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高耸钢结构在现代社会中,作为重要的公共设施,广泛应用于各个行业,且随着高耸结构在我国的快速发展,大型高耸钢结构尤其是大型多功能电视塔的建设与传统的高耸钢结构形式发生了本质的改变,为了适应社会经济发展和人民越来越高的审美和使用要求,高耸结构有向塔楼建筑面积越来越大、塔身造型越来越具个性化,塔体高度越来越高、材料多样化的方向发展。因此造成了现代大型高耸钢结构的风险呈现出种类繁多、分布复杂的“个性”发展趋势。
在高耸钢结构专业领域,对于风险问题并非没有受到认识和重视,但一直以来都是以设计规范、施工验收规范、防火规范等规范条文的规定来进行定性的约束,以保证高耸结构风险维持在一个较低的水平。
而正是由于规范条文的统一性规定和高耸钢结构的“个性”发展的矛盾,使得仅仅采用规范和规程的相关条文已难以对现代大型高耸钢结构风险状况进行描述和评估,大型高耸钢结构的风险控制更是无从谈起。所以建立大型高耸钢结构风险评估理论和实用的风险评估方法已经成为大型高耸钢结构风险研究的迫切需求。本文正是以构建大型高耸钢结构风险评估基本构架为目标,为风险评估在大型高耸钢结构的应用做了一些基础性和开创性的工作,展开了一系列较为系统的研究。
本文通过查阅大量文献资料,懂得了对于不同行业、不同风险研究者、不同风险研究对象,风险的定义模式和理解模式有着明显的差异,也意识到风险的本质比对风险进行准确的定义更加重要。同时通过对风险发展历程和主要应用领域的发展现状的调查和类比,进一步体会到了对大型高耸钢结构进行风险评估的必要性和重要性。
高耸结构在以往已经有一些风险事故的发生,文中对高耸钢结构的风险事故进行了调查,并分桅杆结构、高压输电塔结构和自立式钢塔结构进行了不同风险事故的分类整理,对结构在风险事故下的破坏原因和破坏严重程度进行了调查分析。通过对破坏原因、破坏程度等归类整理,提出了相应的定性应对措施。根据结构失效和自然灾害发生的规律,进行了大型高耸钢结构风险概率的研究,提出了大型高耸钢结构风险概率的确定方法,并根据大型高耸钢结构的发展趋势,对大型高耸钢结构的风险发展趋势进行了阐述。
论文根据损失承担者的不同、损失在工程项目的阶段不同以及损失发生的具体物理量的不同,对高耸钢结构可能遭受的风险损失进行了分类,对国内外规范、规程以及研究人员提出的建筑物破坏等级确定方法进行了调查,从而提出了针对高耸钢结构的破坏等级划分标准,并对各等级的破坏状态进行了具体的描述。在高耸钢结构破坏等级的基础上,提出了大型高耸钢结构项目的在险价值、PML和损失率的概念,并采用专家调查的方法对大型高耸钢结构在各风险种类和风险强度下的风险损失量进行了预测。制定了将各风险种类和风险强度下相同损失指标的合成公式,用于评价大型高耸钢结构在此风险损失目标下的损失程度;根据大型高耸钢结构的风险原因、风险概率和风险损失的研究,制定了大型高耸钢结构的风险评估步骤,拟用于指导大型高耸钢结构的风险评估工作;并在风险概率和风险损失的专家调查环节,根据工程的复杂性、专家的知识水平和经验以及历史损失数据对专家估计值运用模糊数学的方法进行了分析,确定了在一定置信水平下专家估计值的期望值、最大和最小值,并以此为基础计算出风险损失的期望值和范围。针对工程经济损失和工程人员伤亡损失的不同损失指标,采用受伤人员的医疗费用和赔偿金以及死亡人员的ICAF作为价值转化函数,将人员伤亡损失转化为以货币为表现形式的经济损失。
论文参照桥梁工程风险评估和隧道风险评估中的风险损失接受准则,给出了高耸钢结构年风险损失的接受准则,并提出了大型高耸钢结构基于性能的多目标风险评估。
目前所采用的大型高耸钢结构的检测维护形式有其弊端,论文对其优缺点进行了分析,并提出在大型高耸结构工程中采用基于风险的检测要求,确定了基于风险进行检测的流程和方法,并对基于风险的检测方法的意义进行了分析。
最后,对高耸结构风险评估研究进行了展望,明确了在此领域需要进一步开展的研究工作。