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地震灾害预测是对可能发生的地震对人类社会及生存环境所造成的灾害的估计,是政府和社会团体为减轻地震灾害而采取战略性预防措施的基础。在地震发生之前对地震可造成的灾害作出科学的估计,可提高减灾工作的科学性和减灾投入的合理性:对实施救援方案以及灾区的恢复重建等具有十分重要的意义。
为了改变我国震害预测方法中没有把地震动引起的破坏和砂土液化引起的破坏区分开来的不利局面,探讨地震动和砂土液化之间区分开来而进行震害预测的新途径,本文研究了基于HAZUS99框架下的考虑了砂土液化影响的震害预测方法,通过结和我国的历史震害资料,最终得到一套适合中国的震害预测方法。
首先,回顾了震害预测研究的发展,阐述本文的研究目的和意义。概述了国外对地震震害预测的先进研究方法,特别是对美国的震害预测方法HAZUS99做了一个比较详细的介绍,重点归纳了目前震害预测的研究现状和发展趋势,指出了我国工程实践中目前广泛使用的地震震害预测方法没有把地震动引起的破坏跟砂土液化引起的破坏结合起来的不足。
接着,具体阐述了HAZUS99中震害评估的思路,逐步分析得到了同时考虑砂土液化影响和地震动影响的建筑物处于各个震害等级的概率的易损性计算方法。先判断场地发生砂土液化的可能性,再根据场地的敏感性等级和地面峰值加速度,计算场地发生的侧移,再通过侧移跟建筑物发生各个震害等级之间的关系,得到结构处于各个震害等级的概率。最后,对砂土液化和地震动引起的各个震害等级的发生概率的结合。
随后,综述了砂土液化研究的意义,叙述了砂土液化发生的历程,给出了砂土液化的概念,举例说明了砂土液化的极大危害,并指出了危害的特点。详细阐述了我国抗震设计规范中砂土液化引起的危害性评估方法,发展认识的深化,对影响砂土液化的因素进行了细致地分析,并对各个因素对砂土液化影响大小的作用进行详细说明,列表进行总结对比。最后指出了当前我国砂土液化的研究现状及存在的问题和本文需要解决的一个重要问题,即把我国规范中用液化指数表示的液化危害性等级用概率的形式来表达。
最后,对中国抗震设计规范和HAZUS99对砂土液化影响因素的分析和比较,找出两者的共同点,把PGA/PGA(t)和Ncri/Ni进行对应,随后进行有机地结合,再以中国的砂土液化资料带入,得到侧移和液化指数之间的关系,而侧移E和建筑物发生严重破坏或毁坏的概率P之间的函数关系是已知的,通过换算就得到了液化指数I和建筑物发生严重破坏或毁坏的概率P之间的函数关系。在这过程中也仔细比较了本文方法的结果和观测数据的符合程度,最终形成一套适合中国的考虑砂土液化影响的震害预测方法。进一步讨论分析了在中国规范和HAZUS99的对砂土液化震害预测方法进行结合的关键环节上的处理,为本文方法的推广应用做了初步准备。对某城市的一幢钢筋混凝土建筑物运用中国的方法进行易损性评定,跟改进的考虑砂土液化影响的震害预测方法计算得出的结果进行比较,实例说明该方法的震害预测结果比较符合实际情况,具有明显的优点,在实际中运用也有较大的可行性。