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研究亮點

基于降維和聚類的高效地震易損性分析方法

發布時間： 2023-01-09 點擊數量：4768

研究背景：

結構地震易損性評估是基于性態的抗震設計和基于性能地震工程（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）的重要內容。基于增量動力分析（IDA）的易損性評估需要對多條地震動記錄進行多次調幅，計算效率較低。已有的高效地震易損性分析方法無法兼顧計算效率與精度。如何準確高效評估結構地震易損性是研究熱點。

創新點：

基于降維和聚類技術提出了一種高效地震易損性分析方法（圖1）。該方法通過降維和聚類技術從原始地震動中選取少量代表性地震動進行易損性分析，使得兩者易損性曲線接近，從而實現準確高效的結構地震易損性評估。基于大量單自由度體系的易損性分析結果，研究了本征維數（圖2）和收斂誤差（圖3）對所提方法的影響。通過對兩棟抗彎鋼框架進行易損性分析（圖4），檢驗了所提方法的有效性。

研究結果：

對輸入特征不進行降維時，所提的高效地震易損性分析方法會過早收斂，導致計算精度降低；當用于所提的高效地震易損性分析方法時，核主成分分析（KPCA）和局部線性嵌入（LLE）技術相比較于其他降維技術有明顯的優勢；采用所提方法進行結構地震易損性分析，在不損失計算精度的同時計算效率可以提升將近一倍。

該成果發表在地震工程國際期刊《Earthquake Engineering and Structural Dynamics》（Jinjun Hu*, Bali Liu*, Lili Xie. An unsupervised machine learning based ground motion selection method for computationally efficient estimation of seismic fragility. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2022. DOI: 10.1002/eqe.3793）（IF：4.060，*通訊作者）

圖1 方法實現流程圖

圖2 本征維數的影響

圖3 收斂誤差的影響

圖4 有效性驗證

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