基于实测地震动的近实时震损评价方法研究

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地震不仅会造成大量的建筑破坏,还会引发地震滑坡和余震等一系列次生灾害,对人类的生命财产安全造成了严重威胁。进行科学合理的近实时震害评估可以为震后应急救援提供重要的参考信息,是降低地震造成的人员伤亡和经济损失的有效手段。本文基于实测地震动,针对近实时震害评估中的关键问题:地震动输入和建筑震害、地震滑坡以及主余震对区域建筑影响的评估开展了深入研究,主要工作内容如下:(1)提出了近实时多尺度震害分析框架。该框架基于实测地震动,包括多详细程度的建筑震害评估模块和次生灾害评估模块,并基于该框架分析了不同详细程度建筑承灾体数据对震害结果的影响。用户可以根据数据详细程度、计算能力和分析时限要求选择合适层级的方法开展近实时震害评估。(2)针对地震输入,基于有限强震台站实测地震动和连续小波变换方法,提出了区域地震动时程场模拟方法。采用反应谱误差作为地震动误差评价指标,分析了场地类别、台站距离和高程因素对反应谱误差的影响,建立了反应谱误差与建筑震害误差之间的关系,分析了该方法的适用条件。通过1679年三河-平谷地震和Hayward断层7.0级模拟地震情境,对该方法的准确性进行了验证。对于不满足适用条件的位置,本研究建议采用修正地震动预测方程的方法确定该处反应谱。(3)基于实测地震动和城市抗震弹塑性分析方法,提出了近实时建筑震害分析方法,构建了不同区域的建筑承灾体数据库,并开发了相应的震害速报系统RED-ACT,该方法在国内外多次地震中得到成功应用。通过典型地震案例,对该方法的准确性和可靠性进行了说明。(4)建立了全球GLi M岩性数据和工程岩体的力学性质的对应关系,基于实测地震动时程和Newmark刚体滑块法,提出了近实时地震滑坡预测方法。通过对比Newmark位移公式与Newmark刚体滑块法计算结果,说明了基于地震动时程分析的必要性。通过与实际地震的对比,验证了所提出方法的可靠性和合理性。(5)提出了面向余震多目标参数的主余震序列构造方法,结合城市抗震弹塑性分析方法,提出了主余震作用下区域建筑震害分析方法。通过与实测结果、文献计算结果和精细有限元分析结果的对比验证了该方法的准确性。以龙头山镇遭遇2014年鲁甸地震后的主余震情境为例,对所提出的方法的特点进行了说明。
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