基于概率地震需求模型与Beta-二项分布的建筑结构预测地震易损性研究

来源：计算力学学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：徐阳冰,刘骁骁,彭泽靖,吴子燕,司建辉

单位：西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048,西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048,西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048,中联西北工程设计研究院有限公司, 西安 710000,西北工业大学 力学与土木建筑工程学院, 西安 710129,西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048

摘要：传统地震易损性模型忽略地震激励和结构物理参数等随机不确定性导致的响应统计相关性影响,从而过高评估了结构的抗震性能。为此,提出了基于概率地震需求模型与β-二项分布的贝叶斯预测地震易损性研究方法。首先,采用线性对数回归概率地震需求模型建立工程需求参数与地震强度指标的函数映射关系。其次,采用β-二项分布得到考虑响应统计相关性的模型参数,再通过β-二项分布累积分布函数计算结构的失效概率,基于贝叶斯更新定理推导出结构的贝叶斯预测地震易损性公式。最后,结合K-out-of-N系统理论,提出基于贝叶斯估计的系统预测地震易损性方法论。以某一钢筋混凝土框架结构为算例,通过非线性动力时程分析,获得结构最大层间位移角,采用马尔科夫链蒙特卡洛模拟(MCMC)方法获得更新的地震模型参数,建立不同损伤状态下的结构和系统易损性曲线。结果表明,当结构遭受完全倒塌状态时,结构响应统计相关性的影响显著,考虑EDP统计相关性的地震易损性较传统地震易损性增大,曲线偏上移动。当结构组成系统时,对于各损伤状态,随着IDR的增加,考虑统计相关性时结构的失效概率增加幅度开始增大,后逐渐减小。因此,相比忽略结构响应统计相关性的情形,考虑统计相关性的地震易损性更趋于保守,增加了结构可靠性的安全设计,为工程抗震设计和减少震后经济损失提供更为准确的理论依据。

关键词：预测地震易损性,统计相关性,概率地震需求模型,β-二项分布,贝叶斯更新,

基金资助：西安理工大学教师启动基金(107-451122005)资助项目.