RC框架结构地震破坏机理与抗倒塌研究现状与展望∗

多层钢筋混凝土(RC)框架结构地震破坏机理与抗倒塌设计理论一直是地震工程领域的研究热点。聚焦砌体填充墙对结构破坏模式的影响,从地震倒塌机理、结构破坏模式与成因剖析、抗地震倒塌设计理念3个方面对国内外开展的多层RC框架结构抗震研究进行了梳理、总结。结果表明:地震作用下实际工程及实验室模型难以出现设计预期的"强柱弱梁"破坏,设计细节和非结构构件均影响结构的地震破坏模式;改善填充墙与周围框架连接方式、增设翼墙或设置柔性填充墙一般均能保证结构的抗倒塌性能。     

多层砌体结构底部加强层概念与抗震设计理论研究

根据砌体房屋震害调研和相关振动台试验现象分析,地震作用下砌体结构的严重破坏、倒塌多集中在底层,底层倒塌后引起上部楼层连续倒塌,现行砌体结构抗震设计方法及理论研究工作均缺乏底部加强层抗震设计概念。为进一步提高多层砌体结构的抗震能力,减小结构底层严重破坏及整体倒塌的风险,参考钢筋混凝土剪力墙结构、配筋砌块砌体抗震墙结构等结构体系的底部加强部位抗震设计理论,提出了多层砌体结构底部加强层概念,从抗震等级划分、底部加强层范围和层高限值、剪力设计值放大、底层轴压比限值、构造柱布置及侧向刚度比控制共6部分对多层砌体结构底部加强层抗震设计概念进行了研究和细化,并通过算例分析验证了兼顾底部加强设计与控制侧向刚度比的可行性。多层砌体结构底部加强层抗震设计理论的提出,对于减轻大震下多层砌体结构底层破坏的严重程度、降低砌体结构整体倒塌风险具有十分重要的理论意义与工程应用价值,研究成果可供砌体结构设计与相关规范修编参考。     

汶川地震钢筋混凝土框架震害及震后修复建议

介绍了汶川大地震中几座典型钢筋混凝土框架结构的震害,重点总结了框架结构中梁、柱、节点以及楼梯间的震害情况,发现除较为常见的梁柱弯曲破坏、剪切破坏、弯剪破坏以及框架节点的破坏外,框架梁柱中的粘结破坏、施工缝处的破坏及楼梯间破坏也较为严重。部分新建结构尚未完工也遭到严重破坏,且表现为"强梁弱柱""强构件弱节点"的破坏形态。总结了国内外对损坏的钢筋混凝土框架结构进行震后修复和加固的研究进展,并对汶川地震后结构的震后修复和抗震加固工作提出了建议,强调应从结构整体角度进行震后修复和加固工作,考虑各种修复方案的优点和不足,重视结构整体和构件的相互关系,避免修复后的结构出现刚度不均,并注重形成多道抗震防线。     

汶川地震后绵竹、都江堰市房屋震害调查与分析

依据笔者在四川省绵竹市、都江堰市参加建设部组织的汶川地震震后房屋应急评估所取得的资料,对该次地震造成的建筑结构破坏进行了分析,从砖砌体结构、混凝土框架结构、构造问题以及设计与施工缺陷4个方面,论述了各种破坏的形态与成因,讨论了现行设计方法中存在的问题,提出了相应的改进建议。主要结论有:砌体结构的底层墙体强度不足、开间过大、形体复杂是导致其破坏的重要原因,在设计中,应适当提高砌体结构底层墙体的强度,控制房屋的开间,加强形体变化部位;砌体结构的窗下墙应作为连接墙肢的连梁考虑,可以将其设计成抗震设防的第一道防线;框架结构设计中,应考虑框架与填充墙的相互作用,考虑楼梯斜梁或斜板参与结构的整体受力;在现行规范要求的基础上,要适当增加框架柱的截面,节点附近的箍筋应采用焊接封闭箍或螺旋箍;应加强非结构构件的连接与锚固;对乡村房屋建设应予以监管,杜绝结构体系不明确的房屋出现。     

城市震后重建家园的若干问题

我国是个历史悠久、人口众多,且多地震的国家,老旧城市多、危旧房屋数量大,基础设施抗震能力差。由于城市的这些特点,地震时建筑物破坏严重,人员伤亡数量大。为了加快震后修复重建,提高城市综合抗震防灾能力,本文提出了一些需要注意研究的问题。     

阪神地震中地下结构和隧道的破坏现象浅析

概述了阪神地震中地铁车站和地下隧道所造成的破坏情况,说明了地下结构较之于地面结构具有更为良好的抗震性能,同时也说明在地下结构的抗震设计中应认真研究直下型地震的强地面运动破坏作用。     

阪神地震中地下结构和隧道的破坏现象的浅析

概述了阪神地震中地铁车站和地下隧道所造成的破坏情况,说明了地下结构较之于地面结构具有更为良好的抗震性能,同时也说明在地下结构的抗震设计中应认真研究直下型地震的强地面运动破坏作用。     

节点圈梁对复杂异跨地铁车站结构地震反应的影响

异跨车站结构中的变跨节点位置是结构整体抗震安全的薄弱环节,但目前关于此类复杂地铁车站结构抗震性能方面的研究工作开展较少,尤其针对节点圈梁对结构地震动力反应影响的研究更是少见。本文通过考虑在变跨节点处设置圈梁和不设置圈梁两种情况,研究了上层五跨、下层三跨的大型异跨地铁地下车站结构地震反应特性,对比分析了节点圈梁对异跨车站结构整体加速度反应、侧向变形反应和地震损伤破坏的影响规律。结果表明:节点圈梁的存在能够减小结构楼板的峰值加速度反应,并对地铁车站主体结构的抗水平侧移能力有一定的提高作用,但其将明显影响结构整体的受压损伤分布特征;在变跨节点处不设置圈梁的构造方法不利于异跨车站结构的抗震设计,而设置圈梁则更有利于提高结构整体的抗震安全。     

玉树7.1级地震学校建筑震害分析

2010年4月14日青海省玉树县发生了Ms7.1级地震,造成了大量学校建筑的严重破坏甚至倒塌。通过对玉树地震学校建筑震害的调研,进行了不同类别建筑结构震害指数与破坏机理的研究。研究结果表明,震害指数由低到高的结构依次为混凝土框架结构、实心砖混结构、砖木结构、空心砖混结构和土木结构。混凝土框架结构要严格按照强柱弱梁的抗震概念进行设计,加强填充墙与框架柱的连接;实心砖混结构、空心砖混结构应设置构造柱、圈梁、预制楼板拉结筋,增强房屋抗倒塌能力;空心砖混结构还要在砌块内腔配置足量的钢筋,提高砂浆强度;土木结构、砖木结构应从建筑材料、构造措施等方面予以加强。要研究适合当地特色的新型结构抗震体系,提高结构的抗震性能。     

县级地震部门是抗震设防的主体

地震是一种突发性强、破坏性大的严重自然灾害。地震给我国造成了巨大的人员伤亡和经济损失,同时也给我们留下了极其深刻的教训和警示,地震造成建设工程的倒塌破坏是导致人员伤亡和财产损失的主要原因,只有确定科学合理的抗震设防要求,并按抗震设防要求和抗震设计规范进行严格的设计和施工,才能保证建筑物具备一定的抗震能力,才能有效地避免、减少地震所带来的破坏和损失。     

基于损伤指数的框架结构倒塌分析综述

地震作用下结构的倒塌是造成地震灾害中人员伤亡的主要原因,目前有关结构在地震作用下的倒塌破坏已成为地震工程界的一个研究热点。随着基于性能抗震设计理论的逐渐发展,利用损伤指数研究结构倒塌破坏越来越受到关注。总结了国内外现有的损伤指数模型,分析了结构倒塌破坏的评判标准,提出了基于损伤指数的梁、柱及结构损伤演化规律的分析方法,为定量研究结构在地震作用下的倒塌破坏规律提供参考。     

大型渡槽结构动力学研究进展(2010-2019)

渡槽是跨流域调水、输水工程的关键性架空建筑物,其动力性能的理解与应用关系到调水工程的"安全,经济、适用和美观"。系统梳理和总结近十年内大型渡槽结构动力学的研究进展,为渡槽工程下一个10年的发展提供学术与实践方向。在过去的10年里,考虑水体与槽体间的相互作用进行渡槽结构系统的动力学分析及抗震(风)设计,已取得共识。系列研究厘清了槽体与水体的相互作用机理及槽内动水压力的特点,并在槽内水体晃动的等效模型上取得了重要成果,这些成果促进了水工建筑物抗震规范的完善与实施;另外已有学者就土-桩-渡槽结构动力相互作用做了系列研究,表明在进行渡槽结构动力学研究时,有必要考虑土-桩-结构的相互作用;渡槽结构与桥梁类似,学者们从桥梁抗震的多点地震输入问题考虑,研究了多点地震输入对渡槽结构地震反应的影响,认为大跨度渡槽结构应考虑地震波的多点输入;系列研究表明,隔震、消能减震及结构控制方法已在渡槽动力学研究与实践中展开,且可有效的提高渡槽结构体系的整体抗震性能。同时,基于工程结构的被动,半主动,主动控制以及动力学可靠度理论已在渡槽工程中渐露曙光。未来,大型渡槽结构动力学的研究将趋向于系统防灾和智能控制。     

不同减隔震支座组合对连续梁桥抗震性能影响分析

针对连续梁桥设置了不同组合的减隔震支座,采用动力时程分析方法探讨桥梁结构的抗震性能,对比分析了不同支座的减隔震效果。研究发现采用板式橡胶支座组合时,桥梁结构的各项地震响应均相对较大,支座承受的水平剪力相对较小;采用高阻尼橡胶支座组合时,支座的滞回耗能使地震作用下的主梁位移以及桥墩墩底弯矩、剪力、墩顶位移均有所减小,桥梁结构的抗震性能相对较好。减隔震设计能在一定程度上减小地震引起的桥梁结构损伤。     

汶川地震中房屋建筑震害特征及抗震设计思考

汶川5·12特大地震造成了为数众多的建筑物不同程度的损坏。地震发生后,四川大学随即组织了现场勘查队奔赴受灾最为严重的地区了解建筑物的受损情况。本文基于大量的现场勘查资料介绍了砌体结构、框架结构、底框或局部底框砌体结构及楼梯间的震害特点。在定性分析的基础上提出以下观点:合理设计和施工的砌体结构有可能获得良好的抗震性能;按现行规范设计的钢筋混凝土框架结构难以实现"强柱弱梁"的要求;填充墙对框架抗震性能有显著的影响;在地震区应慎用底框砌体结构;合理的结构布置和施工质量是结构获得良好抗震性能的前提;仅用延性系数来衡量结构抗震性能具有一定的片面性;楼梯间结构设计宜考虑地震作用的影响。     

采动区建筑物抗震、抗变形双重保护作用机理分析

采动区建筑物保护是一个涉及采矿工程、结构工程、防灾减灾工程等多学科的综合性、交叉性问题,采动区建筑物的变形损坏是由于采空区上的土层变形与建筑的基础变形不协调,从而产生附加应力而引起的建筑物倾斜、出现裂缝等一系列问题。由于受到采动区地质条件的物理力学的性质以及煤炭的开采方法、开采面积等开采因素的影响,加之建筑物的结构型式、结构的强度刚度、基础的稳定性、地基的承载能力以及建筑物在采动区的位置等因素的存在,很难按照经典的数学模型和力学计算理论进行统一度量并加以分析研究。本文采用AN SY S有限元结构分析软件,对采动区地震和开采沉陷变形对建筑物的耦合作用机理进行分析,将采动区建筑物抗震设计和开采沉陷的抗变形设计结合起来进行分析研究,提出了采动区建筑物抗震抗变形双重保护的具体措施,发展和补充了采动区建筑结构抗震抗变形控制理论,不仅能够合理地解决地上建筑物保护与地下开采的矛盾,同时也为采动区已有建筑的加固防护、减少采动区建筑物的损害破坏以及新建建筑的结构设计提供理论依据和技术支持。     

框架结构房屋地震灾害风险评估

如何预测地震作用下建筑物的损伤风险,一直是地震工程和生命线工程领域的一个关键而不易解决的问题.利用大型有限元分析软件对上海浦东某医院框架结构进行了多地震非线性动力时程分析;针对延性破坏指标和强度破坏指标,计算了不同地震烈度下建筑物震害的严重程度,及5种破坏状态的发生概率,给出了震害率曲线.通过曲线,预测了类似建筑的震害,为城市抗震防灾政策的制定提供了依据.     

大型钢筋混凝土结构相似性准则及试验方案研究

目前对于大型钢筋混凝土结构的动力分析研究中,结构动力模型试验与破坏试验仍然是了解结构非线形动力响应与地震破坏形态的一种重要手段。原型结构与模型结构之间各种力学和物理量的相似关系至关重要。本文结合三峡升船机抗震试验,首先介绍了原型基本概况,基于原型对模型进行了设计,给出相似性关系。根据需要研究的内容,给出了可实施的具体方案,包括准备阶段、弹性小震阶段、设计地震阶段和超设计地震阶段,并对加载的地震时程进行了设计。期望研究成果对今后开展大型钢筋混凝土结构的破坏试验工作有一定的指导和借鉴作用。     

汶川8.0级地震非承重墙体震害调查分析

通过对汶川8.0级地震发生后西安、成都地区(地震烈度为Ⅵ～Ⅶ度区)的高层建筑震害调查,以某小区震后建筑物非承重墙体裂缝为实例,给出了高层建筑震害易发生的部位和楼层,分析了非承重墙体裂缝产生的原因。震害调查表明:汶川地震中,在抗震设防烈度为Ⅵ～Ⅷ度区,当地震烈度为Ⅵ～Ⅶ度时,非承重墙抗震性能的表现不尽如人意。提出了应对非承重墙体制定设防目标,且非承重结构构件的抗震设防目标应与主体结构设防目标相适应,使建筑结构设计,对非承重墙的抗震设防有据可依,使灾后有可能对设计与施工的质量进行评估,通过有区别地加强非承重墙的抗震构造措施,减小建筑物的震害损失。     

螺旋锚复合基础对村镇生土建筑抗震性能影响研究∗

村镇生土结构因其抗震能力不足在遭遇地震时产生破坏严重,而螺旋锚基础能提供抗拔力来防止建筑物的隆起和倾覆。针对砂土中螺旋锚锚盘埋深、间距及数量对上拔承载特性及极限上拔承载力影响因素进行数值模拟研究,通过对比优化确定螺旋锚复合基础参数。并以中国村镇典型单层生土结构为研究对象,对条形基础生土结构和螺旋锚复合基础生土结构进行地震反应分析,以此来研究适合村镇生土结构的抗震构造加固措施。基于非线性动力时程分析方法,提取结构顶层位移,研究螺旋锚复合基础对生土结构地震反应的影响。结果表明：①埋深比为 10.5,锚盘间距为 4.5D 时的双片螺旋锚上拔承载特性最好;②在地震动作用下,螺旋锚复合基础形式在一定程度上影响结构的整体抗震性能,螺旋锚复合基础使生土建筑的抗震性能显著提升;③螺旋锚复合基础在地震动作用下的轴力最大值未达到其极限上拔承载力,基础坚实可靠;④地震动作用下,螺旋锚复合基础降低了生土结构的破坏等级,提高了结构的性能水平。     

提高框架填充墙结构抗震性能的新途径和新方法

归纳分析了近5年国内发生的江西九江地震、云南盐津地震、云南晋洱地震和四川汶川地震中框架填充墙结构常见的震害现象及其破坏原因,在此基础上,采取“以强御强”和“以柔克刚”两种不同的抗震思路,提出了通过捆绑墙体、构造次框架、填充墙开缝、耗能柔性连接、构连阻尼填充墙、设置节点耗能器来提高框架填充墙结构抗震性能的新途径和新方法....