技术周刊 | 建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES正式发布

一片大深林

01 建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES研发背景

近年来，建筑抗震韧性成为国内地震工程领域的研究热点。2020年3月31日，清华大学联合多家科研机构、设计、咨询公司和工程公司编制的《建筑抗震韧性评价标准》GB/T 38591-2020发布。该标准适用于新建建筑和既有建筑，包括附属设施与配套线路、管道、设备等非结构构件的抗震韧性评价。《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》（征求意见稿）第3.2.4条规定，地震时正常使用建筑应进行结构弹塑性时程分析，计算设防地震和罕遇地震作用下的结构层间位移和楼面水平加速度。结构层间变形应满足本导则4.3的规定，楼面水平加速度宜满足本导则4.4的规定。当楼面水平加速度不满足本导则4.4的规定时，应对建筑非结构构件、建筑附属机电设备和仪器设备采取专门措施，并根据《建筑抗震韧性评价标准》GB/T 38591进行抗震韧性评价，I类建筑应达到抗震韧性二星及以上，II类建筑应达到抗震韧性一星及以上。北京市地方标准《建筑工程减隔震技术规程》（审批稿）第5.4.3条规定，当楼面水平加速度不满足本规程 5.4.2 的规定时，应对建筑非结构构件、建筑附属机电设备和仪器设备采取专门措施，并根据《建筑抗震韧性评价标准》GB/T 38591 进行抗震韧性评价，I类建筑应达到抗震韧性二星及以上，II类建筑应达到韧性一星及以上。由哈尔滨工业大学和中国地震局工程力学研究所作为主编单位编制的《城市工程系统抗震韧性评价导则》也通过审查，即将发布实施。为了适应我国对韧性城市和韧性建筑发展的需要，解决韧性评价计算方法复杂，计算量大的问题，我们开发了建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES。SAUSG-RES实现了韧性评价结果的可视性，使其不仅限于评估和研究，更对项目决策具有参考价值。通过直观可见的建筑各部位损伤云图以及震后修复资金、修复时间、修复人员等数据图表，能够对仍在设计阶段的建筑进行合理规划与改善，或者对现有建筑的薄弱部位进行合理加强；也能够在既有建筑进行抗震加固时，利用韧性评价实现在合理的成本范围内，达到建筑抗震韧性提升的最大化，可以做到一键生成建筑抗震韧性评价报告。
SAUSG-RES支持采用SAUSAGE弹塑性动力分析得到的工程需求参数，根据《建筑抗震韧性评价标准》对结构构件和非结构构件进行建筑抗震韧性评价；同时支持用户自定义结构构件和非结构构件易损性信息、造价信息等参数，程序将自动完成自定义韧性评价结果的输出。因此，SAUSG-RES可以作为开放的建筑抗震韧性评价方法的科研平台。
02 SAUSG-RES建筑结构抗震韧性评价流程



03 建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES功能简介

SAUSG-RES接力SAUSAGE模型数据及分析结果，全面对接《建筑抗震韧性评价标准》 GB/T38591-2020，自动进行建筑结构韧性评价，如图1所示。



图1 SAUSG-RES建筑结构抗震韧性评价软件

弹塑性分析应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于11组的实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震激励的数量不应少于总数的2/3；采用SAUSG-RES对结构进行弹塑性分析,得到构件性能、层间位移角和楼层加速度等工程需求参数，如图2所示。



图2 SAUSG-RES构件性能、楼层位移（加速度）结果

SAUSG-RES韧性评价软件包含了蒙特卡洛算法模块，抗震韧性指标的计算应采用蒙特卡洛方法。原始工程需求参数矩阵采用蒙特卡洛方法进行工程需求参数矩阵的扩充，形成扩充后工程需求参数矩阵。扩充后的工程需求参数与分析得到的工程需求参数应具有相同的联合分布，同时扩充后的工程需求参数矩阵与时程分析得到的工程需求参数矩阵应具有相同的均值与方差，如图3所示。



图3 SAUSG-RES蒙特卡洛算法

SAUSG-RES韧性评价软件中设置了结构构件评价参数和非结构构件评价参数，包括修复费用、修复时间和人员伤亡等韧性评价参数，默认采用《建筑抗震韧性评价标准》（GB/T 38591—2020）中的相关参数，同样也支持用户自定义设置，如图4~7所示。根据扩充的工程需求参数（损伤状态、层间位移角和楼层加速度）和构件易损性数据库，对构件进行评价。



图4 结构构件评价参数



图5 非结构构件评价参数



图6 非结构构件信息



图7 吊顶构件易损性曲线

SAUSG-RES提供了丰富、直观的韧性评价结果。韧性评价结果中，可以输出建筑各部位损伤云图以及震后修复资金、修复时间、修复人员等数据图表，实现了一键生成建筑抗震韧性评价报告，如图8~14所示。



图8 构件修复费用



图9 构件修复时间



图10 修复工作甘特图



图11 工程需求扩充后各工况评价结果



图12 建筑韧性评级结果



图13 韧性评价报告输出设置



图14 韧性评价报告

建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES可以显著减少韧性评价的工作量，能够做到一键生成建筑抗震韧性评价报告，实现了韧性评价结果的可视性，对项目决策极具参考价值。建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES不仅支持《建筑抗震韧性评价标准》（GB/T 38591—2020），更支持灵活自定义韧性评价参数，自动完成自定义韧性评价结果的输出，可以作为开放的建筑结构抗震韧性评价方法的科研平台。
建筑结构抗震韧性评价软件SAUSG-RES已经正式发布，欢迎广大工程师和高校科研人员试用软件！

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