高层抗震结构造价的改进控制模型研究——基于一恢复重建高层的实例分析

采用WSR模型分析建筑工程抗震结构造价控制问题时,存在造价控制效果差的弊端。通过设计的高层建筑工程抗震结构造价控制模型构建造价控制的递阶层次结构,获取高层建筑工程造价控制的多种方案,从多种方案中通过三标度法和权重向量法获取造价控制的最优方案;另外采用质量量化QoS调度方法进行高层建筑工程造价效益控制约束均衡设计,以获取最优方案中高层建筑工程抗震结构造价控制的结果。实验结果表明,所设计模型可有效分析高层建筑的质量化特征,可改进控制高层抗震结构工程造价,预估消耗成本可控制在1.8万元以下,且分析耗时均值为0.15 h,具有节省成本和效率快的优势,控制效果较好。     

供水管网震后功能快速修复决策研究

突发地震灾害下,城市供水管网往往不可避免地会发生不同程度的破坏而导致城市供水功能的失效,对人们的生产生活产生了严重影响,快速对震后城市供水管网进行科学合理的功能修复,对于降低地震灾害损失具有重要意义。本文以城市供水管网为对象,针对震后管网系统功能评价及快速修复决策等问题进行了研究。在中国点式渗漏模型的基础上,采用基于破坏概率的渗漏面积计算方法,建立了考虑地震破坏随机性的管线渗漏流量计算模型;针对震后破坏管线展开了水力分析,并提出了以节点水头损失比为指标的节点服务性能失效状态量化方法;进而建立了震后管线的修复决策模型以及功能修复费用模型。研究成果可为震后功能修复工作中管线修复顺序及修复方案的优选提供科学依据,可显著提高震后应急救灾效率,实现城市供水功能的快速修复。     

震后建筑群修复施工阶段工程造价动态预控系统

震后建筑群修复施工阶段工程造价动态控制比其他阶段更具有变动性,需要高精度和高灵活性的预控系统的运用才能保证工程造价不出现偏差。在此文中,设计震后建筑群修复施工阶段工程造价动态预控系统。相关人员可在用户登录模块进入系统界面,在系统的工程信息管理模块中,采用改进遗传算法构建震后建筑群修复工程造价模型,完成震后建筑群修复工程造价动态预控系统的设计。实验结果验证,本文所设计的基于改进遗传算法的造价动态预控系统能够有效实现震后建筑群修复施工阶段的工程造价动态预控,伴随造价样本数目的增多,误差率会逐渐降低,预控性能较好;且预控灵活性始终大于95%,使用局限性仅有0.04,实用性较高,能够为震后建筑修复施工部门的工程造价控制给予借鉴。     

震后建筑进度BIM估计模型改进

传统震后建筑进度BIM估计模型,未考虑精益管理对建筑施工的影响,造成建筑成本浪费较多,影响后期建筑施工进度。本文构建基于BIM和精益管理的震后建筑进度评估模型,根据模型细分震后建筑进度评估过程,在此基础上根据BIM实施三维算量,采用进度计划编制子模型获取各分项工程量,确定建筑施工的主要进度计划,实现对建筑进度计划的编制;通过虚拟施工和现实施工两条主线,利用进度控制子模型实现对施工状态的模拟和精益管理。以此为基础,进行挣值分析比较计划施工成本、实际施工成本和挣值曲线,获取震后建筑的施工进度与成本情况。实验结果说明,本文构建的模型可对震后建筑进度和工程成本进行精准估计,能够减少成本浪费。     

BIM技术在震后灾区居民装配式建筑设计中的应用

为解决震后灾区地形复杂,建筑建设困难问题,将BIM技术应用在震后灾区居民装配式建筑设计中,基于BIM体系框架设计震后灾区居民装配式建筑建造流程,通过设计阶段、工厂预制阶段、运输阶段以及安装阶段完成震后灾区居民装配式建筑项目的构建,采用Revit软件和Tekla软件构建装配式建筑的建筑模型和结构模型,利用BIM技术的可视化、参数化以及高合作性优势,优化模型以及构件,再通过Navisworks软件依据建筑模型实现建筑工程的碰撞检测,减少施工过程中的变更,降低建筑工程施工成本;通过基于BIM的震后建筑进度管理模型,实现建筑进化计划编制以及进度控制;利用Lumion软件输入工程材质实现建筑项目的实时漫游,直观了解装配式建筑效果。     

基于ARIO模型的震后重建施工现场安全管理方法

为提高受灾地区重建安全性,提出基于ARIO模型的震后重建施工现场安全管理方法。在将建筑设计影响因素划分为直接因素与间接因素的基础上,将ARIO模型引入震后重建施工现场安全管理中,利用其分析施工过程中各产业技术与该地区经济的联系,在考虑经济因素的基础上实现震后施工现场安全管理。设计并构建施工初期数据采集系统、施工前安全管理系统、施工过程中安全管理系统,将ARIO与VR结合,使各系统运行时施工人员能够在虚拟漫游中以第一视角完成虚拟施工,掌握整个工期、流程、所用设备等有关信息,并由辅助专家作出相应指导,实现震后重建施工现场安全系统化管理。提出施工安全辅助建议,以完善灾后重建安全管理方法。实验结果表明,该方法运行后安全系数大于当前方法,其科学性和鲁棒性较强。     

强震对高拱坝的承载能力影响研究

针对高烈度区混凝土拱坝的抗震性能评价及震后风险应急评估问题,从震后受损坝体的安全性能的角度开展了研究。通过非线性数值分析方法针对不同强度地震动作用下受损坝体的水压力超载安全性能进行了分析,讨论了震后受损坝体在水压力超载下的位移变化规律,并提出了坝面损伤面积比及坝体损伤体积比两个新的指标,用于分析拱坝震后的坝体安全性。计算结果表明,拱坝体型和受力形式使坝体具有优良的抗震性能,能够经受强震的作用,损伤坝体在震后可以保证承受水压力安全,所提出的坝体损伤累积面积比和损伤累积体积比指标不仅可以反映拱坝抗震性能的演化规律,而且可以反映震后损伤坝体的承载安全,与传统的拱坝抗震性能评价指标相比,更适合作为拱坝安全性能的评价指标。     

基于费用效益分析的建筑物加固决策体系研究

突发地震灾害往往带来巨大的生命财产损失,对建筑物进行科学合理的震前加固及震后功能快速修复;对降低地震灾害损失具有重要意义。通过定义社会贴现率和残值率等加固效益分析评价参数,基于加固费用模型和地震直接经济损失模型进行了加固费用现值与效益现值计算;采用费用效益比（Cost-Benefit Ratio,CBR）作为评价指标对建筑物进行加固决策分析,并最终建立了相应的加固决策体系。最后将提出的理论、模型及方法集成于课题组研发的"中国地震灾害损失评估系统（CEDLAS）"补充建立加固决策分析模块,进而通过陕西省灞桥区的综合应用示范,验证所建立的加固决策体系的合理性。研究可为政府制定在役建筑物的加固决策提供科学依据。     

基于能量的主余震作用下RC框架损伤与震后性能评估

地震发生后,震损结构能否承受强余震是震害调查与灾后重建中的重要问题。因此,准确评估主余震造成的结构损伤以及评估主震后震损结构的剩余倒塌能力至关重要。采用基于能量的地震损伤指标对结构损伤进行评估,以能量谱作为工程需求参数,再通过引入震损结构模型对结构在主余震作用下的累积损伤进行评估,建立主余震作用下结构整体损伤评估理论框架。然后,基于I_V损伤指数对主余震下的结构损伤进行量化,得到震损结构的倒塌能力曲线,并确定结构剩余承受强余震的能力。以6层3跨钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构为例进行分析,结果表明：地震能量损伤指标法物理意义明确,可以从能量角度快速评价主余震下结构损伤;震损结构的剩余倒塌能力随着主震强度增加而逐渐降低;对于案例结构而言,主震下结构损伤小于0.32时可以认为震损结构是安全的可以承受强余震,介于0.32～0.52之间时,需要对震损结构加固修复,以保障余震安全。     

强震环境下带钢避难建筑抗震模型设计

避难建筑通常采用置换混凝土方法抗震,建筑对高强度地震的抗震性能差。因此提出高强度地震下带钢避难建筑抗震设计方法,采用复杂网络带钢避难建筑加固模型对加固前建筑的混泥土强度与荷载能力进行计算,增大框架柱截面,提升带钢避难建筑荷载。采用复合墙体受力加固模型提升建筑墙体抗震性。对加固后建筑模型的坍塌风险评估时,采用带钢避难建筑坍塌的全概率衡量加固后建筑在设计使用年限内的抗坍塌安全性。设计使用年限内加固后的带钢避难建筑的强震CRC超出概率是P(IMCRC),确保其在高强度地震下具有较高的抗震性能。实验结果说明,所提方法下的带钢避难建筑在遇到强震情况时具有较高的抗震性能。     

填充墙刚度影响的实测高层建筑增量动力分析

高层结构中的填充墙在地震作用下与周围结构构件之间的相互作用十分复杂,对建筑结构的整体抗震性能具有较大影响。然而我国规范在设计阶段通常不考虑填充墙对结构抗震性能的影响,统一采用周期折减系数来考虑其刚度变化引起的内力变化,因此准确评估填充墙对结构抗震性能的影响具有重要意义。本文在对一栋框-剪结构和一栋剪力墙高层建筑进行随机振动测试的基础上,利用Perform-3D对每栋高层分别建立了3种分析模型。其中对未考虑填充墙作用的结构模型,分别采取规范建议值和实测结果值两种方式进行周期折减。对通过添加斜撑单元来考虑填充墙作用的结构模型,利用环境激励测试识别获得的结构模态信息进行模型修正。对该3种模型进行了增量动力分析,探讨潜在危险性水平地震作用下填充墙对高层建筑抗震性能的影响。结果表明,填充墙增加了结构在弹性阶段的整体初始刚度,但随着地震动强度的增加逐渐丧失对结构刚度的贡献作用。相比考虑了填充墙作用的模型计算结果,规范建议的周期折减系数较为保守。同时研究发现,填充墙对高层框-剪结构的影响程度要比剪力墙结构大。     

混凝土高层建筑结构地震破坏抗毁能力评估

提出基于构件性能的混凝土高层建筑结构地震破坏抗毁能力评估方法,采用强度与延性法分析混凝土高层建筑构件强度和变形,以对强震作用下混凝土高层建筑结构性能实施准确描述。基于建筑结构性能以及多条地震波情况下高层建筑结构倒塌极限状态的分析规范,采用IDA方法设置建筑结构抗倒塌能力系数,并依据该系数获取基于构件性能的混凝土高层建筑结构地震破坏抗毁能力评估流程,实现建筑结构地震破坏抗毁能力的准确评估。实验结果说明,所提方法实现了混凝土高层建筑结构地震破坏抗毁能力的准确评估。     

Substructure hybrid testing of reinforced concrete shear wall structure using a domain overlapping technique

An online hybrid test was carried out on a 40-story 120-m high concrete shear wall structure. The structure was divided into two substructures whereby a physical model of the bottom three stories was tested in the laboratory and the upper 37 stories were simulated numerically using ABAQUS. An overlapping domain method was employed for the bottom three stories to ensure the validity of the boundary conditions of the superstructure. Mixed control was adopted in the test. Displacement control was used to apply the horizontal displacement, while two controlled force actuators were applied to simulate the overturning moment, which is very large and cannot be ignored in the substructure hybrid test of high-rise buildings. A series of tests with earthquake sources of sequentially increasing intensities were carried out. The test results indicate that the proposed hybrid test method is a solution to reproduce the seismic response of high-rise concrete shear wall buildings. The seismic performance of the tested precast high-rise building satisfies the requirements of the Chinese seismic design code.     

型钢混凝土剪力墙抗震性能影响参数研究

型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA,以边缘构件含钢率为主要参数,对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析,并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。结果表明,在高层结构中采用较高强度的混凝土是有利的,但剪力墙的轴压比需要严格限制,且墙体配筋率并不是提高其抗震性能的有效手段。在高层混合结构剪力墙中,通过边缘构件设置型钢可有效增加墙体延性,且边缘约束构件的约束指标可取0.32左右。     

地震灾害现场救援行动中的安全评估策略及步骤

地震灾害紧急救援是一项危险性极高的工作,从倒塌废墟中快速、有效营救幸存者是专业救援队的使命,确保救援队伍自身安全是国际救援界普遍倡导和认可的救援理念,如何确保队伍行动安全是衡量救援队伍自身能力和水平的重要指标,救援现场安全评估就是这一切的前提条件。因此,本文将较为系统地介绍和分析地震救援中的安全问题,重点介绍救援中最重要的倒塌建筑和危险物质评估,主要是讨论评估的基本策略及步骤。     

Field measurements for calibration of simplified models of the stiffening effect of infill masonry walls in high-rise RC framed and shear-wall buildings

As a type of nonstructural component, infill walls play a significant role in the seismic behavior of high-rise buildings. However, the stiffness of the infill wall is generally either ignored or considered by simplified empirical criteria that lead to a period shortening. The difference can be greatly decreased by using a structural identification methodology. In this study, an ambient vibration test was performed on four on-site reinforced concrete high-rise buildings, and the design results were compared with the PKPM models using corresponding finite element(FE) models. A diagonal strut model was used to simulate the behavior of the infill wall, and the identified modal parameters measured from the on-site test were employed to calibrate the parameters of the diagonal strut in the FE models. The SAP2000 models with calibrated elastic modulus were used to evaluate the seismic response in the elastic state. Based on the load-displacement relationship of the infill wall, nonlinear dynamic analysis models were built in PERFORM-3 D and calibrated using the measured modal periods. The analysis results revealed that the structural performance under small/large earthquake records were both strengthened by infill walls, and the contribution of infill walls should be considered for better accuracy in the design process.     

基于新视角的震害分析——以四川长宁6.0级地震为例

四川长宁6.0级地震发生后，作者第一时间前往地震现场，获得第一手震害资料。基于“散、脆、偏、单”评估法，对当地建筑物震害特点和成灾机理进行深入剖析，并提出整治措施。实际震害显示，当前我国城乡建筑亟待解决的问题是“散”和“脆”；学校建筑和底商结构在此次地震中仍表现出诸多抗震不利问题，集中体现在因填充墙布置不合理导致的“偏”；高层建筑主体结构虽在地震后保存完好，但填充墙破坏较重，修缮费用较高。震害调查结果警醒行业人员需围绕实际震害特点精准发力，优化结构概念设计，全面提升抗震能力，推动韧性城乡建设。     

2021年青海玛多7.4级地震典型建筑震害对比及讨论

青海玛多7.4级地震发生后,本文作者随科考队开展了典型工程的震害调查。本文报道了黄河乡江旁村和昌马河工区这2个典型调查点的建筑震害情况。调查表明:邻近微观震中的黄河乡建筑震害程度相对较轻,主要表现为部分房屋落瓦,砖混结构少数承重墙及框架结构部分隔墙开裂,土木结构房屋部分严重破坏,部分围墙倒塌;而距微观震中以东85 km的昌马河工区建筑震害则相对较重:无抗震措施的砖木结构房屋全部严重破坏或倒塌,具备合理抗震措施的砖混结构基本完好或轻微破坏,在建轻钢厂房均钢柱倾斜、维护墙明显开裂并且围墙多数倒塌。调查分析表明:造成两地震害差异的主要原因为抗震措施差异以及地表破裂和砂土液化影响:黄河乡多数房屋具备合理抗震措施,昌马河工区多数民居缺少抗震措施;昌马河工区附近发现疑似地表破裂痕迹,而紧邻黄河乡的河岸发现砂土液化迹象。这表明昌马河工区的地震作用中类似近场的高频能量可能较多,而黄河乡地区则因砂土液化使得高频地震动作用有所降低,由此造成两地震害程度与震中距呈现反差关系。     

Generation of fragility curves for Turkish masonry buildings considering in‐plane failure modes

This study focuses on the seismic safety evaluation of masonry buildings in Turkey for in‐plane failure modes using fragility curves. Masonry buildings are classified and a set of fragility curves are generated for each class. The major structural parameters in the classification of masonry buildings are considered as the number of stories, load‐bearing wall material, regularity in plan and the arrangement of walls (required length, openings in walls, etc.), in accordance with the observations from previous earthquakes and field databases. The fragility curves are generated by using time history (for demand) and pushover (for capacity) analyses. From the generated sets of fragility curves, it is observed that the damage state probabilities are significantly influenced from the number of stories and wall material strength. In the second stage of the study, the generated fragility curves are employed to estimate the damage of masonry buildings in Dinar after the 1995 earthquake. The estimated damage by fragility information is compared with the inspected visual damage as assessed from the Damage Evaluation Form. For the quantification of fragility‐based damage, a single‐valued index, named as ‘vulnerability score’ (VS), is proposed. There seems to be a fair agreement between the two damage measures. In addition to this, decisions regarding the repair or demolition of masonry buildings in Dinar due to visual damage inspection are on comparable grounds with the relative measure obtained from VS of the same buildings. Hence, the fragility‐based procedure can provide an alternative for the seismic safety evaluation of masonry buildings in Turkey. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analytical predictions of the seismic response of friction damped timber shear walls

A new concept for the earthquake resistant design of timber shear wall structures is proposed. By providing friction devices in the corners of the framing system of the shear wall, its earthquake resistance and damage control potential can be enhanced considerably. During severe earthquake excitations, the friction devices slip and a large portion of the seismic energy input is dissipated by friction rather than by inelastic deformation of the sheathing-to-framing connectors. A simple numerical model is developed and results of inelastic time-history dynamic analyses show the superior performance of the friction damped timber shear walls compared to conventional shear wall systems. The proposed friction devices act both as safety valves by limiting the inertia forces transmitted to the structure, and as structural dampers by dissipating a significant portion of the seismic energy input. The devices can be used in any configuration of the framing system to accommodate architectural or construction requirements. The damping system may also be conveniently incorporated in existing timber shear wall buildings to upgrade significantly their earthquake resistance.