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1、高層建筑展害分析研究【摘要】:簡要介紹了 1985年墨西哥格雷羅7.3級地震和1996年麗江7.0級地震高層建 筑震害特征。采用鋼筋混凝土框架結構房屋震害預測方法對2000年姚安6.5級地震區的典 型高層建筑進行了計算,將計算結果與實際震害進行了對比，分析了震害原因。關鍵詞：高層 建筑；震害分析；震害預測1高層建筑震害概況按照我國鋼筋碗高層建筑結構設計與施工規程JGJ391規定,8層和8層以上的房屋為高層房屋。1.1墨西哥地震高層建筑震 害特征1985年墨西哥格雷羅(Gucrrcro)7.3級地震吋，震中附近的建筑未受到嚴重破壞，而遠在400多km以外的墨西哥城湖積區軟弱場地上的的高層建筑卻出2、現了的嚴重破壞現彖, 使1015層的建筑遭到了前所未冇的嚴重破壞和倒塌。1.2麗江7.0級地震高層建筑震害 1.2.1麗江縣城埸地條件概況麗江盆地為肌型的斷陷盆地,麗江縣城位于麗江盆地中部，地形 平坦開闊,地勢北高南低，平均坡度0.8%。除盆地東、西兩側邊緣出露少量基巖外，大部分地 區為第四系所覆蓋。第四系最大厚度可達1200m以上，主要為下更新統蛇山組(Qlsh),厚 1871150m。麗江縣城地表主耍為晚更新統冰水沉積和全新統河湖相沉積層。晚更新統冰水 沉積北厚南薄，厚14500余g全新統層較薄，一般只冇220m。根據城區不同位置24個鉆孔 原位剪切波速測量結果，測試深度達35m,-般為23、0m左右。各七層剪切波速介于77533m/s Z間,多數在200350m/s之間。參照規范3標準,人部為II類埸地土。122麗江7.0級地震 高層建筑震害特征1996年麗江7.0級地震，極震區為9度5,麗江縣城處于極震區南部，髙層 建筑分布在縣城新區，麗江縣城內共有7幢高層建筑。其中基本完好2幢，占28.57%;輕微破 壞4幢，山57.14%;中等破壞1幢，山14.29%。其典型高層建筑結構概況和震害特征是:麗江地 區人民銀行為12層框剪結構，按9度地震進行抗震設計，樁基礎，樁長16叫樁基持力層為粉十, 承載力標準值fk800kPa,框架和剪力墻混凝土強度為C40,梁斷面為450mm600mm4、。震害特征: 底層松架縱梁局部處斷裂，縫寬23 cm, 12層正而磁片局部脫落，填充墻多處輕微開裂，縫寬 0.17).3 cm,長13m;麗江地區工商銀行位于福惠路南面，與地區人行只隔一條公路，地區工行 為9仃0)層框架樓，按9度地震進行抗徵設計，震后基本完好;麗江地區物資商場為8 (10) 層框架樓，按8度地震進行抗震設計，毛石條形基礎深1.2m,地耐力18t/m2o震害特征:13層 填充墻多處出現交叉剪切裂縫，縫寬25 cm,在裂縫交叉部位粉刷層脫落，主樓南北兩側均為2 層的副樓,北而副樓屋蓋相對于主樓往北傾斜3 cm,|h于主樓重量要比副樓大得多，地震時主 樓的沉降量比副樓的大;麗江地區5、電訊大樓為9 (10)層框架樓，13層填充墻多處出現交叉剪切或水平裂縫，縫寬13 cm,長34m;黑白水大酒店為10 （13層框架樓，按8度地震進行 抗震設計,12層外墻面磁片局部脫落，填充墻輕微開裂。為了將震害預測計算結果與實際震 害進行對比分析，本文采用鋼筋混凝十框架結構房屋震害預測方法對2000年姚安6.5級地震 區的高層建筑進行了計算。2鋼筋混凝土框架結構房屋震害預測方法鋼筋混凝土框架結構房屋的抗震能力受多種因素影響，國內外大量地震實例、實驗索試驗和理論研究表明，層 間位移角的大小綜合反映了該層梁、柱、節點破壞的程度。因此，可以選取層間位移角作為 剪切型多層鋼筋混凝土框架房屋震害預測的6、主要衡量指標。水平地震作川按GB50011-2001 規范采用底部剪力法計算，僅就地震作用而言，認為設計部門按規范設計的鋼筋混凝十框架結 構是滿足規范規定的強度要求的，因此，僅驗算框架結構房屋的抗震變形，并將Z與變形允許 值比較，從而預測其震害程度。層間彈性位移計算公式為UcXQiDij（1）式中,Uei為第i層層間彈性位移,Qi為第i層的地震剪力,Dij為笫i層所有柱的剛度特征值Z和。 考慮到結構的彈塑性影響,層間彈塑性位移按下式計算：Upi=pUei（2）式屮:Upi為第i層層間彈駛性位移;p為彈鴉性位移增人系數，當薄弱層（部位）的屈服強度系數不 小于相鄰層（部位）該系數平均值的0.8時,7、按規范4表5.5.4給定值采用,當不大于該平均值的 0.5時，按表內相應數值的1.5倍采用，其它情況采用內插法取值;層間彈塑性位移角按下式計 算:pi=upiHi（3）式中,Hi為第i層的層高。由層間位移角，按下列范圍判定震害程度：基本完好p 1/800輕微破壞1/800 p 1/400中等破壞1/400 p 1/200 嚴重破壞1/200 pl/100 毀 壞1/100 p3震害預測結果2000年姚安6.5級地震區遭受破壞的高層建筑主要有3幢，其小糧貿大廈和電力公司綜合樓位于姚安縣城，姚安縣城處于姚安盆地南部，離壓中約2030kim 牟定鑫大酒店位于牟定縣城，牟定縣城處于牟定盆地北部，離震中8、約5060km。（1）姚安縣糧貿 大廈結構概況：該樓位于7度區，為8層鋼筋混凝土現澆全框架結構，總建筑面積 3261.4m2,1994年竣工，層高12層為4.5m,3層為3.9m,48層均為3m,鋼筋混凝土柱斷面13 層為500mm500mm,48層為450mm450mm,梁、林、板混凝土強度為C2&填充墻厚24cm, 砂漿強度為M3.0JI類場地土，按7度抗震設計。姚安縣糧貿人廈和電力公司綜合樓震害預測 計算結果列于。 實際震害:底層、2層東端兩角圓弧形填充墻產生X型剪切裂縫,磁片脫 落,13層填充墻局部開裂,實際震害為中等破壞，與震害預測結果一致。破壞原因:1）縱、橫向 傳來的地震波在圓弧9、型墻體匯合，應力集屮而導致破壞;2）裝飾墻底部無基礎,以懸挑梁形式 承重而破壞。（2）姚安縣電力公司綜合樓結構概況:該樓位于7度區，為9層鋼筋混凝土現澆全 框架結構,1,2層高各4.2m, 3層高3.9m, 48層高3.1m,9層高2.4m。總建筑面積3158.75m2,1997年竣丄，鋼筋混凝土柱斷面為550mm550mm,梁、柱、板混凝土強度13層為C25,49 層為C20,磚砌體砂漿強度為M5.0,填充墻厚24cm, II類場地土，按7度抗震設計。實際震害: 各層填充墻在梁、柱結合部位局部輕微開裂，其屮2層山墻水平裂縫長3.5m,寬1mm,13層 電梯間墻面磁片局部脫落。實際震害為輕微破10、壞，與震害預測結果一致。（3）牟定縣鑫人酒店 結構概況:該樓位于6度區，為10層全松架，總建筑而積7396.56m2,2000年竣工，層髙1層為 4.8m,23層為4.2m,410層均為3m,鋼筋混凝土柱斷面500mm600mm,梁、柱、板混凝土強 度15層為C30,610層為C25,填充墻厚24cm,砂漿強度為M5.0JI類場地土，按8度抗震設 計。震害預測計算結果:列于表2。實際震害:13層填充墻在梁、柱結合部位局部輕微開裂。 實際震害為輕微破壞，震害預測結果為慕本完好，實際震害比震害預測結果重。4震害原因分 析（1）軟土上的高層建筑震害重。如墨西哥城湖區的嚴重破壞的一個重要原因是土層與結11、構的雙重共振作用，地震波在墨西哥城的湖相沉積盆地內多次反射，軟弱土層使得地面運動 加速度放尢持續時間延長，周期約為2s的近似于純簡諧振動的地面運動持續時間長達180s 左右,加速度峰值達0.18go （2）地基十變形引起的破壞。如麗江地區人民銀行由于地基土開裂, 地而裂縫延伸到房屋框架上，使底層框架橫梁斷裂。（3）地基基礎設計不合理。如麗江地區物 資商埸為毛石條形基礎，地震吋山于地基產生不均勻沉降，使房屋嚴重傾斜。高層建筑的基礎 一般應采用鋼筋混凝土樁基礎或箱形基礎。（4）填充墻施丄砌筑質量差。如麗江地區物資商 埸磚填充墻設計砂漿強度為M2.5,實測砂漿強度不足M1.0,致使13層填充墻開裂、12、酥碎。 通過研究高層建筑震害，分析震害原因,可以從遭受破壞的高層建筑屮吸取教訓;同時可以從 強烈地震作用下仍然保持基本完好的高層建筑屮總結經驗。應嚴格按照規范進行抗震設計, 嚴格按照設計圖紙進行施工，加強施工監督、檢查和管理,保證工程施工質量。參考文獻:1 國家質量技術監督局.GB/T17742-1999,中國地震烈度表S.2中國地震局.地震現場工作 大綱和技術指南M.北京:地震出版社,1998.3 GBJ11-89,建筑抗震設計規范S.4 GB 50011,建筑抗震設計規范S.5王錫財，等.麗江7.0級地震麗江縣城房屋震害分析J.地震 研究,1997,20：417423.王錫財，等.施甸5.9級地震房屋震害分析J.白然災害學 報,2002,11（1）:74-80.