高层建筑震害研究
作者:华体会 发布时间:2021-09-13 00:40
本文摘要:【概要】:详细讲解了1985年墨西哥格雷罗7.3级地震和1996年丽江7.0级地震高层建筑震害特征。使用钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6.5级地震区的典型高层建筑展开了计算出来,将计算结果与实际震害展开了对比,分析了震害原因。关键词:高层建筑;震害分析;震害预测1 高层建筑震害概况 按照我国《钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程》JGJ391规定,8层和8层以上的房屋为高层房屋。

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【概要】:详细讲解了1985年墨西哥格雷罗7.3级地震和1996年丽江7.0级地震高层建筑震害特征。使用钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6.5级地震区的典型高层建筑展开了计算出来,将计算结果与实际震害展开了对比,分析了震害原因。关键词:高层建筑;震害分析;震害预测1 高层建筑震害概况  按照我国《钢筋砼高层建筑结构设计与施工规程》JGJ391规定,8层和8层以上的房屋为高层房屋。1.1 墨西哥地震高层建筑震害特征  1985年墨西哥格雷罗(Guerrero)7.3级地震时,震央附近的建筑并未受到严重破坏,而远在400多km以外的墨西哥城湖积区懦弱场地上的的高层建筑却经常出现了的严重破坏现象,使10~15层的建筑遭了前所未有的严重破坏和坍塌。

1.2 丽江7.0级地震高层建筑震害1.2.1 丽江县城埸地条件概况丽江盆地为典型的断陷盆地,丽江县城坐落于丽江盆地中部,地形平缓广阔,地势北高南较低,平均值坡度0.8%。除盆地东、西两侧边缘出露少量基岩外,大部分地区为第四系所覆盖面积。第四系仅次于厚度平均1200m以上,主要为下改版征蛇山组(Q1sh),薄187~1150m。丽江县城地表主要为晚改版征冰水沉积和全新征河湖相沉积层。

晚改版征冰水沉积北厚南厚,薄14~500余m,全新统层较薄,一般只有2~20m。根据城区有所不同方位24个钻孔原位剪切波速测量结果,测试深度约35m,一般为20m左右。各土层剪切波速介于77~533m/s之间,多数在200~350m/s之间。

参考规范[3]标准,大部为Ⅱ类埸地土。1.2.2 丽江7.0级地震高层建筑震害特征1996年丽江7.0级地震,近于震区为9度[5],丽江县城正处于近于震区南部,高层建筑产于在县城新区,丽江县城内共计7幢高层建筑。其中基本完好无损2幢,占到28.57%;严重毁坏4幢,占到57.14%;中等毁坏1幢,占到14.29%。其典型高层建筑结构概况和震害特征是:丽江地区人民银行为12层框剪结构,按9度地震展开抗震设计,桩基础,桩长16m,桩基所持力层为粉土,承载力标准值fk800kPa,框架和剪力墙混凝土强度为C40,梁断面为450mm600mm。

震害特征:底层框架纵梁局部处脱落,针长2~3cm,1~2层正面磁片局部开裂,填充墙多处严重裂开,针长0.1~0.3cm,长1~3m;丽江地区工商银行坐落于福惠路南面,与地区人行只于隔年一条公路,地区工不道德9〔10〕层框架楼,按9度地震展开抗震设计,震后基本完好无损;丽江地区物资商场为8〔10〕层框架楼,按8度地震展开抗震设计,毛石条形基础深1.2m,地耐力18t/m2。震害特征:1~3层填充墙多处经常出现交叉剪切裂缝,针长2~5cm,在裂缝交叉部位装修层开裂,主楼南北两侧皆为2层的副楼,北面副楼屋垫相对于主楼往北弯曲3cm,由于主楼重量要比副楼小得多,地震时主楼的下陷量比副楼的大;丽江地区电讯大楼为9〔10〕层框架楼,1~3层填充墙多处经常出现交叉剪切或水平裂缝,针长1~3cm,长3~4m;黑白水大酒店为10〔13〕层框架楼,按8度地震展开抗震设计,1~2层外墙面磁片局部开裂,填充墙严重裂开。为了将震害预测计算结果与实际震害展开对比分析,本文使用钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6.5级地震区的高层建筑展开了计算出来。

2 钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法  钢筋混凝土框架结构房屋的抗震能力不受多种因素影响,国内外大量地震实例、实验室试验和理论研究指出,层间偏移角的大小综合体现了该层梁、柱、节点毁坏的程度。因此,可以挑选层间偏移角作为剪切型多层钢筋混凝土框架房屋震害预测的主要取决于指标。水平地震起到按GB50011─2001规范使用底部剪力法计算出来,仅有就地震起到而言,指出设计部门按规范设计的钢筋混凝土框架结构是符合规范规定的强度拒绝的,因此,仅有验算框架结构房屋的抗震变形,并将之与变形允许值较为,从而预测其震害程度。层间弹性偏移计算公式为Uei=QiDij(1)式中,Uei为第i层层间弹性偏移,Qi为第i层的地震剪力,Dij为第i层所有柱的刚性特征值之和。

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考虑到结构的弹塑性影响,层间弹塑性偏移按下式计算出来:Upi=pUei(2)式中:Upi为第i层层间弹塑性偏移;p为弹塑性偏移减小系数,当脆弱层(部位)的屈服强度系数不大于邻接层(部位)该系数平均值的0.8时,按规范[4]表格5.5.4等价值使用,当不小于该平均值的0.5时,按表内适当数值的1.5倍使用,其它情况使用内插法给定;层间弹塑性偏移角按下式计算出来:pi=upiHi(3)式中,Hi为第i层的层高。由层间偏移角,按下列范围判断震害程度: 基本完好无损       p1/800严重毁坏       1/800p1/400中等毁坏       1/400p1/200严重破坏       1/200p1/100毁坏 怕        1/100p3 震害预测结果  2000年姚安6.5级地震区遭到毁坏的高层建筑主要有3幢,其中粮贸大厦和电力公司综合楼坐落于姚安县城,姚安县城正处于姚安盆地南部,离震央大约20~30km。牟定鑫大酒店坐落于牟定县城,牟定县城正处于牟定盆地北部,离震央大约50~60km。(1)姚安县粮贸大厦结构概况:该楼坐落于7度区,为8层钢筋混凝土现浇仅有框架结构,总建筑面积3261.4m2,1994年完工,层高1~2层为4.5m,3层为3.9m,4~8层皆为3m,钢筋混凝土柱断面1~3层为500mm500mm,4~8层为450mm450mm,梁、柱、板混凝土强度为C28,填充墙薄24cm,砂浆强度为M3.0,Ⅱ类场地土,按7度抗震设计。

姚安县粮贸大厦和电力公司综合楼震害预测计算结果佩于。  实际震害:底层、2层东端两角圆弧形填充墙产生X型剪切裂缝,磁片开裂,1~3层填充墙局部裂开,实际震害为中等毁坏,与震害预测结果完全一致。

毁坏原因:1)纵、纵向传到的地震波在圆弧型墙体汇入,应力集中而造成毁坏;2)装饰墙底部无基础,以悬挑梁形式顶盖而毁坏。(2)姚安县电力公司综合楼结构概况:该楼坐落于7度区,为9层钢筋混凝土现浇仅有框架结构,1,2层高各4.2m,3层高3.9m,4~8层高3.1m,9层高2.4m。总建筑面积3158.75m2,1997年完工,钢筋混凝土柱断面为550mm550mm,梁、柱、板混凝土强度1~3层为C25,4~9层为C20,砖砌体砂浆强度为M5.0,填充墙薄24cm,Ⅱ类场地土,按7度抗震设计。实际震害:各层填充墙在梁、柱结合部位局部严重裂开,其中2层山墙水平裂缝长3.5m,长1mm,1~3层电梯间墙面磁片局部开裂。

实际震害为严重毁坏,与震害预测结果完全一致。(3)牟定县鑫大酒店结构概况:该楼坐落于6度区,为10层全框架,总建筑面积7396.56m2,2000年完工,层高1层为4.8m,2~3层为4.2m,4~10层皆为3m,钢筋混凝土柱断面500mm600mm,梁、柱、板混凝土强度1~5层为C30,6~10层为C25,填充墙薄24cm,砂浆强度为M5.0,Ⅱ类场地土,按8度抗震设计。震害预测计算结果:所列表格2。实际震害:1~3层填充墙在梁、柱结合部位局部严重裂开。

实际震害为严重毁坏,震害预测结果为基本完好无损,实际震害比震害预测结果轻。4 震害原因分析  (1)软土上的高层建筑震害轻。如墨西哥城湖区的严重破坏的一个最重要原因是土层与结构的双重共振起到,地震波在墨西哥城的湖相沉积盆地内多次光线,懦弱土层使得地面运动加速度缩放,持续时间缩短,周期大约为2s的近似于显简谐振动的地面运动持续时间长达180s左右,加速度峰值约0.18g。

(2)地基土变形引发的毁坏。如丽江地区人民银行由于地基土裂开,地面裂缝延伸到房屋框架上,使底层框架横梁脱落。(3)地基基础设计不合理。

如丽江地区物资商埸为毛石条形基础,地震时由于地基产生不均匀分布下陷,使房屋相当严重弯曲。高层建筑的基础一般不应使用钢筋混凝土桩基础或箱形基础。(4)填充墙施工砌筑质量劣。如丽江地区物资商埸砖填充墙设计砂浆强度为M2.5,测算砂浆强度严重不足M1.0,导致1~3层填充墙裂开、糕碎。

通过研究高层建筑震害,分析震害原因,可以从遭到毁坏的高层建筑中吸取教训;同时可以从反感地震起到下依然维持基本完好无损的高层建筑中总结经验。不应严苛按照规范展开抗震设计,严苛按照设计图纸展开施工,强化施工监督、检查和管理,确保工程施工质量。参考文献:[1] 国家质量技术监督局.GB/T17742-1999,中国地震烈度表格[S].[2] 中国地震局.地震现场工作大纲和技术指南[M].北京:地震出版社,1998.[3] GBJ11-89,建筑抗震设计规范[S].[4] GB50011,建筑抗震设计规范[S].[5] 王锡财,等.丽江7.0级地震丽江县城房屋震害分析[J].地震研究,1997,20(4):417-423.[6] 王锡财,等.施甸5.9级地震房屋震害分析[J].自然灾害学报,2002,11(1):74-80.。


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