[發明專利]一種基于Copula理論的主余震聯合易損性分析方法

有效

• 申請號: 201711307738.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108256141B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 于曉輝;呂大剛;代曠宇;喬雨蒙;王勃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/18;G06F111/08;G06F111/10
• 代理公司: 北京中南長風知識產權代理事務所(普通合伙) 11674
• 代理人: 鄭海

本發明提供了一種基于Copula理論的主余震聯合易損性分析方法，包括：選取主、余震地震記錄形成主余震序列地震動；建立結構數值有限元分析模型；輸入主余震序列地震動進行動力時程分析，選取最大變形和殘余變形作為地震需求參數，基于分布條帶法建立結構在主余震序列地震動作用下的概率需求模型；基于Copula理論，建立結構基于最大變形和殘余變形的聯合概率地震需求模型；建立結構主余震聯合易損性函數；采用Monte Carlo模擬法，生成結構的主余震易損性曲面。本發明考慮主震和余震對結構的連續性沖擊影響，并利用Copula理論將基于結構最大變形和基于結構殘余變形的主余震易損性分析結果進行聯合，能夠全面定量化評價結構在主余震序列地震動作用下的安全性能。

技術領域

本發明屬于地震風險及震害預測分析技術領域，尤其涉及一種基于Copula理論的主余震聯合易損性分析方法。

背景技術

我國地處環太平洋震帶與亞歐震帶之間，這一獨特的地理位置使得我國地震頻發，也使得我國成為世界上地震災害最嚴重的國家之一。事實上，我國不僅地震數量多，而且地震破壞性強，地震對我國造成了大量的經濟損失及人員傷亡。

在已有的結構抗震設計與評估中，多考慮一次地震的作用(主震)，而常常忽略了主震過后余震對主震損傷結構造成的附加損傷。歷史重大地震記錄表明：一次強震過后都會有多次余震發生，且部分余震的震級較大，這會對遭受主震損傷的結構帶來二次損傷，大大增加結構發生倒塌的可能性。例如：1976年唐山大地震之后到1976年底共發生4.0級以上余震233次。2008年汶川地震發生后不到一個月就有4.0～4.9級余震255次、5.0～5.9級余震35次、6級以上余震8次。2008年5月25日的青川6.4級余震造成7.13萬間房屋倒塌，20余萬間房屋形成危房。是青川6.4級余震造成的典型結構損傷。2011年3月11日日本東北部海域發生9.0級地震，僅3月11日一天發生的余震就超過1000次，最高強度余震達到7.6級，共造成15894人死亡，主余震共同作用導致福島第一核電站1～4號機組發生核泄漏事故，嚴重影響人們的生命財產安全。

地震易損性作為新一代基于性能的地震工程的核心研究內容，它可以較好地考慮結構和地震動不確定性的影響，客觀地描述結構的抗震能力。結構的地震易損性是指結構在不同強度地震作用下發生不同破壞狀態或者超越某種破壞限值的概率。然而，現有的地震易損性分析方法中多只考慮一次地震的作用，而忽視了結構在主余震聯合作用下的損傷累積。這一研究缺陷，直接造成了研究人員對余震對工程結構抗震性能的影響研究不夠深入，造成了工程人員對結構的“二次抗震能力”認識不清，因此，無法正確地評估主余震對結構安全的潛在威脅，使其無法真正客觀、全面地評價工程結構在真實地震事件中的安全性。

鑒于此，有必要對工程結構在主余震序列作用下的安全性進行更為全面和細致的評估。因此，亟需一種工程結構在主余震序列聯合作用下的地震易損性分析方法。

發明內容

本發明的目的是解決現有結構地震易損性分析中只能考慮一次地震作用(主震)的缺陷，提供一種將主震和余震強度參數同時納入現有地震易損性分析的方法，并將殘余變形和最大變形兩種破壞機制利用Copula理論聯合起來，形成一種新的可以同時考慮主震作用和余震作用，且可以同時考慮殘余變形和最大變形兩種破壞機制的易損性分析模型，從而為結構的主震-余震聯合作用下的抗震性能預測提供理論基礎，并將其用于城市工程建筑的震害預測及震后分析中。

本發明提供了一種基于Copula理論的主余震聯合易損性分析方法，包括如下步驟：

步驟1，根據結構所處場地的類別及相應的地震危險性水平，選取主、余震地震記錄形成主余震序列地震動；

步驟2，建立用于地震易損性分析的結構數值有限元分析模型；

步驟3，基于結構數值有限元分析模型，輸入主余震序列地震動進行動力時程分析，選取最大變形和殘余變形作為地震需求參數，基于分布條帶法建立結構在主余震序列地震動作用下的概率需求模型；