砖房的竖向地震力及其抗震措施

1957年笔者根据砖烟囱的震害提出:竖向地震力起着很重要的作用。最近几年我们对很多结构的震害进行分析之后,认为水平地震力起决定性作用的传统观点是错误的,实际上是竖向地震力起主要作用[4,5,6,15]。文献[8]对于一些桥梁的震害加以分析之后,也得出同样的结论。十多年来我国发生了十多次破坏性地震,一些亲自调查的工程技术人员和科研人员,也从实际的震害现象看到了竖向地震力的严重破坏作用。最近几年国外也有不少学者发现了这一问题。因此竖向地震力的重要性,无论在国内或国外,     

竖向地震力

若干年来的传统观点都认为水平地震力对结构破坏起着决定性作用。笔者1957年提出,这些年又继续证明:“传统观点是错误的,实际上是竖向地震力起主要作用。” 从很多国家规范规定的竖向地震力看来,传统观点可能基于两个主要考虑:1.很多地震记录都说明地面竖向加速度只有水平加速度的二分之一左右;2.结构对地面竖向运动没有放大作用。本文将列举大量地面上及结构上构件、物体与人的运动现象来说明传统观点的主要根据是很成问题的。另外,文中还根据震中区和远离震中区很多结构的破坏位置、破坏特征等证明:只有按竖向地震力起主要作用的观点才能给予较合理的解释。     

计算结构竖向地震力的某些参数

地震对结构的破坏,传统观点认为水平地震力起着决定性作用,但我们分析很多种类型结构的大量震害后,却得出竖向地震力起主要作用的结论.我国多次地震的调查报告中都曾列举过直观上能看出竖向地震力起主要作用的很多震害.最近几年国内外的一些学者也发现了这一问题.有些国家的规范对竖向地震力作了大幅度的提高.因此,竖向地震力到底有多大的问题,已引起了地震工程学界的广泛注意.根据强震记录进行计算,技术问题已基本得到解决.但在强地震作用下结构真正的阻尼、力学性能,特别是地基的复杂影响都远远没有搞清,所以,计算结果可靠性有多大,还无法回答.本文分析了国内多次地震地面上多种物体的现象表明,它们的竖向加速度及结构的竖向地震力,远远高于传统观点.根据它来解释各种震害是令人满意的.所以,按反算办法,对计算竖向地震力的某些参数提出初步建议.      

论烟囱的地震力

在文献[1]中我们根据砖烟囱的震害证明了水平地震力起决定性作用的传统观点是错误的,实际上是竖向地震力在起主要作用。同时还阐述了砖烟囱出现多条裂缝的破坏机理。本文在文献[1]的基础上对烟囱出现斜缝、错位及破坏截面接近顶端等现象,计算其最大水平地震力及最小竖向地震力以证明上述观点.对出现的多条裂缝,也用计算数字来说明其破坏机理.      

钢筋混凝土单层厂房的震害与抗震措施

我国唐山及海城地震时,很多钢筋混凝土单层厂房遭到破坏。本文对大家都很熟悉的文献中的典型实例及其他大量震害进行分析的结果表明:水平地震力和震害之间也存在定性上的矛盾,根据竖向地震力起主要作用的观点则各种震害都能给予较好的解释。     

烟囱破坏现象的模型试验研究

对于烟囱在地震作用下的破坏现象的解释,目前存在着两种看法:一种认为大多数烟囱在地震作用下的破坏,主要是水平地震引起的,只在震中区竖向地震力有较大的影响;而另一种则认为水平地震虽然对烟囱破坏有一定影响,但烟囱破坏的主要原因是竖向地震力。持后一种观点的人,断言烟囱在地震时出现的多道裂缝,只能用竖向地震力来解释,而水平地震力不可能使烟囱出现多道裂缝和裂而不倒的现象,同时认为用水平地震力也很难解释烟囱上端出现裂缝这一事实。 基于上述原因,本文进行了烟囱模型的破坏现象的试验研究。结果表明,水平地震力同样可造成烟囱的多道裂缝和上部裂缝。     

竖向地震作用对高柔结构的影响

对烟囱的震害规律进行了分析.认为地震时烟囱的破坏,竖向地震力起了很重要的作用.提出了用冲量法来计算烟囱的竖向地震作用,并以190 m 高的钢筋砼烟囱为例进行了计算.对计算结果进行了分析,并指出了烟囱设计中应注意的问题.进一步阐明了计算高柔结构和特定条件下某些结构的竖向地震作用的必要性.     

多层框架的竖向地震力与震害分析

本文分析计算了框架的竖向地震力,并用它来解释震害,我们认为是比较合理的。文中还对框架的竖向振动分析提出一些应注意的问题。     

施甸5.9级地震震害与竖向地震力作用

通过对施甸5．9级地震震害现象的机理分析，清晰地发现竖向地震作用起重要破坏作用，与获取的强地面运动峰值加速度竖向值相吻合。映证了在历次地震中许多地震工作常发现极震区竖向地震力起重要破坏作用的原因。     

再论竖向地震力的严重作用——对砖及混凝土结构震害现象的分析

竖向地震力(简称竖力)对结构破坏起主要作用的新观点,基本上是根据整个结构的破坏性质、位置及地面上与结构上物体或人的运动情况,加以分析研究而得出的。本文拟再从砖(包括砌块)及素混凝土结构的破坏现象的受力情况进一步加     

宁洱6.4级地震庙山垭口附近的震害现象

我国近期提出了大中城市和经济发达地区应具备抗御6级左右地震能力的防震减灾目标。宁洱地震作为我国多年来少有的近城市直下型地震,此次地震的震害经验和教训具有重要的参考价值。本文在地震现场科学考察的基础上,根据庙山垭口的地震宏观现象以及房屋震害现象,初步分析和总结了中强地震震中地区的震害特征,包括竖向地震力的影响、地震动的扭转效应以及地裂缝对建筑结构的作用。     

人字桥梁多维地震作用下振动台试验研究

设计制作一座人字曲线桥模型,进行了多维输入的振动台试验,分析了结构在地震作用下的震害现象,并探讨了多维输入下的地震响应特点。结果表明:人字曲线桥梁梁体和桥墩主要表现为以弯曲裂缝为主的破坏模式,竖向输入是梁跨中裂缝出现的主要原因,桥墩裂缝主要受水平输入的影响。梁跨中加速度响应受竖向输入影响最大,墩顶纵桥向加速度响应受竖向输入分量影响并不显著。单维竖向输入降低墩体竖向加速度响应,三向输入则加大墩体竖向加速度响应;对于人字桥梁伸缩缝宽度设置,分支直梁处可只考虑纵桥向地震输入,分支曲梁处则要考虑水平双向地震输入。     

斜腿夹角对V形墩连续刚构桥地震响应的影响研究

为研究斜腿夹角对V形墩连续刚构桥地震响应的影响及合理斜腿夹角角度,以一座典型V形墩预应力混凝土连续刚构桥为研究对象,采用有限元分析方法研究了斜腿夹角θ对桥梁内力及位移的影响,得出了θ对结构地震响应的影响规律和变化曲线。研究结果表明:随着斜腿夹角的增加,在纵向地震力作用下,墩底纵向弯矩逐渐减小,墩顶和主梁墩顶支撑处纵向弯矩逐渐增大;在横向地震力作用下,跨中横向弯矩逐渐减小,墩底横向弯矩逐渐增大,墩顶横向弯矩基本不变;在竖向地震力作用下,墩底和墩顶竖向弯矩逐渐增大,主梁支撑处竖向弯矩逐渐减小;斜腿夹角对纵向或横向地震力作用下结构位移影响不大,对竖向地震力作用下的位移影响较大。在满足静力设计的前提下,当两斜腿夹角为90°时,结构地震响应相对较小,受力合理性最优。研究成果可为该类桥梁的抗震设计与斜腿夹角角度选取提供参考和依据。     

强震作用下地铁车站结构损伤破坏的高效分析方法

地下结构的关键构件(如柱子等)在地震作用下可能发生破坏,进而影响结构体系的整体稳定性。在借鉴传统反应位移法的基础上,提出了一种新的位移时程反应分析方法,采用该方法对日本神户大开地铁车站进行地震响应分析。结果表明:位移时程反应分析方法能够考虑土-结构相互作用、材料非线性、几何非线性、水平地震与竖向地震的耦合作用及地震动传播的时空效应,适用于地下结构地震反应分析,利用该方法得出的地铁车站结构变形及损伤破坏与实际震害观察具有较好的一致性,并指出大开地铁车站结构的整体垮塌是由于柱子剪坏和高轴压联合作用所致。     

关于烟囱的地震反应

本文就烟囱的地震反应讨论了竖向振动与水平振动的相对重要性。首先,作者分析了烟囱的震害现象,认为水平振动也可以产生多道水平裂缝和扭转变位。然后,从地震动的水平与竖向的卓越周期及其与烟囱自振周期之间的关系,以及水平与竖向地震动加速度最大值之比这两个方面,着重说明烟囱的地震反应在竖向是以结构的竖向第一振型为主,水平向则以结构的水平向高振型为主;而且,在一般情况下水平振动对烟囱的危险性更大,只有在地震动卓越周期很短、而且竖向分量又持别大时,竖向反应才有可能接近水平向反应。最后,又从房屋的强震观测结果说明了这一点。     

底部两层框架基础隔震建筑非线性动力分析

实际震害表明,建筑物主要受水平地震作用影响。本文基于有限元理论,采用大型有限元分析软件SAP2000 Non linear建立了底部两层框架上部砌体非隔震结构和基础隔震结构的实体模型,并采用非线性时程分析法对此模型进行了两个水平向地震作用的分析。结果表明,底部两层框架上部砌体结构采用基础隔震技术后,结构的水平地震反应明显低于相应非隔震结构。尤其是刚度突变的转换层,隔震后水平地震反应降低很多。     

考虑抗竖向连续倒塌的RC框架结构反应修正系数

震害表明结构反应修正系数的子项冗余度系数取为1,过高地估计了结构通过备用荷载路径进行内力重分布的抗竖向连续倒塌能力。本文拟分别采用静力Pushdown和动力竖向IDA方法对根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)设计的RC框架进行分析,采用损伤强度比DSR作为冗余度系数,并根据倒塌临界值,判定结构在设计荷载作用下是否具有足够的抗倒塌能力。分析结果表明,按VII、VIII度设防设计的结构,冗余度系数均大于1,结构在设计荷载作用下不会发生连续倒塌,但是按VI度设防设计的低层结构冗余度系数小于1,在设计荷载作用下结构会发生连续倒塌。针对VI度设防设计的结构,采用实际的冗余度系数最小值0.69,对结构反应修正系数值进行修正,修正后的数值为2.02。实现在结构地震影响系数曲线中考虑抗连续倒塌能力的影响,修正后的地震影响系数为现行抗震规范中相应取值的1.45倍,提高了结构设计地震力,防止结构发生连续倒塌。     

烟囱在水平与竖向地震动联合作用下的反应

本文对烟囱在水平与竖向地震动分量联合作用下的反应进行了分析,分析中考虑了包含竖向地震动的几何非线性的影响。分析结果表明,水平地震应力起主要作用,竖向地震应力也不可完全忽视,在上部它可达重力应力的50％—90％。几何非线性对水平地震应力的影响较小。本文还对烟囱竖向地震荷载进行了分析,给出了竖向地震荷载的近似计算公式。     

型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构抗震性能试验研究

框支剪力墙结构在实际工程中经常被采用,震害表明钢筋混凝土框支剪力墙结构抗震性能较差,本文提出型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构对此加以改进。作者进行了4个1/4缩尺模型在竖向荷载和单调及低周反复水平荷载作用下的对比试验,其中3个试件采用型钢混凝土转换梁、型钢混凝土框支柱,1个试件采用钢筋混凝土转换梁、钢筋混凝土框支柱。我们分析其承载力、刚度、变形、延性和破坏形态等。试验结果表明,型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构承载力高、延性好、滞回曲线丰满,变形能力和耗能能力较强。     

青海门源M6.9地震典型隧道破坏特征分析与启示

地震引起的断层强烈错断是造成隧道等地下结构严重破坏的重要原因。以2022年青海门源6.9级地震中左旋走滑逆断层错动造成的隧道震害为调查基础,对左旋走滑逆断层错动下的震害特征及震害成因进行研究分析,主要得到如下结论：(1)左旋走滑逆断层造成大梁隧道线位严重错动,水平最大偏移约1.78 m,竖向最大抬升约0.68 m;(2)震害主要集中在断层影响范围内,其中隧道受破坏严重段约350 m,占隧道全长的5.33%,受破坏较严重段分别位于严重段大里程侧402 m和小里程侧646 m范围内,占隧道全长的15.96%,其余段落震害总体轻微;(3)施工缝、仰拱填充层等部位对强震较为敏感,震害表现突出。此次研究通过对震害特征分析得到的有益启示可为同类工程抗震设计提供参考与指导。