基于功能需求导向的城市综合体震后修复路径优化方法

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随着我国经济的快速发展,城市密集程度不断提高,出现了包括土地紧缺在内的一系列城市问题。为缓解用地紧张、提高建筑使用效率,一种集地铁、住宅、办公等多种城市功能于一体的新形式建筑——城市综合体不断涌现。作为城市地标性建筑,地震作用下综合体功能失效将对城市区域功能的正常运转产生重大影响。建筑震后修复期望综合体内部重要功能优先、快速恢复并投入使用,在震后修复资源有限的前提下,修复路径是决定建筑功能恢复速度的主要因素。因此,合理规划城市综合体震后修复路径是满足此类结构震后功能需求的关键。既有研究中建筑震后多采取自下而上的修复路径,对于具有复杂系统、多功能的城市综合体,一般的修复方式通常未考虑震后功能需求。基于此,本文以城市综合体为研究对象,提出了一种基于功能需求导向的城市综合体震后修复路径优化方法。研究内容如下:(1)总结了城市综合体的功能组成及功能相关性特点,将不同功能区内部具有功能相关关系的构件定义为功能相关性构件,从功能相关性角度分析了导致构件功能损失的原因及功能相关性对功能需求与修复路径优化的影响,作为进一步开展震后修复路径优化的基础。(2)根据城市综合体内部的功能相关性特点,建立了基于故障树的功能损失分析模型,并以此为基础结合建筑功能区划分功能修复单元。在功能修复单元内部开展修复工作可实现有针对性的功能修复,确保功能修复后立即投入使用,满足重要功能的使用性要求,在震后修复路径优化过程中起着关键作用。(3)以各功能的期望修复时间作为功能需求目标,对比功能修复单元的实际修复时间,提出了功能需求目标完成率指标;在此基础上以最大化功能需求目标完成率作为优化目标,综合考虑非结构构件逻辑修复顺序及修复工人数约束条件,建立了震后修复路径优化模型,结合遗传算法开展算法设计,提出了城市综合体震后修复路径优化方法。(4)将上述方法应用于某城市综合体震后修复路径优化,结果表明:对比REDi方法,本文方法可有效缩短算例建筑震后重要功能的修复时间及建筑总修复时间,高效完成功能需求目标,使重要功能优先、快速恢复并立即投入使用。方法虽围绕城市综合体,实际上对于功能多样、复杂、大体量的建筑均适用。
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