法,为开展地震滑坡灾害的风险评价工作提供科学依据;最后提出了一种基于证据理论和熵权灰色关联的地震滑坡危险性分析方法,该方法可靠合理,能满足抗震防灾规划要求。