學(xué)校多層RC框架結(jié)構(gòu)地震倒塌機(jī)理研究

楊偉松

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

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學(xué)校多層RC框架結(jié)構(gòu)地震倒塌機(jī)理研究

楊偉松

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

多層鋼筋混凝土(RC)框架結(jié)構(gòu)廣泛用于學(xué)校、 醫(yī)院和辦公建筑中， 近年發(fā)生的多次破壞性地震中， 大量RC框架結(jié)構(gòu)發(fā)生粉碎性倒塌， 造成大量人員傷亡。 而位于同一場地的一般多層磚混結(jié)構(gòu)反而不倒塌。 這顯示出工程界對RC框架倒塌機(jī)理的認(rèn)識尚不深刻， 抗震設(shè)計(jì)的結(jié)果與期望值還有很大差距。 本文選取汶川地震中位于極震區(qū)的兩棟典型結(jié)構(gòu)作為研究對象， 代表一般學(xué)校多層RC框架的漩口中學(xué)教學(xué)樓發(fā)生倒塌， 而北川鹽務(wù)局職工宿舍樓結(jié)構(gòu)則由于底層框架柱增設(shè)適量翼墻而未倒。 本文通過地震模擬振動臺試驗(yàn)對兩者的抗震性能進(jìn)行了深入研究， 剖析前者的倒塌機(jī)理， 探討翼墻-框架結(jié)構(gòu)體系的地震響應(yīng)特點(diǎn)。 主要結(jié)果有：

(1) 依據(jù)國內(nèi)外多次地震震害資料， 總結(jié)了多層RC框架結(jié)構(gòu)震害特點(diǎn)， 重點(diǎn)對汶川地震極震區(qū)的兩個具體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)和實(shí)際震害進(jìn)行描述。

(2) 通過振動臺試驗(yàn)， 研究了漩口中學(xué)結(jié)構(gòu)模型地震響應(yīng)規(guī)律、 宏觀破壞模式。 依據(jù)各關(guān)鍵測點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)和倒塌過程， 分析了觸發(fā)倒塌的主要原因。 指出局部設(shè)置的半高填充墻顯著增大了剛度， 降低了延性， 是倒塌的關(guān)鍵因素。

(3) 因框架柱增設(shè)適量翼墻， 北川鹽務(wù)局職工宿舍歷經(jīng)強(qiáng)震而不倒。 對翼墻框架結(jié)構(gòu)體系的概念和抗震機(jī)制進(jìn)行介紹， 基于翼墻框架結(jié)構(gòu)和純框架結(jié)構(gòu)的pushover分析， 對比研究了其抗震性能、 損傷和屈服模式。

(4) 為研究翼墻加固RC框架體系在強(qiáng)烈地震作用下的抗震性能和加固效果， 完成了一個縮尺比為1:4的翼墻-框架結(jié)構(gòu)模型振動臺試驗(yàn)， 定量分析了結(jié)構(gòu)在設(shè)防小震、 中震、 大震以及更高強(qiáng)度地震動作用下的受力特征、 動力反應(yīng)和損傷機(jī)制。 并對試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c未加翼墻的純框架數(shù)值模型進(jìn)行了動力有限元分析， 對比得到二者抗震性能的差異。 通過以上研究證明， 通過翼墻加固多層RC框架結(jié)構(gòu)可以大幅提高多層RC框架的抗震性能， 且經(jīng)濟(jì)實(shí)用、 布置方便， 可作為抗倒塌措施應(yīng)用推廣。

關(guān)鍵詞填充墻RC框架結(jié)構(gòu)； 翼墻-框架結(jié)構(gòu)體系； 地震模擬振動臺試驗(yàn)； 倒塌機(jī)理； 抗震加固措施

(作者電子信箱， 楊偉松： journaly2014@163.com)

中圖分類號：TU312+.3；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.017