[发明专利]考虑建筑地震次生坠物危害的紧急避难场所选址方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程防灾减灾技术领域，特别是指一种考虑建筑地震次生坠物危害的紧急避难场所选址方法。

背景技术

在地震中，建筑物外围非结构构件破坏引起的坠物危害是导致人员受伤的主要原因之一。在美国Northridge地震中，超过一半以上的人员受伤都是由于坠物撞击造成的。因此，在我国《防灾避难场所设计规范》(住房和城乡建设部.防灾避难场所设计规范GB 51143-2015,中国建筑工业出版社,2016)中,认为当有可靠抗灾设计保证建(构)筑物不会发生倒塌或破坏时，紧急避难场所应不小于两侧建筑防止坠落物安全距离之和，以避免避难人员遭受坠物打击。

然而，目前国内外建筑物外围非结构构件坠物危害的研究非常有限(F.Braga,V.Manfredi,A.Masi,A.Salvatori,M.Vona.Performance of non-structural elements in RC buildings during the L’Aquila,2009earthquake.Bulletin of Earthquake Engineering,9:307–324,2011.)，缺乏可以量化坠物危害距离的计算方法。

本发明提出了一种考虑建筑地震次生坠物危害的紧急避难场所选址方法，不仅可以计算建筑地震次生坠物的危害距离，还可以考虑地震动不确定性，给出坠物分布概率，从而为紧急避难场所选址提供准确的技术参考。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑建筑地震次生坠物危害的紧急避难场所选址方法。

该方法包括如下步骤：

(1)建筑群坠物分布计算：

首先，采用多层剪切模型进行建筑群结构地震反应计算，得到楼层结构反应数据；然后，进行围护结构破坏判断；最后，进行坠物分布计算，坠物的落点距离其中，h_j为在i个时间步建筑j层围护结构的高度，v_i,j为该围护结构的速度；

(2)地震动不确定分析：

采用逐步动力增量时程分析方法，获得地震动强度IM与某点被坠物覆盖的概率P的关系曲线；在此基础上，结合地区地震危险性分析，计算建筑结构设计周期内不同距离被坠物覆盖的概率P(d_max≥d₀in Y years)。

(3)紧急避难场所选址：

首先，考虑不同建筑物的碎块叠加影响，在GIS平台上，将目标区域划分成精细的网格，将不同建筑物坠物覆盖该网格的概率进行叠加，得到该网格最终的被坠物覆盖的概率；

其次，确定可接受的概率水平，在GIS平台下，选择坠物覆盖概率大于等于1％的网格，这些网格将是坠物危害的影响区域，在紧急避难场所选址时予以排除。

其中，步骤(1)中围护结构分为玻璃幕墙和外部非结构墙两类，玻璃幕墙的破坏条件D_glass≥max(1.25I_eΔ_aA,0.013/h_sx)，外部非结构墙的破坏条件D_wall≥max(Δ_aA,0.013/h_sx)，其中，h_sx表示层间位移角涉及的层高度；Δ_aA表示结构所允许的层间位移角限值，I_e取1.0。

步骤(2)中逐步动力增量时程分析方法具体步骤如下：

①选择一组地震动纪录N_total，并对该组地震记录进行归一化处理；

②在某一地震动强度下，对结构输入上述步骤①中的地震记录，计算得到一组坠物最大距离d_max，记录d_max≥d₀的地震动数，记为由此得到该地震动强度下d₀位置被坠物覆盖的概率为：

其中，d₀为某一点到建筑墙面的水平距离；

③单调增加地震动强度，重复步骤②，得到结构在不同地震动强度输入下的P(d_max≥d₀)；

④以地震动强度为随机变量，按照对数正态分布模型进行参数估计，获得结构在地震动强度连续变化下的P(d_max≥d₀)曲线，即为d₀位置被坠物覆盖的易损性曲线。