高層建筑地震研究論文：高層建筑震害研究

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1、高層建筑地震研究論文：高層建筑震害研究【摘要】：簡(jiǎn)要介紹了1985年墨西哥格雷羅7.3級(jí)地震和1996年麗江7.0級(jí)地震高層建筑震害特征。采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋震害預(yù)測(cè)方法對(duì)2000年姚安6.5級(jí)地震區(qū)的典型高層建筑進(jìn)行了計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際震害進(jìn)行了對(duì)比,分析了震害原因。關(guān)鍵詞:高層建筑;震害分析;震害預(yù)測(cè)1　高層建筑震害概況　　按照我國(guó)《鋼筋砼高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ3—91規(guī)定,8層和8層以上的房屋為高層房屋。1.1　墨西哥地震高層建筑震害特征　　1985年墨西哥格雷羅(Guerrero)7.3級(jí)地震時(shí),震中附近的建筑

2、未受到嚴(yán)重破壞,而遠(yuǎn)在400多km以外的墨西哥城湖積區(qū)軟弱場(chǎng)地上的的高層建筑卻出現(xiàn)了的嚴(yán)重破壞現(xiàn)象,使10~15層的建筑遭到了前所未有的嚴(yán)重破壞和倒塌。1.2　麗江7.0級(jí)地震高層建筑震害1.2.1　麗江縣城埸地條件概況麗江盆地為典型的斷陷盆地,麗江縣城位于麗江盆地中部,地形平坦開闊,地勢(shì)北高南低,平均坡度0.8%。除盆地東、西兩側(cè)邊緣出露少量基巖外,大部分地區(qū)為第四系所覆蓋。第四系最大厚度可達(dá)1200m以上,主要為下更新統(tǒng)蛇山組(Q1sh),厚187~1150m。麗江縣城地表主要為晚更新統(tǒng)冰水沉積和全新統(tǒng)河湖相沉積層。晚更新統(tǒng)冰水沉積北厚

3、南薄,厚14~500余m,全新統(tǒng)層較薄,一般只有2~20m。根據(jù)城區(qū)不同位置24個(gè)鉆孔原位剪切波速測(cè)量結(jié)果,測(cè)試深度達(dá)35m,一般為20m左右。各土層剪切波速介于77~533m/s之間,多數(shù)在200~350m/s之間。參照規(guī)范[3]標(biāo)準(zhǔn),大部為Ⅱ類埸地土。1.2.2　麗江7.0級(jí)地震高層建筑震害特征1996年麗江7.0級(jí)地震,極震區(qū)為9度[5],麗江縣城處于極震區(qū)南部,高層建筑分布在縣城新區(qū),麗江縣城內(nèi)共有7幢高層建筑。其中基本完好2幢,占28.57%;輕微破壞4幢,占57.14%;中等破壞1幢,占14.29%。其典型高層建筑結(jié)構(gòu)概況和震害

4、特征是:麗江地區(qū)人民銀行為12層框剪結(jié)構(gòu),按9度地震進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),樁基礎(chǔ),樁長(zhǎng)16m,樁基持力層為粉土,承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk≥800kPa,框架和剪力墻混凝土強(qiáng)度為C40,梁斷面為450mm×600mm。震害特征:底層框架縱梁局部處斷裂,縫寬2~3cm,1~2層正面磁片局部脫落,填充墻多處輕微開裂,縫寬0.1~0.3cm,長(zhǎng)1~3m;麗江地區(qū)工商銀行位于?；萋纺厦?與地區(qū)人行只隔一條公路,地區(qū)工行為9〔10〕層框架樓,按9度地震進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),震后基本完好;麗江地區(qū)物資商場(chǎng)為8〔10〕層框架樓,按8度地震進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),毛石條形基礎(chǔ)深1.2m,地耐

5、力18t/m2。震害特征:1~3層填充墻多處出現(xiàn)交叉剪切裂縫,縫寬2~5cm,在裂縫交叉部位粉刷層脫落,主樓南北兩側(cè)均為2層的副樓,北面副樓屋蓋相對(duì)于主樓往北傾斜3cm,由于主樓重量要比副樓大得多,地震時(shí)主樓的沉降量比副樓的大;麗江地區(qū)電訊大樓為9〔10〕層框架樓,1~3層填充墻多處出現(xiàn)交叉剪切或水平裂縫,縫寬1~3cm,長(zhǎng)3~4m;黑白水大酒店為10〔13〕層框架樓,按8度地震進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),1~2層外墻面磁片局部脫落,填充墻輕微開裂。為了將震害預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際震害進(jìn)行對(duì)比分析,本文采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋震害預(yù)測(cè)方法對(duì)2000年姚安6

6、.5級(jí)地震區(qū)的高層建筑進(jìn)行了計(jì)算。2　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋震害預(yù)測(cè)方法　　鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力受多種因素影響,國(guó)內(nèi)外大量地震實(shí)例、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和理論研究表明,層間位移角的大小綜合反映了該層梁、柱、節(jié)點(diǎn)破壞的程度。因此,可以選取層間位移角作為剪切型多層鋼筋混凝土框架房屋震害預(yù)測(cè)的主要衡量指標(biāo)。水平地震作用按GB50011─2001規(guī)范采用底部剪力法計(jì)算,僅就地震作用而言,認(rèn)為設(shè)計(jì)部門按規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是滿足規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度要求的,因此,僅驗(yàn)算框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震變形,并將之與變形允許值比較,從而預(yù)測(cè)其震害程度。層間彈性位移

7、計(jì)算公式為ΔUei=Qi∑Dij(1)式中,ΔUei為第i層層間彈性位移,Qi為第i層的地震剪力,∑Dij為第i層所有柱的剛度特征值之和?？紤]到結(jié)構(gòu)的彈塑性影響,層間彈塑性位移按下式計(jì)算:ΔUpi=ηp×Uei(2)式中:ΔUpi為第i層層間彈塑性位移;ηp為彈塑性位移增大系數(shù),當(dāng)薄弱層(部位)的屈服強(qiáng)度系數(shù)不小于相鄰層(部位)該系數(shù)平均值的0.8時(shí),按規(guī)范[4]表5.5.4給定值采用,當(dāng)不大于該平均值的0.5時(shí),按表內(nèi)相應(yīng)數(shù)值的1.5倍采用,其它情況采用內(nèi)插法取值;層間彈塑性位移角按下式計(jì)算:θpi=ΔupiHi(3)式中,Hi為第i層的

8、層高。由層間位移角,按下列范圍判定震害程度:　基本完好　　　　　　　θp<1/800輕微破壞　　　　　　　1/800θp<1/400中等破壞　　　　　　　1/400θp<1/20