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1、高层建筑地震研究论文：高层建筑震害研究【摘要】：简要介绍了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。采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进行了计算,将计算结果与实际震害进行了对比,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》JGJ3—91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,震中附近的建筑
2、未受到严重破坏,而远在400多km以外的墨西哥城湖积区软弱场地上的的高层建筑却出现了的严重破坏现象,使10~15层的建筑遭到了前所未有的严重破坏和倒塌。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,丽江县城位于丽江盆地中部,地形平坦开阔,地势北高南低,平均坡度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。第四系最大厚度可达1200m以上,主要为下更新统蛇山组(Q1sh),厚187~1150m。丽江县城地表主要为晚更新统冰水沉积和全新统河湖相沉积层。晚更新统冰水沉积北厚
3、南薄,厚14~500余m,全新统层较薄,一般只有2~20m。根据城区不同位置24个钻孔原位剪切波速测量结果,测试深度达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。参照规范[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,极震区为9度[5],丽江县城处于极震区南部,高层建筑分布在县城新区,丽江县城内共有7幢高层建筑。其中基本完好2幢,占28.57%;轻微破坏4幢,占57.14%;中等破坏1幢,占14.29%。其典型高层建筑结构概况和震害
4、特征是:丽江地区人民银行为12层框剪结构,按9度地震进行抗震设计,桩基础,桩长16m,桩基持力层为粉土,承载力标准值fk≥800kPa,框架和剪力墙混凝土强度为C40,梁断面为450mm×600mm。震害特征:底层框架纵梁局部处断裂,缝宽2~3cm,1~2层正面磁片局部脱落,填充墙多处轻微开裂,缝宽0.1~0.3cm,长1~3m;丽江地区工商银行位于福惠路南面,与地区人行只隔一条公路,地区工行为9〔10〕层框架楼,按9度地震进行抗震设计,震后基本完好;丽江地区物资商场为8〔10〕层框架楼,按8度地震进行抗震设计,毛石条形基础深1.2m,地耐
5、力18t/m2。震害特征:1~3层填充墙多处出现交叉剪切裂缝,缝宽2~5cm,在裂缝交叉部位粉刷层脱落,主楼南北两侧均为2层的副楼,北面副楼屋盖相对于主楼往北倾斜3cm,由于主楼重量要比副楼大得多,地震时主楼的沉降量比副楼的大;丽江地区电讯大楼为9〔10〕层框架楼,1~3层填充墙多处出现交叉剪切或水平裂缝,缝宽1~3cm,长3~4m;黑白水大酒店为10〔13〕层框架楼,按8度地震进行抗震设计,1~2层外墙面磁片局部脱落,填充墙轻微开裂。为了将震害预测计算结果与实际震害进行对比分析,本文采用钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6
6、.5级地震区的高层建筑进行了计算。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表明,层间位移角的大小综合反映了该层梁、柱、节点破坏的程度。因此,可以选取层间位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衡量指标。水平地震作用按GB50011─2001规范采用底部剪力法计算,仅就地震作用而言,认为设计部门按规范设计的钢筋混凝土框架结构是满足规范规定的强度要求的,因此,仅验算框架结构房屋的抗震变形,并将之与变形允许值比较,从而预测其震害程度。层间弹性位移
7、计算公式为ΔUei=Qi∑Dij(1)式中,ΔUei为第i层层间弹性位移,Qi为第i层的地震剪力,∑Dij为第i层所有柱的刚度特征值之和。考虑到结构的弹塑性影响,层间弹塑性位移按下式计算:ΔUpi=ηp×Uei(2)式中:ΔUpi为第i层层间弹塑性位移;ηp为弹塑性位移增大系数,当薄弱层(部位)的屈服强度系数不小于相邻层(部位)该系数平均值的0.8时,按规范[4]表5.5.4给定值采用,当不大于该平均值的0.5时,按表内相应数值的1.5倍采用,其它情况采用内插法取值;层间弹塑性位移角按下式计算:θpi=ΔupiHi(3)式中,Hi为第i层的
8、层高。由层间位移角,按下列范围判定震害程度: 基本完好 θp<1/800轻微破坏 1/800θp<1/400中等破坏 1/400θp<1/20
