基于风险的地震动确定
基于性能的方法确定重大工程的设计地震动参数已经逐渐成为一种主流方向，而面向一般建筑的基于（倒塌）风险的地震动参数区划也将是未来地震区划的必然发展趋势。通过基于性能或基于风险的方法确定设计地震动参数，可以有效的保证所设计的建筑结构在未来一定年限内具备预期的风险或性能。然而，目前关于基于风险或性能的地震动参数确定方法在我国的研究与应用却十分匮乏。本文针对这一问题，从以下几个方面开展了相关研究。 首先，当前我国地震区划图单概率水准的地震危险性表达方式严重阻碍了基于风险的地震动确定方法的应用。为了简便的表达全概率的地震危险性，给出了一种基于特征系数k的地震危险性函数。首次提出“全概率地震危险性图”，编制了我国大陆地区不同反应谱周期（PGA、0.2s和1s）的危险性特征系数k区划图。另外，研究认为具有较低k值的场点处于周边环境中地震活动性相对较强的位置，而具有较高k值的场点处于周边环境中地震活动性相对较弱的位置。 目前，我国现行的地震区划图仍是以一致危险性地震动为指标，对不同地区量大面广的一般建筑倒塌风险的一致性考虑不足。介绍了ATC3-06中地震风险积分的概念和ASCE43-05推荐的设计因子法的原理，并对影响一致风险地震动的三个关键参数（易损性函数标准差、目标倒塌风险和设计地震动对应的倒塌概率）的取值进行了讨论，使用设计因子法得到了我国大陆地区基于一致倒塌风险的设计地震动图，分析了不同的参数取值对基于风险的地震动结果的影响。首次编制了我国大陆地区不同反应谱周期（PGA、0.2s和1s）下基于50年倒塌风险0.5%的地震动区划图，提出了匹配中国地震动参数区划图抗震设防要求的倒塌风险一致地震动参数确定的DF-AR经验函数方法。另外，以田湾核电厂为例对基于性能的设计方法在重大工程的应用进行研究，探讨基于性能的地震动确定方法在重大工程的适用性。结合“五代图”的地震危险性资料，使用RG1.208中给出的基于性能的地震动确定方法得到了田湾厂址特定SL-2级地震动反应谱（GMRS）。 当前的基于风险确定地震动的方法大都建立在泊松过程的基础上。通过将时间相依的地震危险性分析结果和结构的易损性曲线相结合，建立了一套时间相依的地震风险评价方法。基于特征地震的BPT复发间隔模型和考虑断层破裂尺度的地震动衰减关系，给出了时间相依的地震危险性计算公式。使用时间相依的地震风险评价方法对鲜水河断裂带进行了研究，给出了几种不同方案下该断裂带附近地区未来50年时间相依的地震风险分布情况（又称风险防治图），通过对比分析得到了一些结论。 极低超越概率的合理计算对核电站等重大工程的地震风险评价有着重要意义。针对当前极低超越概率计算中存在的问题进行深入研究并建立了一套极低超越概率计算方法。应用NGA-West2数据库中的地震动峰值加速度记录和Campbell-Bozorgnia给出的GMPE得到了15493个地震动残差并分析了残差的尾部形状，结果表明与对数正态模型相比，GPD能够更好地描述地震动残差在尾部的分布。使用峰值过阈（Peak-over-threshold，POT）法分别拟合了所有残差和三个不同震级范围的残差，分别与对数正态模型组合建立了总体GPD复合模型的和分组GPD复合模型来表征地震动的随机不确定性。PSHA的结果表明低超越概率的计算结果主要受地震动残差模型尾部的控制，四种地震动预测模型（不截断的对数正态模型、3倍标准差截断的对数正态模型、总体GPD复合模型和分组GPD复合模型）得到的地震危险性曲线在低于10-5时具有比较明显的差异。
建筑结构;设计地震动参数;风险区划;性能分析
中国地震局地球物理研宄所
博士
固体地球物理
潘华
2021
中文
TU318
2023-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）