(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210855684.8 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 宁超列　苏嘉頔　彭勇波　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 宣慧兰 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06F 16/29(2019.01) G06F 16/22(2019.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/13(2006.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 一种群体 建筑地震风险评估方法、 装置及存 储介质 (57)摘要 本发明涉及一种基于概率密度演化理论的 群体建筑地震风险评估方法、 装置及存储介质， 其中， 方法包括概率地震危险性 分析和群体建筑 地震易损性分析， 具体包括： 获取历史地震目录 数据库； 划分潜在震源区； 确定地震活动性参数 和地震动衰减关系； 生成地震危险性曲线； 确定 一致危险性谱； 生成随机人工地震动时程样本曲 线； 获取群体建筑数据库； 建立多自由度弯剪型 层模型并确定参数； 基于随机人工地震动时程样 本曲线， 采用中心差分法确定最大层间位移角； 确定最大层间位移角的概率密度分布 函数； 确定 每栋建筑 处于不同损伤状态的概率； 改变地震重 现期， 生成地震 易损性曲线。 与现有技术相比， 本 发明具有评估过程完整、 评估结果 准确等优点。 权利要求书4页 说明书15页 附图7页 CN 115271406 A 2022.11.01 CN 115271406 A 1.一种基于概率密度演化理论的群体建筑地震风险评估方法， 其特征在于， 包括概率 地震危险性分析与群 体建筑地震易损性分析， 其中， 所述概率地震危险性分析包括以下步骤： 步骤1‑1)获取目标 区域的历史地震目录数据库， 计算目标 区域每个地震活动区的地震 年平均发生 率； 步骤1‑2)划分每个地震活动区内的潜在震源区， 确定每个潜在震源区的震级上限和震 级下限； 步骤1‑3)采用震 级分档的方式建立空间概 率分布函数； 步骤1‑4)基于空间概率分布函数、 地震活动区震级上限和震级下限确定每个地震活动 区第i个潜在震源区以第j个震 级为中心的震 级档的地震年平均发生 率； 步骤1‑5)对目标区域进行栅格化处理， 确定地震动加速度反应谱参数衰减关系， 将每 个栅格内的建筑结构自振周期由0秒按预配置的自振周期 变化间隔递增至预配置的建筑结 构自振周期上限， 基于每个地震活动区第i个潜在震源区以第 j个震级为中心的震级档的地 震年平均发生率， 计算每个栅格中心加速度反应谱参数超过预配置参数阈值的年平均超越 概率， 生成每 个栅格中心不同建筑结构自振周期下的地震危险性曲线； 步骤1‑6)根据预配置的地震重现期和对应的年平均超越概率， 确定每个栅格 中心不同 建筑结构自振周期下的谱加速度， 得到不同地震重现期的一 致危险性谱； 步骤1‑7)基于每个栅格 中心不同地震重现期的一致危险性谱， 采用物 理随机地震动模 型， 生成每 个栅格中心不同地震重现期下的随机人工地震动时程样本曲线； 所述群体建筑地震易损性分析包括以下步骤： 步骤2‑1)获取群体建筑数据库并进行基本属性分类， 其中， 群体建筑的基本属性包括： 建筑年代、 建筑高度、 结构类型、 使用类型、 楼层面积； 步骤2‑2)针对每栋建筑， 将每一层的变形特征用一根弹性弯曲梁和一根非线性剪切弹 簧表征， 建立多自由度弯剪型层模型； 步骤2‑3)基于群体建筑的基本属性与预配置的参数标定规则， 确定多自由度弯剪型层 模型的参数； 步骤2‑4)输入每栋建筑所在栅格中心不同地震重现期下的随机人工地震动时程样本 曲线， 采用中心差分法， 确定每栋建筑的最大层间位移角， 所述栅格中心不同地震重 现期下 的随机人工地震动时程样本曲线基于步骤1 ‑1)‑步骤1‑7)确定； 步骤2‑5)基于广义概率密度演化方程， 确定每栋建筑最大层间位移角的概率密度分布 函数； 步骤2‑6)根据每栋建筑的基本属性， 确定建筑处于不同损伤状态下的最大层间位移角 阈值， 并基于最大层间位移角的概率密度分布函数和最大层间位移角阈值确定每栋建筑处 于不同损伤状态的概 率； 步骤2‑7)改变地震重现期， 重复步骤2 ‑4)‑步骤2‑7)， 生成每栋建筑基于地震重现期的 地震易损性曲线。 2.根据权利要求1所述的一种基于概率密度演化理论的群体建筑地震风险评估方法， 其特征在于， 所述 年平均超 越概率为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115271406 A 2式中， mk、 rk和 θk分别为第k次地震的震级、 震 中距和方位角； 为每个地震活动区第i 个潜在震源区以第j个震级为中心的震级档的地震年平均发生率； Np为潜在震源区的个数； Nm为震级区间档的个数； Ne为每个潜在震源区在每 个震级区间档发生的地震次数。 3.根据权利要求1所述的一种基于概率密度演化理论的群体建筑地震风险评估方法， 其特征在于， 所述 步骤1‑7)包括以下步骤： 步骤1‑7‑1)将每个栅格 中心不同地震重现期下的一致危险性谱作为目标反应谱， 根据 目标反应谱和功率谱的近似关系， 将一 致危险性谱转 化为基岩功率谱： 式中， S0为每个栅格中心不同地震重现期下的一致危险性谱， S为基岩功率谱， ωi为地 震波第i阶频率， η为阻尼比， P为一致危险性谱的年平均超越概率， T0为随机人工地震动时 程样本曲线平稳 段的持续时间； 步骤1‑7‑2)基于基岩功率谱， 针对目标区域， 采用随机傅氏谱描述人工地震动的随机 性： 式中， F为地表功率谱， ω0为场地卓越频率， ζ为场地等效阻尼比， 二者均为基本随机变 量； 步骤1‑7‑3)假设随机人工地震动时程样本曲线满足平稳高斯过程， 将地表功率谱转化 为傅里叶幅值谱： 式中， Δω为采样间隔， Δ ω＝2 π/T， T为建筑结构基本周期； 步骤1‑7‑4)将随机人工地震动时程样本曲线 的相位角分解为初始相位角 与基本相 位差谱 其中， 初始相位角 为基本随机变量， 基本相位差谱 为： 式中， A为指数参数； 步骤1‑7‑5)将基本相位差谱转换为一服从对数正态分布的数列， 对所述数列进行归一 化处理后， 与初始相位角 相加， 得到随机人工地震动时程样本曲线的相位角 步骤1‑7‑6)采用切球选点方法， 基于场地卓越频率ω0、 场地等效阻尼比ζ和初始相位角 三个基本随机变量， 生成随机样本；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115271406 A 3