基于结构强震记录的结构整体地震损伤评估研究

针对震后结构地震损伤及破坏评估中迫切需要解决的关键科学问题，本课题旨在研究地震中结构时变参数识别、结构整体损伤定量指标确定以及结构地震损伤水平预测方法。利用结构强震记录识别结构非时变和时变参数，通过探测结构进入和退出时变反应的时刻点，将结构强震记录分为三段，分别识别结构破坏前后的非时变参数以及破坏过程中的时变参数，并研究整个地震过程中结构参数随时间变化特点。利用典型结构振动台试验和数值模拟结果，建立结构整体损伤定量指标，将该指标和识别的结构参数变化建立结构整体损伤水平评估体系，用该体系快速评估建筑结构地震后的损伤水平和破坏程度。本项目将得到利用一次地震结构强震记录即可确定结构破坏前后参数的方法以及震后结构整体损伤评估技术，为震后结构安全鉴定、损伤预测、修复加固等提供科学依据和数据，为我国结构数字强震观测台网建设及后期应用提供科技支撑与储备。

随着我国地震灾害形势日益严峻，震后结构损伤评估成为迫切需要解决的关键科学问题之一。本项目重点研究了结构非时变与时变参数识别方法、振动台模型结构参数识别新方法以及结构整体地震损伤水平评估方法。主要研究成果及意义总结如下：.（1）提出了地震作用下结构参数识别“三段法”，通过探测地震中结构是否进入非线性反应、进入和退出非线性反应时刻，将结构地震反应记录分为三段，分别利用第一段和第三段数据识别结构非时变参数，得到结构损伤前后参数，利用第二段数据识别结构时变参数，得到地震过程中结构参数与损伤变化过程。针对方法编制计算程序，对方法和程序可靠性、鲁棒性以及识别结果精度利用结构数值模拟进行验证，分析了实际结构地震反应记录，得到了结构在地震中参数变化与损伤情况。.（2）对“三段法”进行扩展应用，将其应用于结构振动台模型试验中，给出了振动台试验中模型结构参数识别尾部记录法。可以给出整个试验过程中模型结构参数变化情况，得到模型结构参数在整个试验中完整变化图像。通过一个钢混框架结构模型试验数据进行分析并与振动台试验过程中传统模态分析结果进行对比，对识别结果的合理性与正确性进行了验证。.（3）基于上述研究工作，通过统计回归，将结构损伤指数与结构参数变化建立了联系，给出了通过参数变化估计结构损伤指数的经验公式。如果得到了结构强震记录，通过识别结构参数及其变化，根据经验公式可以计算结构损伤指数，从而初步判断结构地震损伤水平与状态，并通过实际钢筋混凝土框架结构对计算结果进行了分析和验证。.（4）针对结构强震观测特点，提出了基于结构地震反应记录结构损伤识别与评估等效单自由度体系方法，方法将多自由度体系结构等效为单自由度体系，然后计算等效单自由度体系的延性系数及损伤指数，并用损伤指数来判断结构的整体损伤水平，给出结构震后是否可修复的建议。选择了两个地震中受损的钢混结构进行了地震整体损伤评估，并与结构震害调查情况以及修复情况进行了对比，验证了方法可行性与实用性。.所提方法与技术仅利用一次地震中结构强震记录即可确定结构损伤前后参数以及结构整体损伤水平，并给出结构是否可修复的具体建议，从而为震后结构安全鉴定、损伤评估、修复加固等工作提供科学依据，也为我国结构数字强震观测台网建设及后期应用提供科技支撑与方法储备。本项目资助下发表论文16篇（SCI检索1篇，EI检索13篇），培养博士2名，硕士2名。