制定适应策略以减少飓风对社会的威胁是至关重要的,正如去年美国和加勒比沿海地区最近遭受的破坏所证明的那样。沿海地区住宅建筑的数量显著增加,加上气候变化影响的风险不断增加,这意味着沿海开发的破坏成本可能会继续上升。
根据理哈伊大学Fazlur R. Khan结构工程和建筑的捐赠主席Dan M. Frangopol和香港理工大学结构工程助理教授You Dong的说法,之前的大多数研究都集中在飓风下的结构性能和损失评估上。
在最近发表于建筑设施性能杂志Frangopol和Dong提出了一个框架,以帮助住宅建筑在生命周期背景下考虑气候变化的影响。Frangopol是公认的生命周期工程的先驱,它是一种结合经济影响评估环境影响的方法,包括结构从生产到使用和结束的生命周期。
在他们的论文《考虑生命周期气候变化的飓风威胁下住宅建筑适应性优化》中,Frangopol和Dong提出了一个系统框架,用于在长期间隔内各种即将发生的气候变化情况下大规模住宅建筑的最佳适应。研究了不同的适应策略,以确保适当的结构性能,减轻损害损失和对社会的不利后果。采用基于遗传算法的优化过程来确定研究区域内与建筑物相关的最优适应类型。该框架考虑了飓风发生的概率模型、典型住宅建筑的结构脆弱性、可能的气候变化情景,以及在生命周期背景下各种气候适应策略的优化。
他们将他们的方法应用到一个现实生活中的案例研究中:位于佛罗里达州迈阿密戴德县的一组单户住宅建筑。
文章总结道:
“本文提出了一个与住宅建筑在飓风和气候变化影响下的最佳适应策略相关的通用计算程序。计算了概率风害下建筑物的损失,并从生命周期的角度考虑了适应性对结构性能的影响。考虑预期的生命周期损失/效益和总结构适应成本,确定了最优的结构适应策略。该方法以佛罗里达州迈阿密-戴德县的住宅建筑为例进行了说明。
得出以下结论:
2.在本文所分析的案例中,距离海岸1-10 km范围内的建筑物与其他区域的建筑物相比损失最大。此外,1970年以前建造的建筑物对该地区建筑物的年损失总额有很大贡献。
3.气候变化导致的飓风发生概率和强度的变化对调查区域内建筑物的预期生命周期损失有显著影响。灾害强度变化对损失的影响大于灾害发生率增加对损失的影响。
4.采用双目标方法得到住宅建筑的最优适应策略,得到帕累托最优前沿。这使得决策者可以根据自己的偏好做出明智的决定。
5.在考虑预期生命周期损失和总结构适应成本的情况下,对适应行动进行成本效益评价和优化,可以得出最佳的结构适应策略。成本和收益可以一起考虑,以确定替代方案的有效性。
6.在气候变化工程背景下,生命周期损失、成本效益分析和优化可以为决策者提供大规模结构系统评估和适应所需的重要信息。这些信息可用于考虑极端事件和气候变化的民用基础设施的设计、维护和管理过程。”
Dan M. Frangopol教授是利哈伊大学结构工程和建筑Fazlur R. Khan教授的首任主席。他“被广泛认为是生命周期工程领域的主要教育家和创造者”。(第3期)。他的主要研究兴趣是概率概念和方法在土木和海洋工程中的发展和应用,包括:结构可靠性;全寿命周期成本分析;基于概率的结构和基础设施系统的评估、设计和多准则生命周期优化结构健康监测;极端事件(地震、海啸、飓风和洪水)下结构和分布式基础设施的全生命周期性能维护和管理;基于风险的评估和决策;减轻多种灾害风险; infrastructure sustainability and resilience to disasters; climate change adaptation; and probabilistic mechanics. His research, teaching and service have garnered numerous awards from ASCE, IASSAR, IABSE, SAE and other professional organizations.
根据ASCE的说法,“Dan M. Frangopol是桥梁安全和维护管理,结构系统可靠性和生命周期土木工程方面的卓越权威。他的贡献定义了围绕设计规范、管理方法和优化方法的许多实践。从损坏结构的维护和系统冗余因素的发展到评估大跨度结构的性能,Frangopol博士的研究不仅节省了时间和金钱,而且很可能也挽救了生命。”
故事来源:
提供的材料利哈伊大学。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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