钢筋混凝土建筑在地震中的抗倒塌安全性研究

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1、外文翻译钢筋混凝土建筑在地震中的抗倒塌安全性研究（二）：延性框架和非延性框架的对比分析（AbbieB.Liel,M.ASCE1,CurtB.Haselton,M.ASCE2,andGregoryG.Deierlein,F.ASCE3）摘要：本文是两篇配套论文的第二篇，旨在探讨钢筋混凝土框架结构在地震中的抗倒塌安全性，并检验加利福尼亚州在20世纪70年代中期之前所建非延性框架结构建筑的可靠性。概率评估依赖于对结构响应的非线性的动态模拟，以此来计算对应不同的地运动特性和结构模型时结构倒塌的危险。评估的对象是一套不同高度的典型的非

2、延性钢筋混凝土框架结构，它们是根据1967年版《统一建筑规范》中的抗震规定设计的。结果表明，当处于一个典型的加利福尼亚高震场地时，非延性钢筋混凝土框架结构发生倒塌的年平均频率范围为（5～14）×，这比按现代规范设计的结果高出约40倍。这些数据表明新规范对延性构造和能力设计要求是行之有效的，这使得在过去的30年中钢筋混凝土建筑物的安全性得到了改善。通过对延性和非延性结构的安全性比较，也有助于出台新的规章来评估和减轻现有的钢筋混凝土框架结构建筑物在地震倒塌中的危险。关键词：倒塌；地震工程；结构可靠度；钢筋混凝土结构；建筑；商业；

3、地震影响。引言20世纪70年代中期以前加利福尼亚州建设的钢筋混凝土框架结构缺乏好的抗震设计理念，例如：加强柱子、钢筋延性构造,这使得它们很容易在地震中发生倒塌。这些非延性钢筋混凝土框架结构在加利福尼亚州1971年圣费尔南多大地震，1979年英皮里尔谷大地震，1987年惠蒂尔纳罗斯大地震，1994年北山大地震和世界上其他地方发生的无数地震之中已经遭受了很严重的地震损害。这些因素促使人们关注加利福尼亚州的近40000栋非延性钢筋混凝土建筑中在未来地震中可能会发生倒塌而危害生命安全的一部分建筑。然而，我们缺乏足够的数据来衡量建筑的

4、危险程度，因而无法确定是大量的建筑均存在这种危险，还是只有特定的建筑物才存在这种危险。一栋独立的建筑物发生倒塌的危险大小，不仅取决于其原设计采用的建筑规范中的规定，也取决于结构布置、施工质量、建筑位置和场地的地震特性。建筑除了需要准确评估其倒塌的风险之外，选择合适的危险承受值和最低的安全标准也是需要考虑的问题。在这方面，通过比较评估根据新老建筑规范设计出的建筑物，能帮我们找到一种评估方法，来确定目前设计能够接受的风险水平。自20世纪70年代中期以来，随着对地震破坏的观测和对钢筋延性的重要性的深入了解，建筑规范中对于钢筋混凝土

5、抗震设计和构造措施的要求发生了显著变化。同老式非延性钢筋混凝土框架结构相比，现代规范要求对地震频发地区的框架结构要进行各种能力设计来防止或延缓不利的破坏形式，如柱剪切破坏，梁柱节点破坏以及结构薄弱层。虽然人们普遍认同对于建筑规范的这些修改是适当的，但还是缺少足够的数据来量化其对地震安全性的改善程度。这项研究采用基于性能的地震工程方法，来评估地震引起典型的非延性钢筋混凝土框架结构倒塌的可能性。基于性能的地震工程提供了一个概率框架，利用非线性时程模拟将地面运动强度与结构响应和建筑性能联系起来。对非延性钢筋混凝土框架结构的评估基于

6、对典型的结构所做的测试，这套结构是根据1967年《统一建筑规范》设计的。这些典型的结构代表了大约于1950年至1975年间在加州建造的普通钢筋混凝土框架结构。在结构倒塌过程中利用仿真模型能够捕获强度和刚度的变化特征，这样就可以通过非线性动态分析对典型的非延性混凝土框架结构的倒塌进行预测。抗倒塌性能评估的成果是一系列保障建筑安全的措施，并将地震中抗倒塌能力与地震灾害联系到一起。我们将这些结果与另一篇配套论文中的关于延性钢筋混凝土框架结构的数据进行比较。原型钢筋混凝土框架结构这些非延性钢筋混凝土框架结构原型考虑了结构高度的变化，

7、结构布置和细部设计，能够覆盖加州旧钢筋混凝土框架结构建筑物设计和性能的的预期范围。制作原型时，我们查阅了钢筋混凝土部件和框架的关键参数，这些参数是由哈兹尔顿等人通过分析和实验获得的。本项研究共制作了26个非延性钢筋混凝土框架原型建筑物。本文主要侧重于这些设计中的12个，高度从2层到12层变化，并包括具有可替换设计细节的周边和空间框架侧向抵抗系统。原型建筑均设计为有着20厘米平面楼板系统和7.6米柱间距的办公楼房。2层和4层建筑的平面尺寸为38.1m×53.3m，8层和12层建筑的平面尺寸为38.1m×38.1m。建筑首层层高

8、4.6m，其余层层高4.0m。我们参考了20世纪60年代在加州建设的钢混建筑的原结构图，来为原型结构选择典型的结构部置和几何形状。原型仅限于无填充墙的钢筋混凝土框架，并且在高度和平面上比较规则，没有出现明显的强度或刚度突变。非延性钢混原型结构是按照1967年《统一建筑规范》中的最高地震烈度