Page 47 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 38 卷第 9 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 9
2025 年 9 月 Journal of Vibration Engineering Sept. 2025

非 平 稳 随 机 主 余 震 序 列 下 工 程 结 构 易 损 性

计 算 方 法 的 适 用 性 研 究

曹徐阳 ， 冯德成 2
1
（1. 河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098；
2. 东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏 南京 210096）

摘要：随着基于性能的地震工程理论的发展，以“风险性-概率性”为导向的工程结构性能评估方法逐渐得到研究人员的重视
与推广，其中的重要一环即地震易损性分析。现有的易损性计算方法种类繁多，更多的研究侧重于介绍如何将概率理论与地
震工程结合，而对于不同概率计算方法的准确性与适用性仍有待进一步探究。本文基于非平稳随机主余震序列，同时结合现
阶段地震易损性分析中常用的三种方法：线性拟合法、最大似然估计法、蒙特卡罗法展开研究，对比了这三种方法的易损性
计算原理，基于一榀框架展开实例分析，讨论了这三种方法的概率结果准确性、适用性以及随机余震对于结构性能的影响规
律。总体而言，三种易损性计算方法得到的结果相似，发展趋势与分布范围较为一致，这也在一定程度证明了这三种方法的
有效性；研究结果表明，蒙特卡罗法计算周期长，最大似然估计法更加适用于轻微损伤的性能水准，线性拟合法在排除倒塌状
态的散点后具有更高的准确度。在考虑了非平稳随机余震后，得到的概率易损性曲线整体呈现左移趋势，如若不考虑随机余
震的影响，将大幅低估地震序列对结构造成的概率破坏风险。
关键词： 随机地震动；主余震序列；非平稳过程；地震易损性；概率性能
中图分类号：TU375.4 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309031

The applicability of different vulnerability methods for engineering structures
under nonstationary stochastic mainshock-aftershock sequences

1
CAO Xuyang ，FENG Decheng 2
（1.College of Civil and Transportation Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，China；2.Key Laboratory of Concrete
and Prestressed Concrete Structures of the Ministry of Education，Southeast University，Nanjing 210096，China）

Abstract： With the development of performance-based earthquake engineering， the ‘risk-probabilistic’ oriented performance evaluation
method has gradually gained the attention of researchers，an important part of which is seismic vulnerability analysis. At this stage, there are
different kinds of vulnerability methods，and more researches focus on how to combine probability theory with earthquake engineering，but
the reasonable comparison for the accuracy and applicability of different methods still requires further research. Based on the nonstationary
random mainshock-aftershock sequences，this paper compares three methods commonly used in seismic vulnerability at this stage：linear
fitting method，maximum likelihood estimation，and Monte Carlo method. Then，based on a reinforced concrete frame，a case study is
carried out，and the applicability of these three methods as well as the influence of random aftershocks are discussed. Generally speaking，the
results obtained by the three methods are similar，and the development trends are relatively consistent，which also proves the effectiveness of
these three methods to a certain extent. The Monte Carlo method has a long calculation period，the maximum likelihood estimation is more
suitable for the performance level of minor damage，and the linear fitting method is more accurate after excluding the scattered points in the
collapse state. After considering non-stationary random aftershocks，the obtained structural vulnerability shows an overall left-shifting trend. If
the influence of random aftershocks is not considered，the probabilistic risk caused by earthquake sequences will be greatly underestimated.

Keywords：stochastic ground motion；mainshock-aftershock sequence；nonstationary process；seismic vulnerability；probabilistic performance

20 世纪 90 年代以来，基于性能的地震工程逐渐 能的地震工程发展可分为三个阶段，第一阶段以确
成为国际上地震工程领域的主要发展方向。基于性 定性的结构性态反应为性能目标；第二阶段以结构

收稿日期：2023-09-12；修订日期：2023-11-29
基金项目：国家重点研发计划资助项目（2022YFC3803004）；国家自然科学基金资助项目（52208164，52361135806）；江苏
省自然科学基金资助项目（BK20220984）