新疆农牧区民居房屋结构类型与震害特征分析

自2000年1月至2019年12月新疆共发生5级以上破坏性地震93次,地震灾害损失十分严重。地震中房屋震害特征及其抗震性能差异与房屋的结构形式相关。通过搜集整理新疆境内历年典型破坏性地震民居房屋震害资料及房屋调研相关资料,结合房屋震害特征,依据房屋的建造年代、结构形式、有无构造措施、砌筑粘结剂强度、施工质量及材料强度等抗震性能影响因素将新疆民居房屋结构类型分为土木-木架-石木简易结构、砖木结构及砖混结构3大类,并细化为10小类。结合新疆历史破坏性地震房屋震害资料,对细化分类房屋的震害特征进行总结,分析影响各结构类型房屋抗震性能的原因。除房屋本身抗震性能因素外,场地工程地质条件、地震作用及其他自然灾害的累积叠加作用也是造成房屋破坏加重的主要因素。     

不同烈度区农村自建砖砌体房屋震害特征研究

农村自建砖砌体房屋通常没有正规的设计和施工导致该类房屋抗震性能较差。文中以汶川8.0级地震为例,在不同烈度区选择具有代表性地区的农村自建砖砌体房屋为研究对象,分析了该类型房屋不同烈度区的震害特征。通过使用数量化术语的震害描述,对在不同烈度区的农村自建砖砌体房屋的墙体、楼板屋盖、附属结构的破坏进行了震害分析,得到了地震作用下仅考虑结构振动破坏时该类型房屋的破坏特征。最后也给出了降低农村自建砖砌体房屋震害的一些建议。     

基于BP神经网络模型的村镇砖砌体结构震害预测研究

砖砌体结构是村镇地区一种量大面广的结构形式,其抗震性能薄弱,在地震中极易出现脆性破坏。本文尝试应用基于L-M算法的BP神经网络方法,利用它强大的非线性映射功能,建立起村镇地区砖砌体结构震害影响因素与破坏状态等级之间关系。设计出一个9-6-5的三层神经网络模型,根据实地调查,筛选出影响房屋震害的9个主要因素,如层数、层高、砌筑方式、砖墙面积率等作为神经网络的输入参数,输出参数为房屋5种破坏状态。选择2008汶川地震后四川、陕西、甘肃等地的震害实例作为学习样本对所构建的神经网络模型进行训练。训练结果表明,该模型对已训练数据有很好的适应性,但如果要将其用于单个或群体建筑的易损性分析,并取得较精确的预测结果,还需积累足够多的训练样本,并进行大量的网络试验工作。     

江苏高邮、宝应MS4.9级地震现场震害调查与破坏原因研究

江苏高邮、宝应Ms4．9级地震在极震区造成了数10间农村民居不同程度和不同方式的破坏,出现人员伤亡。震后对地震灾害现场进行震害调查与破坏原因研究,典型的震害特征包括砖砌体、砖木和砖混结构房屋局部倾倒、墙体贯通开裂、房顶瓦片掀翻和烟囱倒塌等。农村民居遭到破坏的主要因素包括：选址不当、施工质量较差、砂浆强度不够、缺少圈梁和构造柱等。同时,分析了竖向地震作用和鞭梢效应等地震效应,讨论了砖砌体和砖混结构抗震设计的加固方法和改善抗震性能的构造措施等,为农村民居的抗震设防和减轻震害损失等提供参考。     

芦山7.0级地震单层砖柱排架厂房震害特征及抗震分析

单层砖柱排架厂房是我国中小企业生产用房的主要形式,目前此类结构仍广泛存在于经济欠发达的地区。历次地震震害资料表明,单层砖柱排架厂房在地震中比较容易损坏。本文通过对芦山地震中单层砖柱排架厂房的震害现场调查,总结了单层砖柱排架厂房的震害特征并分析其破坏原因;统计了几次地震中单层砖柱排架厂房的震害资料,给出了修正的未设防单层砖柱排架厂房地震易损性矩阵;最后,采用了逐步回归法,柱顶位移角法及模糊震害指数法分别对单层砖柱排架厂房进行震害预测,并将各种方法的震害预测结果与实际震害情况进行了对比分析。本文研究对认识该类结构的易损性、震害机理和抗震薄弱部位,指导抗震加固有着重要意义。     

略阳县农居房屋抗震现状调查与评价研究

为精准识别贫困山区农居房屋结构现状完好程度,本文开展略阳县境内41894栋农居房屋抗震现状实地调查,搜集整理域内孕灾环境和致灾因子强度,统计分析域内各行政镇（办）经济水平、农居房屋抗震结构类型和震害等级,预测震害矩阵,计算平均震害指数,并评价抗震能力。研究结果表明:域内农居房屋抗震结构类型包括土木结构、砖木结构和砖混结构;域内农居房屋在VI度地震作用下基本完好的比例为74.04%,在VII度地震作用下发生轻微破坏以下震害等级的比例为83.45%,在VIII度地震作用下发生中等破坏以下震害等级的比例为85.46%;域内农居房屋在地震烈度为VI、VII、VIII、IX、X度时的平均震害指数分别为0.13、0.23、0.32、0.49、0.71,抗震性能较差,不满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。     

中国西部典型房屋结构震害定量关系的初步研究

建筑物震害程度的判定是进行地震灾害损失评估的基础, 震害指数是建筑物震害程度的定量表示方式, 是房屋抗震性能的直观表现。 震害指数的研究对于震害预测和地震灾害损失评估都有重要的意义。 文中收集、 分析并处理了2001—2004年中国地震灾害损失现场调查与评估的详细资料, 以调查点为单位计算了各种结构类型房屋的平均震害指数, 建立了中国西部地区不同结构类型房屋的平均震害指数向未经加固的砖混和砖木结构房屋的平均震害指数转换的数学关系, 其结果对地震灾害及其损失的快速评估与现场评估具有一定的参考作用。     

基于设防烈度和震害统计的变电站震害快速评估法

根据汶川地震各烈度区内变电站破坏状况、停运状况以及恢复时间的统计,分析了不同烈度区变电站地震破坏和功能失效特点和模式,定义了变电站震害指数,得出了设防烈度为Ⅶ度的变电站地震破坏和功能失效的震害指数与烈度的Di-Ⅰ关系曲线,并结合我国电力设施抗震设计标准,外推了设防烈度Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ度变电站的Di-Ⅰ曲线,由此建立了基于抗震设防烈度和震害统计的变电站震害快速评估方法(FI-EDS法).通过德阳地区49个110kV及以上变电站的震害实例,对评估方法进行检验,结果表明,用本文方法快速评估得出的变电站破坏等级,0级偏差比率为47％,±1级偏差比率为45％,±2级偏差比率为8％.本文评估方法具有可接受的精度,并且可操作性强.     

汶川地震桥梁震害特征分析及地震易损性研究

基于数理统计方法,对汶川地震灾区范围内的铁路和公路系统桥梁震害数据进行了统计分析,得到了2种系统梁式桥梁破坏部位震害分布特征及破坏等级变化特征,结果表明:铁路系统桥梁破坏曲线呈"X"形,公路系统桥梁破坏曲线呈波峰状的"X"形,同等地震作用下,公路系统桥梁震害损失比铁路系统桥梁震害损失大,公路系统桥梁抗震性能比铁路系统桥梁抗震性能差;基于桥梁震害统计得到了不同强度地震作用下2种系统梁式桥梁破坏的易损性矩阵,采用贝塔分布函数拟合得出2种系统梁式桥梁地震易损性曲线及分布函数参数,结果表明:2种系统梁式桥梁在低强度地震作用下均以完好、轻微破坏为主,在高强度地震作用时,铁路桥梁以中等破坏为主,公路桥梁则以严重破坏及毁坏为主。研究成果可为地震灾区震害预测和地震灾害损失评估提供参考依据。     

云南漾濞6.4级地震木构架房屋震害调查与分析

地震灾害现场调查是研究结构破坏机理的科学可靠的方法之一。本文通过对云南漾濞6.4级地震中木构架房屋震害现象调查与分析,结合芦山地震中穿斗木结构的震害特征对比研究,给出了木构架房屋的抗震能力介于穿斗木结构与土木结构之间的初步结论,同时指出建造时间是木构架房屋抗震能力评估时需考虑的重要影响因素。针对漾濞县苍山西镇花椒园村背阴坡小组某夯土墙-木构架房屋倒塌的原因进行了分析,得出该房屋存在结构层间刚度不均匀、榫槽处柱截面削弱以及榫卯节点整体性差等抗震薄弱环节,导致在强地面运动的作用下发生了柱榫槽处折断和部分榫头脱落的整体倒塌震害现象。本文基于对倒塌木构架房屋的震害机理研究和抗震薄弱环节识别,可为木结构房屋抗震加固和震后修复提供参考依据。     

改进的基础隔震结构地震作用简化计算方法

在《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)关于隔震结构的简化计算方法中,水平向减震系数的表达式和定义有些不符,假定的隔震结构地震作用分布规律也与实际情况略有出入。本文基于水平向减震系数的定义和实际隔震结构的地震作用分布规律提出了一种改进的隔震结构水平向减震系数、隔震结构总地震作用、隔震结构上部地震作用分布的计算方法,并提出了总水平地震作用减震系数的新概念。本文提出的改进方法具有表达准确、物理意义明确的特点。将本文提出的改进算法计算结果与时程分析计算结果比较,结果显示,改进方法的计算结果与时程分析结果接近,且分布规律一致。     

Seismic isolation: Early history

Seismic isolation or “aseismic base isolation” is an earthquake protection strategy that aims to uncouple the motion of a structure from the ground shaking and thereby reduce structural forces. A most effective and successful seismic protection technology, seismic isolation, is by now a mature and viable alternative to traditional capacity design and has been implemented in numerous bridges, buildings, and other special structures worldwide. This paper records the origins and early developments (up to the early 1990s) of seismic isolation.     

近断层脉冲型地震动作用下隔震结构地震反应分析

隔震结构在远震场地减震效果良好，但是近断层地震动的明显的长周期速度和位移脉冲运动可能对隔震建筑等长周期结构的抗震性能和设计带来不利影响，需要深入探讨。本文首先讨论近断层地震动的长周期脉冲运动特征，然后以台湾集集地震8条典型近震记录和其它4条常用近震记录以及4条远震记录作为地震动输入，对两幢安装铅芯橡胶隔震支座的钢筋混凝土框架隔震结构进行非线性地震反应时程分析，通过比较探讨了算例计算结果，定量说明隔震结构的近震脉冲效应显著，是隔震设计不容忽视的问题。     

中小学砌体结构校舍的隔震加固技术研究

本文以抗震设防8度区的山西省某小学4层砌体结构教学楼抗震加固为背景,探讨了采用隔震技术对多层砌体房屋进行抗震加固的计算分析方法、施工工艺及相应的关键技术。结果表明,叠层橡胶垫基础隔震加固可以有效降低上部结构所受的地震作用,能够在一定程度上提高工程结构的安全性,是一种比较有效的建筑抗震加固技术。在高烈度区对砌体结构校舍进行抗震加固时,采用隔震加固技术比传统加固方法更具有优势。相关成果对于中小学砌体结构校舍抗震加固具有重要的参考价值。     

汶川地震中极震区砌体结构教学楼典型震害分析

汶川8.0级大地震造成了巨大的损失,大量学校建筑遭受严重破坏,其中大部分是砌体结构教学楼。在此次地震中,极震区北川县擂鼓镇城区内的初中、小学和幼儿园等砌体结构教学楼的破坏极其严重,结构特征和震害现象十分典型。本文详细地介绍了擂鼓镇城区内5栋砌体结构教学楼的结构构造特点和震害现象特征,同时,总结归纳了砌体结构教学楼的典型震害并分析了震害原因;讨论并分析了建筑含墙率、开间大小、高宽比等因素对建筑的抗震能力的影响;通过结构易损性分析方法对教学楼在不同烈度下的破坏状态进行了计算,并与实际震害进行了对比分析;最后,为灾后教学楼的重建工作提出了建议。     

Inelastic response of RC frame buildings with seismic isolation

A comprehensive parametric study on the inelastic seismic response of seismically isolated RC frame buildings, designed for gravity loads only, is presented. Four building prototypes, with 23 m × 10 m floor plan dimensions and number of storeys ranging from 2 to 8, are considered. All the buildings present internal resistant frames in one direction only, identified as the strong direction of the building. In the orthogonal weak direction, the buildings present outer resistant frames only, with infilled masonry panels. This structural configuration is typical of many existing RC buildings, realized in Italy and other European countries in the 60s and 70s. The parametric study is based on the results of extensive nonlinear response‐time history analyses of 2‐DOF systems, using a set of seven artificial and natural seismic ground motions. In the parametric study, buildings with strength ratio (F_y/W) ranging from 0.03 to 0.15 and post‐yield stiffness ratio ranging from 0% to 6% are examined. Three different types of isolation systems are considered, that is, high damping rubber bearings, lead rubber bearings and friction pendulum bearings. The isolation systems have been designed accepting the occurrence of plastic hinges in the superstructure during the design earthquake. The nonlinear response‐time history analyses results show that structures with seismic isolation experience fewer inelastic cycles compared with fixed‐base structures. As a consequence, although limited plastic deformations can be accepted, the collapse limit state of seismically isolated structures should be based on the lateral capacity of the superstructure without significant reliance on its inherent hysteretic damping or ductility capacity. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

罕遇地震下村镇建筑复合隔震系统的地震响应特征及设计参数

为研究罕遇地震下复合隔震村镇建筑的地震响应特征及设计参数,采用ABAQUS有限元软件建立了复合隔震结构、滑移隔震结构、砂垫层隔震结构以及传统的砌体结构四种模型,通过对比4种模型在不同滑移层摩擦系数及不同地震烈度下的加速度、位移及底部剪力等动力响应差异,得出复合隔震体系的地震响应特征及主要设计参数。结果表明:复合隔震体系具有最优的隔震效果,且滑移层摩擦系数越小,地震烈度越大,隔震效果越好。根据预设40%隔震率的要求,确定出不同抗震设防烈度区的滑移层摩擦系数取值范围。     

Damage response of multistorey r/c buildings with different structural systems subjected to seismic motion of arbitrary orientation

In the present study the combined influence of seismic orientation and a number of parameters characterizing the structural system of Reinforced Concrete (R/C) buildings on the level of expected damages are examined. For the purposes of the above investigation eight medium‐rise buildings are designed on the basis of the current seismic codes. The structural characteristics examined are the ratio of the base shear received by the structural walls, the ratio of horizontal stiffness in two orthogonal directions and the structural eccentricity. Then, the buildings are analyzed by nonlinear time response analysis using 100 bidirectional earthquake ground motions. The two horizontal accelerograms of each ground motion are applied along horizontal orthogonal axes, forming 72 different angles with the structural axes. The structural damage is expressed in terms of the Park and Ang damage index. The results of the analyses revealed that the damage level of the buildings is strongly affected by the incident angle of the ground motion. The extent at which the orientation of the seismic records influences the damage response depends on the structural system and the distance of the record to the fault rupture. As a consequence, the common practice of applying the earthquake records along the structural axes can lead to significant underestimation of structural damage. Also, it was shown that the structural eccentricity can significantly differentiate the seismic damage level, as well as the impact of the earthquake orientation on the structural damage. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Shear building representations of seismically isolated buildings

Seismic isolation, with its capability of reducing floor accelerations and interstory drifts simultaneously, is recognized as an earthquake resistant design method that protects contents of a building along with the building itself. In research studies, superstructures of seismically isolated buildings are commonly modeled as idealized shear buildings. Shear building representation corresponds to an idealized structure where the beams are infinitely stiff in flexure and axially inextensible; columns are axially inextensible; and rigid floors are supported on these columns. Although it is more convenient to model and analyze a shear building, such an idealization may influence the seismic responses of seismically isolated buildings. This study presents a comparison of the seismic performances of seismically isolated buildings with superstructures modeled as shear buildings to those with full three dimensional superstructures. Both linear and nonlinear base isolation systems with different isolation periods and superstructures with different number of stories are considered.