交通阻滞影响下区域建筑震后功能恢复能力评估

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各项工程设施是保障区域功能正常运转的载体,它们在地震作用下除了自身损毁所造成的经济损失之外,还会造成所在区域功能瘫痪,进而导致人们的各类生产活动及经济活动被迫停止。而且,区域各项工程之间还存在着复杂的耦合关系,震后一旦某一环节出现问题,必然会造成一系列连锁反应、带来更多的经济损失,在恢复至正常状态时也就需要更长的恢复时间。工程设施功能恢复能力的准确评估作为抗震韧性研究的重要内容,可为其在遭受地震后的结构损伤、功能损失和功能恢复做出综合性评价,实现从结构安全到系统功能的全面评估。区域建筑是人们赖以生存的关键工程设施,也是地震灾害的主要承灾体,其震后功能恢复能力是维持区域功能、减少地震损失和缩短恢复时间的重要保障,但区域建筑的震后功能恢复不仅与建筑物破坏程度有关,还依赖于交通系统的阻滞程度,以往针对建筑的功能恢复能力评估尚未考虑交通修复对建筑功能恢复的延时影响。本文以区域建筑为研究对象,基于单体结构分析建立了地震作用下考虑交通阻滞影响的区域建筑震后功能恢复能力评估方法。本文开展了如下研究:(1)总结了区域内各项工程设施关于震后功能恢复能力评估的研究现状。详细介绍了建筑、交通这两个关键工程的评估方法;通过考虑区域内各系统的功能耦联关系,概述了耦联系统及区域建筑的相关评估方法,为本文提出考虑交通阻滞影响的区域建筑震后功能恢复能力评估方法提供了理论基础。(2)基于地震易损性理论,提出了建筑震后初始残余功能的计算方法。从使用功能角度进行了建筑功能组成划分,提出了构件功能损失比的概念及量化方法;为考虑不同构件之间的功能差异,确定了不同构件的功能权重。(3)通过分析震后交通系统的破坏原因,建立了考虑地震次生地质灾害和建筑破坏双因素影响的交通阻滞分析模型。考虑交通修复对建筑功能恢复的延时影响,定义了单体建筑震后功能恢复时间的计算方法,并结合功能恢复曲线和功能恢复指数实现了由单体结构分析到区域建筑的功能恢复评估。(4)以北方地区某村庄为例,展示了本文所提方法的评估过程,并验证了该方法的可行性。对比分析了考虑和不考虑交通阻滞影响的区域建筑功能恢复能力,结果表明:建筑功能恢复过程中,若不考虑交通系统的影响,会高估建筑的震后恢复效率,建筑具有较高的功能恢复指数;本文所提的考虑交通阻滞的恢复评估模型与仅考虑建筑自身震毁构件的恢复评估模型相比,可以更合理、准确的实现区域建筑的震后功能恢复能力评估。
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