基于设防烈度和震害统计的变电站震害快速评估法

根据汶川地震各烈度区内变电站破坏状况、停运状况以及恢复时间的统计,分析了不同烈度区变电站地震破坏和功能失效特点和模式,定义了变电站震害指数,得出了设防烈度为Ⅶ度的变电站地震破坏和功能失效的震害指数与烈度的Di-Ⅰ关系曲线,并结合我国电力设施抗震设计标准,外推了设防烈度Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ度变电站的Di-Ⅰ曲线,由此建立了基于抗震设防烈度和震害统计的变电站震害快速评估方法(FI-EDS法).通过德阳地区49个110kV及以上变电站的震害实例,对评估方法进行检验,结果表明,用本文方法快速评估得出的变电站破坏等级,0级偏差比率为47％,±1级偏差比率为45％,±2级偏差比率为8％.本文评估方法具有可接受的精度,并且可操作性强.     

110kV及以上变电站地震易损性研究

本文提出了根据变电站内高压电气设备和房屋建筑的地震破坏状态计算变电站震害指数的方法,统计了2008年汶川8.0级大地震中成都、绵阳、德阳、广元、阿坝地区国家电网的121座110kV及以上变电站的震害情况,通过震害指数进行了震害等级评价。采用对数正态分布的累积函数,拟合了变电站基于峰值加速度的地震易损性曲线。计算结果表明:当地震烈度在Ⅶ度及以下时,变电站和输电线路只有基本完好和轻微破坏状态,不发生中等及以上等级的破坏;当地震烈度为Ⅷ度时,有变电站开始出现严重破坏状态;当烈度达到Ⅸ度时,有少量变电站发生严重破坏,多数为中等破坏;当烈度为X度及以上时,多数变电站达到严重破坏和毁坏。     

略阳县农居房屋抗震现状调查与评价研究

为精准识别贫困山区农居房屋结构现状完好程度,本文开展略阳县境内41894栋农居房屋抗震现状实地调查,搜集整理域内孕灾环境和致灾因子强度,统计分析域内各行政镇（办）经济水平、农居房屋抗震结构类型和震害等级,预测震害矩阵,计算平均震害指数,并评价抗震能力。研究结果表明:域内农居房屋抗震结构类型包括土木结构、砖木结构和砖混结构;域内农居房屋在VI度地震作用下基本完好的比例为74.04%,在VII度地震作用下发生轻微破坏以下震害等级的比例为83.45%,在VIII度地震作用下发生中等破坏以下震害等级的比例为85.46%;域内农居房屋在地震烈度为VI、VII、VIII、IX、X度时的平均震害指数分别为0.13、0.23、0.32、0.49、0.71,抗震性能较差,不满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。     

烈度及设防结构烈度评定的讨论

随着我国地震工程学的发展,烈度的应用范围渐渐发生了变化。通过整理半个多世纪的历史地震震害数据,发现整体趋势是,低烈度区的同类结构基本完好比例增加,其他破坏等级的比例下降,高烈度区同类结构的毁坏比例增加;收集近些年发生的汶川地震、芦山地震和鲁甸地震的部分震害数据,发现同一烈度区,设防、未设防的和不同设防等级的结构震害差别较大。如果烈度表达的是地震后果,则据这些后果平均水平判定的烈度应有不同,反证了烈度的含义是通过震害反映的地震作用。因此,借助不同建筑类型、不同设防等级的结构判定烈度时,需要相对统一的标准。由于我国丰富的震害资料来源于未设防结构,建议通过某个烈度下的不同设防标准、各类结构、各震害等级的平均震害指数和(或)破坏比与未设防同类结构的平均震害指数和(或)破坏比的统计关系,建立未设防结构对应的平均震害指数和(或)破坏比的调整系数,可据设防结构震害判定烈度。     

昆明市区地震震害的不均匀分布特点及其重复性

本文以澜沧耿马地震时昆明震害调查资料为基础,结合地震史料,研究了昆明市区震害的不均匀分布,烈度有两度的差别。相对高烈度区与历史强震破坏的重震害点大部分重合。据此分析了震害重复特点及其与地质构造和沉积盖层的关系。本文可用于研究昆明市区及邻区强震对市区可能造成震害的大致分布,为震害预测、防震抗震和城市规划提供一些依据。     

地震可恢复性与非结构系统性态抗震研究略述

地震可恢复性研究已成为地震工程学和防灾减灾领域的细化深化热点研究方向,与之相关的非结构系统抗震性能决定了工程建筑的功能性水平,是地震可恢复性研究的重要关键环节,已受到广大地震工程研究人员的高度关注。围绕16WCEE会议发表的相关研究成果,本文介绍了地震可恢复性的基本概念及其发展演变、建筑设施及社区地震可恢复性概念与框架的研究进展,对地震可恢复性评价方法、与之相关的各类非结构系统构件性态抗震评估与试验方法、设计方法与抗震装置的最新研究成果进行了梳理总结,对地震可恢复性以及相关联的非结构系统性态抗震研究发展方向提出了建议。     

基于IDA方法的框架结构震害风险评估

为了评估不同抗震设防烈度区建筑结构震害风险,即场地地震危险性与结构地震易损性的卷积,本文以典型框架结构为例,对其震害风险进行研究。依据抗震设计规范,分别按照6度、7度和8度设计3个3跨10层框架结构模型,采用动力增量分析方法（Incremental Dynamic Analysis,IDA）对其进行地震易损性分析。同时,基于我国地震烈度概率分布特点,应用MATLAB软件生成符合极值Ⅲ型分布的地震烈度,并将其转化为地震加速度峰值,联合地震易损性结果评估模型震害风险。通过划分震害风险等级,为建筑结构抗震防灾对策的制定提供借鉴。     

汶川地震中建筑震害衰减特征及抗震性能分析

通过对汶川地震中170个调查点的震害指数进行统计分析,得到了从Ⅵ度到Ⅺ度中各个烈度区内的平均震害指数值和方差,结果表明在Ⅶ到X度区平均震害指数与烈度表基本相符,分析了Ⅵ度区和Ⅺ区内平均震害指数偏高和偏低的原因,指出前者主要因为调查点分布的原因,而后者则可能还受到该烈度区大小划分的影响.在断层距50 km内震害指数高、离...     

宏观液化等级和宏观液化指数的概念及评定标准

液化震害调查是检验现有抗液化理论和方法的根本途径,而目前液化现场调查缺少指导性标准及定量化研究。本文根据汶川地震现场调查数据并参考以往地震液化调查数据资料,提出了宏观液化指数和宏观液化等级的概念,并建立了宏观液化指数和等级的评定标准。通过此评定标准给出了汶川地震液化点的宏观液化指数和等级,并综合评定了汶川地震主要液化区的宏观液化等级,即绵阳地区宏观液化等级为Ⅲ级,即中等;德阳地区宏观液化等级主要为Ⅲ级-Ⅳ级,即中等-严重;成都地区液化震害等级主要为Ⅱ级-Ⅲ级,即轻微-中等。本文建立的宏观液化指数及等级标准为宏观液化调查的定量化研究开辟了途径,但形成规范性标准尚需进一步深入研究。     

基于典型生命线工程震害评定地震烈度的研究

目前,《中国地震烈度表》(2008)对地震烈度的评定,依靠人的感觉、房屋震害、其他震害现象及水平地震动参数等指标。随着社会的发展、生命线地震工程研究的深入,在震后依据现行地震烈度表判定某地区的烈度时,存在一些不足之处。在这种背景条件下,考虑在地震烈度表中引入一些典型的生命线工程指标,用于辅助地震区地震烈度的评定,有一定的社会需求。本文以生命线工程地震烈度评定为研究的切入点,选择系统中典型结构物或设备进行地震烈度的评定,主要工作内容及成果如下:(1)对我国破坏性地震中典型桥梁震害进行了详细的分析,按照桥梁的结构形式、地震烈度、破坏部位、破坏部位的数量、桥梁的破坏等级、是否发生间接震害等分类整理汇总。根据现有桥梁的占有量,选择两类主要的桥梁类型——梁式桥和拱桥作为研究对象,以地震烈度为基本分类依据,寻找梁式桥和拱桥宏观震害与地震烈度间的关系。经统计分析,得到各烈度下梁式桥和拱桥出现各种震害的概率;得到各烈度下梁式桥和拱桥在完好、轻微、中等、严重和毁坏等5种破坏等级下出现的概率;得到各破坏等级下桥梁不同部位出现震害的概率;得到在各烈度下桥梁出现破坏部位种类的概率。将统计得到的概率简化,采用"个别、少数、多数、绝大多数"等不定量数词对各种震害或破坏等级进行限定,依据桥梁的破坏等级和破坏部位两种震害方式评价地震烈度,给出基于桥梁震害评定地震烈度的建议指标。该建议指标与现行地震烈度表模式相近,不定量数词范围定义一致,为地震烈度表中引入生命线工程的评价指标提供参考。(2)对我国破坏性地震中的变电站内的电力设备进行了广泛而细致的震害分析,总结电力设备的自身结构形状及材料构成特点,通过比较和综合归纳、统计分析,对变电站中变压器本体位移、变压器套管、断路器、隔离开关、CT、PT和避雷器等设备宏观震害进行研究,按照不同烈度进行分类统计。得到各烈度下各类设备震害出现的概率;判断各变电站的破坏等级,并得到各烈度下变电站出现完好、轻微、中等、严重和毁坏等5种破坏等级的概率;得到变电站各破坏等级下各设备出现震害的概率;得到各烈度下变电站内出现破坏设备种类的概率。将统计得到的概率简化,采用"个别、少数、多数、绝大多数"等不定量数词对电力设备各种震害或变电站的破坏等级进行限定,依据变电站的破坏等级和电力设备震害两种方式评价地震烈度,给出依据电力设备震害评定地震烈度的建议指标。该指标与现行地震烈度表模式相近,不定量数词范围定义一致,为地震烈度表中引入生命线工程的评价指标提供参考。(3)对我国破坏性地震中的供水管道进行了广泛而细致的震害分析,对国内外供水管道震害进行分析,总结其震害特点和震害规律。由于供水管道在地震中的易损程度较高,在VI度区庭院管道就可能发生破坏,且随地震烈度的增大,管道破坏也相应加重。此外,供水管道的震害受地震动参数、场地条件、管材特征、管材的设计、使用年限和施工质量等多种因素的影响,统计时很难给出精准的关系。本文从供水管道的区域平均破坏率和系统功能状态为切入点,对国内供水管道震害进行分析和统计,总结震害规律。选择单位长度内管道的破坏处数进行统计,得到各烈度下的供水管道破坏等级;总结各烈度下供水管线的震后水压、漏损率和功能失效时间一级系统功能恢复的难易程度,大范围内衡量了管道震害破坏程度。参考日本和前苏联地震烈度表中对管道的描述,结合震后供水管道的破坏等级和功能失效模式给出基于供水管道震害评定地震烈度的建议指标。(4)应用定性比较分析方法,找出各级地震烈度下,桥梁各电力设备中选定的震害之间的因果联系,确定各破坏同时出现的概率,相较于传统统计方法得到的"和/或"结论更为合理。这是定性比较分析方法在地震工程学领域的初次使用,为今后该方法在地震工程领域的应用奠定了一些基础。本文研究给出的建议指标与现行地震烈度表模式相近,不定量数词范围定义一致,可为地震烈度表中引入生命线工程的评定指标提供参考。     

首都圈数字地震遥测台网的技术构成

介绍了首都圈数字地震遥测台网初步设计中的主要技术思路和确定技术参数的基本设想。该台网在区域数字地震台网中首次全面采用卫星通信收集和广播数据,首次在遥测台台网中列入地震烈度速报。它将成为我国身心健康为止最大、台站数最多、应用最先进的区域地震遥测台网。     

Probability-based seismic reliability assessment method for substation systems

Power systems play a key role in emergency rescue after an earthquake. Substations are among the most important components of a power system, so it is necessary to study their seismic reliability after an earthquake. Most studies, however, have focused on the seismic behavior of major electrical equipment or the reliability of the substation under ordinary operational conditions. The seismic reliability of substations as a system has not been thoroughly studied. This study proposes a new probability-based method to evaluate the seismic reliability of complex engineering systems such as substations. The proposed method developed the state tree to construct a greatly simplified system model that enables the failure probability to be calculated for the whole system, with explicit consideration of correlations among various components. A typical 220/110/10-kV substation was studied with this method, and the most critical components were identified.     

场地韧性的概念及有关问题的讨论

在韧性城市和建筑抗震韧性等级评价中,需要对场地的韧性给出评价。场地韧性是一个新概念,场地韧性的概念和场地韧性等级评价在学术界还是空白。因此,对场地韧性的概念及有关问题开展讨论,对韧性城市和建筑抗震韧性评价具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在分析韧性和场地概念的基础上,讨论了场地的稳定性和抗干扰问题;基于HOLLING建立的适应性循环理论,论述了建立场地韧性概念的理论基础;首次提出了场地韧性概念并解释了其内涵;考虑韧性城市和建筑抗震韧性评价的需求,初步讨论了与场地韧性等级评价有关的问题,提出了建立场地韧性等级评价指标体系的初步设想;建议了场地韧性等级评价的数学方法,为实现场地韧性等级评价提供了途径和方法。本文研究成果对从事韧性城市和建筑抗震韧性研究的科技工作者有一定的参考价值。     

Physical infrastructure interdependency and regional resilience index after the 2011 Tohoku Earthquake in Japan

A resilience index is used to quantify preventive measures, emergency measures, and restoration measures of complex systems, such as physical infrastructures, when they are subjected to natural disasters like earthquakes, hurricanes, floods, etc. Interdependencies among these systems can generate cascading failures or amplification effects, which can also affect the restoration measures right after an extreme event and generate a reduction of the resilience index. In this article, a method is proposed to evaluate the physical infrastructure resilience of a region affected by a disaster considering infrastructure interdependency. It is illustrated using available restoration curves from the March 11 2011 Tohoku Earthquake in Japan. The weights assigned to each infrastructure, which are used to determine resilience, are evaluated using the degree of interdependency indices which are obtain by time series analysis. Results show that the weight coefficients thus obtained do not influence the resilience index significantly; however, the methodology proposed is unbiased from subjective judgment and is able to identify the critical lifelines. Furthermore, the results of the case study presented here suggest that to obtain meaningful estimation of the weight coefficients, it is necessary to consider the period range between two perturbations (e.g., main shock and aftershock). Future infrastructure disruption data (from this and other earthquakes) would be needed to generalize this finding that will allow also to quantify the changes in the restoration curves caused by the magnitude and distance of the shocks from the epicenter, as well as the intrinsic properties of the physical infrastructures. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Enhancing resilience of highway bridges through seismic retrofit

The present study evaluates seismic resilience of highway bridges that are important components of highway transportation systems. To mitigate losses incurred from bridge damage during seismic events, bridge retrofit strategies are selected such that the retrofit not only enhances bridge seismic performance but also improves resilience of the system consisting of these bridges. To obtain results specific to a bridge, a reinforced concrete bridge in the Los Angeles region is analyzed. This bridge was severely damaged during the Northridge earthquake because of shear failure of one bridge pier. Seismic vulnerability model of the bridge is developed through finite element analysis under a suite of time histories that represent regional seismic hazard. Obtained bridge vulnerability model is combined with appropriate loss and recovery models to calculate seismic resilience of the bridge. Impact of retrofit on seismic resilience is observed by applying suitable retrofit strategy to the bridge assuming its undamaged condition prior to the Northridge event. Difference in resilience observed before and after bridge retrofit signified the effectiveness of seismic retrofit. The applied retrofit technique is also found to be cost‐effective through a cost‐benefit analysis. First order second moment reliability analysis is performed, and a tornado diagram is developed to identify major uncertain input parameters to which seismic resilience is most sensitive. Statistical analysis of resilience obtained through random sampling of major uncertain input parameters revealed that the uncertain nature of seismic resilience can be characterized with a normal distribution, the standard deviation of which represents the uncertainty in seismic resilience. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

松原地区群体建筑结构地震响应及抗震韧性分析

近年来吉林省松原地区破坏性地震频发,十分必要对当地群体建筑结构的抗震韧性进行分析。对吉林省松原地区的群体建筑结构进行地震响应分析以及抗震韧性评估,对比分析城市和乡镇群体建筑结构在地震作用下的地震响应和抗震韧性。根据《建筑抗震韧性评价标准(GBT 38591—2020)》确定群体建筑结构抗震韧性评估流程,通过韧性指数法和韧性等级法对群体建筑结构的抗震韧性进行定量分析,对城乡抗震韧性的评价结果为当地防震减灾提供理论支持。     

钢筋混凝土框架结构震后功能恢复能力的量化研究

震后功能恢复能力是指建筑物、社区或城市等遭受地震影响后实现功能恢复的能力。以一钢筋混凝土框架结构为对象,基于OpenSees有限元分析平台,对其进行增量动力分析,得到其对应于不同损伤状态的地震易损性曲线。进而基于单体建筑损失评估理论,评估该结构在不同强度水准地震动作用下的地震损失,包括直接经济损失和间接经济损失等。在此基础上,分别利用直线型、指数型以及三角函数型功能恢复模型,在不同强度水准地震动作用下,分别计算该结构的震后功能恢复能力。结果表明:随着地震动强度的增加,基于3种恢复模型计算得到的震后功能恢复能力都在下降,而且直线型和三角函数型恢复模型得到的恢复能力均比指数型的下降更快;在同一强度水准地震动作用下,基于指数型恢复模型计算得到的震后功能恢复能力均高于直线型和三角函数型恢复模型,即使在较强水准地震动作用下,根据指数型恢复模型得到的恢复能力依然较大。而在各个强度水准地震动作用下,基于直线型和三角函数型恢复模型得到的震后功能恢复能力非常接近。     

青海省共和地区农村民居特征与抗震性能分析

青海省共和地区位于柴达木—阿尔金地震带内,具备发生中强地震的构造背景,近年来该地区地震活动频繁,农村地区受经济和技术等条件的限制,造成了巨大的人员伤亡和经济损失。为深入了解共和地区农村民居结构特征与抗震性能现状,开展实地调查,基于历史震害资料,总结区域内典型农村民居震害特点,并进行震害预测,得到不同地震烈度下农村民居不同的破坏结果。结果表明:青海省共和地区农村民居中的砖混结构和砖木结构房屋数量约占48%、47%,其中约68%砖混结构房屋未设置构造柱和圈梁等抗震设防措施;该地区主要农村民居基本达到Ⅶ度抗震设防要求,仅部分建造年代久的土木结构房屋破坏严重;地震烈度为Ⅷ度时,大部分房屋以中等破坏和严重破坏为主;地震烈度为Ⅸ、Ⅹ度时,农村民居将发生大范围严重破坏,甚至毁坏。     

Seismic resilience of concrete structures under corrosion

A probabilistic approach to lifetime assessment of seismic resilience of deteriorating concrete structures is presented. The effects of environmental damage on the seismic performance are evaluated by means of a methodology for lifetime assessment of concrete structures in aggressive environment under uncertainty. The time‐variant seismic capacity associated with different limit states, from damage limitation up to collapse, is assumed as functionality indicator. The role of the deterioration process on seismic resilience is then investigated over the structural lifetime by evaluating the post‐event residual functionality and recovery of the deteriorating system as a function of the time of occurrence of the seismic event. The proposed approach is applied to a three‐story concrete frame building and a four‐span continuous concrete bridge under corrosion. The results show the combined effects of structural deterioration and seismic damage on the time‐variant system functionality and resilience and indicate the importance of a multi‐hazard life‐cycle‐oriented approach to seismic design of resilient structure and infrastructure systems. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

山西“十五”测震台网子台环境地噪声分析

通过对山西“十五”测震台网正式运行的32个子台的环境地噪声分析计算,得到各子台的背景噪声地脉动速度均方根（RMS值）、观测动态范围、噪声信号功率谱。结果表明,各子台环境地噪声水平基本符合数字地震观测技术规范要求,根据2008-2011年的变化动态,各子台环境地噪声水平有增大趋势。