高层剪力墙结构震害预测研究

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1、高层剪力墙结构震害预测研究　　摘要：随着经济的高速发展，高层剪力墙结构建筑近年来已经成为城市建筑中重要的一个结构体系，做好高层剪力墙结构的震害预测工作具有非常重要的现实意义。为了较好的预测高层剪力墙结构房屋的震害，本文采用一种简便的计算方法对一栋高层剪力墙房屋的震害进行了预测分析，对今后进行抗震防灾规划和震害预测工作具有一定的参考意义。关键词：高层剪力墙结构；震害预测；震害指数中图分类号：P315.9文献标识码：A文章编号：ForecastofEarthquakeHarmofHigh-riseSh

2、earWallStructure1引言6地震是一种具有突发性、破坏力超强的自然灾害，对人类危害非常大，同时我国又是世界上地震灾害最为严重的国家之一。2008年四川省汶川县发生了8.0级特大地震，震中位置为东经103.4度,北纬31.0度。据统计截至8月18日，四川汶川地震已确认69225人遇难，374643人受伤，失踪17923人，初步统计损失已达5000多亿人民币，在此次地震中据不完全统计，地震造成严重损坏房屋593.25万间，倒塌房屋546.19万间，受损房屋达到1500万间以上[1]，使工程

3、界和研究界对超过设防水准的“巨震”给予重视，对因为“巨震”引起结构的倒塌也引起了关注。目前我国《建筑抗震设计规范》[2]（GB50011-2010）虽然提出三个水准的抗震设防目标：小震不坏，中震可修，大震不倒；但是对于结构的抗倒塌设计的规定还主要以抗震措施为主，并没有对倒塌计算做出明确的规定，如何预测结构的在未来不同地震烈度下的震害将成为不可回避的问题。2高层建筑震害预测方法随着我国经济的迅速发展，综合国力的不断提高，高层建筑已成为各城市建筑中的重要组成部分。如何预测高层建筑震害将是一个重要研究课

4、题，高层建筑的震害等级通常可以分为：基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏5个等级级[3]。2.1IDA分析方法目前结构弹塑性地震反应分析发展已较为成熟，三维空间有限元分析已得到了广泛应用，增量动力分析方法（IncrementalDynamic6Analysis简称IDA）是一个基于动力弹塑性时程反应的参数分析法，该方法早在1977由Bertero提出[4]，Luco和Cornell等对此方法开展了进一步的研究[5]，现已被归纳到SAC2000a，b规程中，我国学者叶列平、韩建平、杨成等人也

5、对IDA方法进行了相关研究，该方法包括单条和多条地震动记录的IDA分析，针对每一强度的地震动记录进行一次非线性动力时程分析，直至结构倒塌，并根据计算结果绘制出一条（多条）地震动强度指标与结构反应参数的关系曲线，从该曲线上可以得到结构各点的性能参数，该方法可以较好预测结构的震害。2.2结构延伸率震害预测分析方法IDA方法虽然可以较好的预测结构的震害，但是由于在进行有限元分析时，非线性本构关系、破坏准则、网格划分、边界条件等都会对结构计算结果有着重要的影响，这对于大部分从事设计人员来说还是有着较大的难

6、度，本文采用一个较为简便的方法获得高层建筑的震害预测结果，根据《建筑抗震设计规范》[2]（GB50011-2010）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）中的有关规定，参照尹之潜等人[3]提出的方法，采用楼层剪力屈服系数qi来判断结构的震害，qi：qi=Qzi/Qmi(1)式中：qi—楼层剪力屈服系数；QZi—楼层屈服剪力；Qmi—楼层弹性反应的最大地震剪力；i—楼层号。根据结构弹性地震反应分析的结果，可以确定楼层剪力屈服系数qi，qi与楼层最大延伸率μi之间的关系如下：(2)μi—第

7、i层最大平均延伸率；6根据式（2）可以求出一栋高层建筑各楼层的最大平均延伸率，结构一旦进入塑性工作阶段，其抗震能力将主要取决于其变形能力和耗能能力，此时楼层的平均延伸率将是判别结构破坏的主要指标，表1是高层剪力墙结构延伸率对应的破坏等级，其中构件破坏等级见表2。表1高层剪力墙结构延伸率对应的破坏等级表2构件破坏等级3.实例分析该工程为一15层剪力墙住宅结构，首层层高3.7m，其它层层高2.9m，其剪力墙平面布置图如图1所示，结构的安全等级为二级，主体结构的设计使用年限为50年，抗震设防类别为丙类，

8、抗震设防烈度为7度，基本地震加速度0.10g，设计地震分组第一组，场地类别为Ⅱ类。图1剪力墙平面布置图经计算可得：7度多遇地震作用下：μi=5.86E-07，基本完好7度设防地震作用下：μi=1.62E-05，基本完好7度罕遇地震作用下：μi=1.0，轻微破坏，7度半罕遇地震作用下：μi=2.73，中等破坏68度罕遇地震作用下：μi=4.37，严重破坏8度半罕遇地震作用下：μi=7.21，毁坏9度罕遇地震作用下：μi=9.06，毁坏4.结语本文以高层剪力墙结构房屋为研究对象，对其在