分析汶川“5·12”震害探求房屋“大震不倒”途径

本文围绕“大震不倒”主题,对汶川“5．12”特大地震震害进行了分析探究。文中涉及“大震不倒”设防目标、研究方法、房屋倒塌的震害特点等问题;对倒塌房屋分为薄弱层垮塌、沿开问垮塌、不规则体型垮塌3种类型进行了讨论,分析了垮塌的原因并提出了看法;同时还对“强梁弱柱”现象做了分析。最后,扼要对混凝土框架结构和砖混结构提出“大震不倒”的建议性意见。     

唐山地震房屋倒塌率与烈度相关分析

以街区和自然村为样本，通过唐山震害航片对１９４２个样本进行房屋倒塌率判读和分区统计，建立了房屋倒塌条烈度相关模型，分析了不同烈度区房倒率的频度展布特征。其模型可为大震应急及震害损失快速评估时烈度评定提供定量标准，频度分析结果可为震害预测提供量化依据     

木构架房屋的抗震性能及抗震技术措施

针对我国中西部广大农村民居广泛采用的木构架房屋进行了抗震性能分析,并研究了抗震技术措施,意在实现"大震不倒"的抗震设防目标.首先针对我国中西部广大农村民居常用的木构架房屋,进行了震害和构造特点分析,说明其抗震性能;其次对南疆地区村镇民居木板夹心结构房屋的抗震试验数据进行分析,进一步论证其结构的变形能力和耗能能力;最后,对木构架房屋抗震能力存在的主要问题,提出了应采取的有效抗震技术措施.     

考虑抗倒能力的砌体结构震害预测

以往对砌体结构的抗震鉴定或震害预测方法没有考虑构造柱、圈梁等抗震措施对增强砌体结构抗倒能力的影响,使得在高烈度下的鉴定或震害预测结果多为倒塌,这与震害实际不符合。实际在高烈度区,有一些砌体结构并没有倒塌。本文按照杨玉成等[1]提出的用抗倒增强系数修正楼层综合抗震能力指数方法,将抗倒增强系数的取值推广到不同工况;提出地震烈度为Ⅹ度时烈度影响系数为4.0;推演了杨玉成等提出的用综合抗震能力指数表示的震害预测判别标准。按此法进行了24栋建筑的分析,震害预测结果显示考虑抗倒能力的方法适用于高烈度下的砌体结构震害预测,简单易用,符合震害实际。     

用概率方法定义抗震设计中的“小震”与“大震”

本文对华北、西北、西南45个城镇的地震危险性分析的结果进行了统计分析,从而对贯彻“小震不坏、大震不倒”的抗震设计原则中的“小震”与“大震”给出了具体定义。     

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。     

芦山7.0级地震芦山县老城区房屋建筑震害特征与因素研究

根据芦山7.0级地震芦山县老城区房屋建筑的震害现场调查资料,进行震害特征与因素研究。结果表明:典型的房屋建筑震害特征包括砖混结构、砖木结构和砖石结构房屋全部或者部分倒塌、墙体错动和贯通开裂以及房顶瓦片滑落等,框架结构房屋构造柱变形、断裂和墙体开裂等;房屋建筑遭到破坏的内在因素包括缺少圈梁和构造柱、荷载分布不当、选址不规范等;其破坏成因机理可以归结为近场大震强地震动作用、局部场地效应、行波效应和施工质量较差等。同时,讨论了砖混结构、砖木结构、框架结构和砖石结构抗震设计的加固方法和改善抗震性能的构造措施等,为房屋建筑抗震设防和减轻震害损失等提供参考。     

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。     

底商多层砌体房屋地震倒塌机理及加固方法研究

<正>我国地震多发且震害严重,震害的主要表现是人员伤亡,而导致人员伤亡的最重要因素是房屋倒塌。汶川地震显示,在我国中小城镇,地震破坏严重的建筑结构类型主要有底商多层砌体结构、多层RC框架结构、多层砖混结构,其中极震区底商多层砌体结构倒塌比率达85%。分析这类房屋倒塌机理,提出相应的抗倒塌设计方法及对既有建筑抗倒塌加固方法十分必要。本文通过对汶川地震极震区中底商多层砌体结构好、坏两种典型代表进行深入剖析,通     

关于提高中小学砌体建筑抗震能力的讨论

利用汶川8.0级地震特大发生后作者在极重灾区——四川省广元市青川县参加首批房屋应急评估工作期间收集的房屋震害资料,分析了砌体结构的震害特点和震害原因,对提高中小学砌体建筑抗震能力进行研究,从概念设计与计算分析两个方面对现行抗震设计规范的若干条文进行了讨论,提出了验算砌体结构抗倒塌能力的建议。     

基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析

基于“强柱弱梁”的屈服机制,依据能量平衡方法设计了某6层RC框架结构,采用震级-震中距条带地震动记录选取方法,选取12条随机地震动,利用Perform-3D有限元分析软件对结构进行增量动力（IDA）分析,得到了结构的地震易损性曲线、破坏状态概率曲线以及结构破坏概率矩阵。分析结果表明:该方法设计的结构能够形成预设的“强柱弱梁”屈服机制,可以保证结构中梁充分参与耗能,同时结构具有较强的抗倒塌能力,可以满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的性能要求。     

钢筋混凝土建筑结构的抗地震破坏倒塌能力评估研究

在地震作用下钢筋混凝土建筑结构出现破坏倒塌为地震灾害中的关键,有效评估建筑结构抗地震破坏倒塌能力是建筑结构设计的前提,也是当前建筑结构提高抗震性能与加固的依据。提出变形指标极值、失效判断标准以及钢筋混凝土建筑结构倒塌极限状态判断标准,据此获取倒塌储备系数、倒塌易损性、结构整体超强系数、结构整体延性系数等评估标准。采用Pushover分析法选择相应地震波。依据梁柱线刚比对建筑结构抗倒塌能力的影响,以及柱端弯矩增加系数对建筑结构抗地震破坏倒塌能力的影响,对建筑结构易损性进行分析。结果表明:等跨建筑结构抗地震破坏倒塌能力更强;建筑结构底层是薄弱层,COF值越高,结构越容易倒塌。     

基于零阶和一阶优化算法的建筑结构抗震优化设计

针对第三水准“大震不倒”的抗震设防目标,提出一种建筑结构的抗震优化设计方法,依据“用相同的投资获最好的设计”的设计理念,建立了在强烈地震波的作用下,以建筑结构最大的层间相对位移最小化作为优化目标,同时满足体积约束的优化数学模型,并采用动力有限元分析模型和高效的显式动力分析方法进行结构分析获得最大的层间相对位移,采用零阶和一阶优化算法分别求解优化数学模型,在显式动力分析软件ANSYS／LS—DYNA的基础上进行二次开发,实现了一个三维框架结构的抗震优化设计。数值结果表明该方法能获得较高质量的解,经优化设计后建筑结构的抗震性能得到了很大的改善。     

基于增量动力分析方法的高层建筑框架结构抗倒塌可靠性评估

传统方法对高层建筑框架结构抗倒塌可靠性进行评估时,只是单纯的从整体角度进行分析,导致得到的结果不够精确,无法准确反映出高层建筑框架结构的抗倒塌能力。文章提出了基于增量动力分析的高层建筑框架结构抗倒塌可靠性评估方法,对高层建筑框架结构安全储备进行详细分析,获取建筑框架结构倒塌储备系数;在此基础上,采用增量动力分析法设定高层建筑框架结构抗倒塌能力系数,并根据该系数得到高层建筑框架结构抗倒塌可靠性评估流程。测试结果表明,所提方法得出的评估结果可信度较高,实现了高层建筑框架结构抗倒塌的准确评估。     

Seismic damage to structures in the <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript>6.5 Ludian earthquake

On 3 August 2014, the Ludian earthquake struck northwest Yunnan Province with a surface wave magnitude of 6.5. This moderate earthquake unexpectedly caused high fatalities and great economic loss. Four strong motion stations were located in the areas with intensity V, VI, VII and IX, near the epicentre. The characteristics of the ground motion are discussed herein, including 1) ground motion was strong at a period of less than 1.4 s, which covered the natural vibration period of a large number of structures; and 2) the release energy was concentrated geographically. Based on materials collected during emergency building inspections, the damage patterns of adobe, masonry, timber frame and reinforced concrete (RC) frame structures in areas with different intensities are summarised. Earthquake damage matrices of local buildings are also given for fragility evaluation and earthquake damage prediction. It is found that the collapse ratios of RC frame and confined masonry structures based on the new design code are significantly lower than non-seismic buildings. However, the RC frame structures still failed to achieve the ‘strong column, weak beam’ design target. Traditional timber frame structures with a light infill wall showed good aseismic performance.     

强震环境下带钢避难建筑抗震模型设计

避难建筑通常采用置换混凝土方法抗震,建筑对高强度地震的抗震性能差。因此提出高强度地震下带钢避难建筑抗震设计方法,采用复杂网络带钢避难建筑加固模型对加固前建筑的混泥土强度与荷载能力进行计算,增大框架柱截面,提升带钢避难建筑荷载。采用复合墙体受力加固模型提升建筑墙体抗震性。对加固后建筑模型的坍塌风险评估时,采用带钢避难建筑坍塌的全概率衡量加固后建筑在设计使用年限内的抗坍塌安全性。设计使用年限内加固后的带钢避难建筑的强震CRC超出概率是P(IMCRC),确保其在高强度地震下具有较高的抗震性能。实验结果说明,所提方法下的带钢避难建筑在遇到强震情况时具有较高的抗震性能。     

“破坏-安全”结构抗震理念及其应用

目前我国房屋建筑抗震采用的以小震弹性计算为基础的设计方法,使工程师忽视了对建筑结构在强烈地震作用下破坏模式的充分考虑与设计,使得建筑结构的大震安全性有时难以得到保证。＂破坏-安全＂抗震理念,以房屋建筑最重要的抗震安全性能为目标,要求设计人员对结构的预期破坏模式有充分的把握和控制,使结构在强烈地震作用下能够形成明确的预期破坏模式并具备一定的耗能能力,从而以经济的代价保证结构其余部分在强烈地震作用下的安全。本文结合我国汶川地震灾后恢复重建与加固改造的实际情况,介绍了＂破坏-安全＂抗震理念及其设计概念,并介绍了国内外研究人员与工程师在实现＂破坏-安全＂抗震理念方面所提出的创新抗震结构体系及其研究成果。希望＂破坏-安全＂这一抗震理念及其相关技术能够在我国广大的经济欠发达地区的抗震设计实践中得到推广,以全面提高我国经济欠发达地区房屋建筑的抗震安全性。     

非正规设计框架结构抗震加固支撑效果对比研究

近年来,随着经济、技术的进步以及抗震意识的加强,建筑结构加固也飞速发展。在地震多发的农村地区,为了提高建筑结构的抗震性能,但同时又缺乏一定的经济基础和理论知识支撑,导致很多简单粗糙的支撑建筑结构的措施出现,这些支撑方案大多缺乏科学的设计与评估。本文针对这一现象,以某典型的非正规设计的3层2跨框架结构为例,分析评价支撑边框和支撑中框对该框架结构地震作用下抗倒塌性能的影响。通过增量动力分析（IDA）计算方法,结合结构易损性方程评估结构的抗倒塌能力,计算结果表明支撑中框和支撑边框能够将非正规结构在罕遇地震作用下的倒塌概率从17.5%降至2.4%和6%。在此基础上,进一步分析了2种支撑位置对结构在3个典型地震强度作用下对结构响应的影响。结果表明,支撑框架结构中框对结构抗倒塌能力的提升和抗震性能的保证效果比支撑边框更好,在条件允许的情况下,应优先考虑支撑中框。     

Earthquake‐induced loss assessment of steel frame buildings with special moment frames designed in highly seismic regions

This paper discusses an analytical study that quantifies the expected earthquake‐induced losses in typical office steel frame buildings designed with perimeter special moment frames in highly seismic regions. It is shown that for seismic events associated with low probabilities of occurrence, losses due to demolition and collapse may be significantly overestimated when the expected loss computations are based on analytical models that ignore the composite beam effects and the interior gravity framing system of a steel frame building. For frequently occurring seismic events building losses are dominated by non‐structural content repairs. In this case, the choice of the analytical model representation of the steel frame building becomes less important. Losses due to demolition and collapse in steel frame buildings with special moment frames designed with strong‐column/weak‐beam ratio larger than 2.0 are reduced by a factor of two compared with those in the same frames designed with a strong‐column/weak‐beam ratio larger than 1.0 as recommended in ANSI/AISC‐341‐10. The expected annual losses (EALs) of steel frame buildings with SMFs vary from 0.38% to 0.74% over the building life expectancy. The EALs are dominated by repairs of acceleration‐sensitive non‐structural content followed by repairs of drift‐sensitive non‐structural components. It is found that the effect of strong‐column/weak‐beam ratio on EALs is negligible. This is not the case when the present value of life‐cycle costs is selected as a loss‐metric. It is advisable to employ a combination of loss‐metrics to assess the earthquake‐induced losses in steel frame buildings with special moment frames depending on the seismic performance level of interest. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

建筑物震害航空照片目视判读标志的初步研究

本文根据航空照片判读原理,对已发生过大地震的地区(如唐山地区)的建筑物震害特点进行研究,并建立了航空照片对建筑物震害的目视判读标志。提出建筑物倒塌率与烈度之间的对应关系,期望在今后的地震灾害中对建筑物震害的快速评估起到一定的作用。