公路建筑震害預測方法應用研究★

王錫炳 王毅恒 劉文方 賀靈榮

(1.四川省兆倉建筑有限公司，四川 自貢 643000； 2.四川理工學院建筑工程學院，四川 自貢 643000)

?

·結構·抗震·

公路建筑震害預測方法應用研究★

王錫炳1王毅恒2*劉文方2賀靈榮2

(1.四川省兆倉建筑有限公司，四川 自貢 643000； 2.四川理工學院建筑工程學院，四川 自貢 643000)

將公路交通建筑物作為研究對象，利用計算機軟件(SAP)進行建筑物震害分析預測，建立了基于計算機軟件分析結果的公路建筑震害數據庫，并選取具有重要作用的建筑物，結合簡化震害分析方法，建立了城市重要建筑物樣本庫，為城市群體建筑震害分析奠定了基礎。

公路建筑，SAP軟件，震害分析

我國是地震多發國家，自1949年以來，地震發生100余次，涉及22個城市。地震已成為我國最嚴重的自然災害之一。地震發生后，會造成大量建筑倒塌。歷次地震，共導致建筑倒塌700萬余間，其中公路重要建筑倒塌造成人員傷亡最嚴重。福建位于東南沿海地震帶，地震發生可能性大。采用合理方法，對福建地區公路建筑進行震害分析預測，并依據分析結果，對抗震能力較弱的重要建筑進行加固，以提高公路建筑的抗震能力，達到減少震后人員和財產損失的目的。

公路建筑震害預測分析方法以往一般采用群體建筑類比分析法、專家評價法、簡化分析法等。以上方法主要適用于城市群體建筑震害預測分析[1]。在公路重要建筑震害分析中準確性較差，無法準確找出抗震能力弱的公路重要建筑物。公路重要建筑一般指維持城市交通正常運轉的建筑或對抗震救災起指揮作用的建筑。公路建筑的劃分主要依據《建筑抗震設防分類標準》[2],例如：市區綜合大樓等。為了確保這類建筑震害分析的準確度，需利用計算機分析軟件SAP對公路建筑建模分析確定各級地震作用下的破壞情況。找出抗震能力薄弱的建筑物并予以加固改造[3]，提高公路建筑物的抗震能力。

1 公路建筑物的預測方法

1.1 主要方法介紹

城市規劃區內的公路建筑分析預測采用SAP計算機軟件建模分析[4]。建筑預測分析方法采用單體建模分析法，主要考慮在不同等級地震作用下公路建筑物的破壞情況。分三步：1)依靠假設軟件建立建筑受力分析模型。2)通過建筑模型分析，利用SAP軟件模擬不同等級的地震力，并將其施加到公路建筑上。3)采用層間位移角為主要分析參數，分析各級地震作用下建筑物的破壞情況，根據公路建筑物層間位移角的大小判斷公路建筑震害的輕重。

1.2 公路建筑模型分析的關鍵步驟

公路建筑分析方法，這里應用建筑結構分析軟件建模分析，將分析結果作為預測依據。主要步驟如下：

1)實地調研得到公路建筑的施工圖，選取建筑的結構參數。如：建筑物剪力墻的分布和梁、柱的排列及截面尺寸等參數。2)建立分析對象的結構模型，地震作用分析模型采用桿系模型。主要以建筑物墻體、柱、梁為主要劃分單元。3)分析預測。分析方法主要采用計算機軟件模擬公路建筑在各級地震作用下的層間位移角作為分析結果。在公路建筑模型中，施加各級地震力，得出公路建筑層間位移角。根據取值范圍，預測出破壞情況。層間位移角的取值范圍見表1，表2。

表1 框架建筑震害判斷

表2 剪力墻建筑震害判斷

2 震害分析實例

2.1 典型公路建筑的力學模型分析實例

本工程實例為福建地區城市公路交通指揮中心，主體結構地上1層～12層，建筑物高度45.27 m。重要建筑中梁的混凝土強度等級為C25，柱的混凝土強度等級1層～2層為C40，3層～4層為C35，5層～6層為C30，其余層為C25。建筑結構設計按設防烈度為7度。建筑物所在地區的抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g。采用層間最大位移角作為判斷指標，利用SAP2000建立力學模型。分析結果見表3。

表3 福建地區重要震害分析結果

1)城市交通指揮大樓的主要周期如下：

T1=1.182 s(弱軸)；T2=1.174 s(強軸)；T3=0.940 s；T4=0.759 s。

2)采用以上分析方法建立力學模型(見圖1)，分析力學模型在6度～9度地震作用下的層間位移角。根據層間位移角大小對公路建筑物進行震害預測,見表3，可以得出交通指揮中心的薄弱層位于4層。在8度，9度時可能破壞嚴重。

2.2 規劃區內重要建筑物震害評價結果

采用同樣方法對公路建筑為主的城市重要建筑力學模型分析共選取13棟，由于部分重要建筑建設年代久遠無法建立力學模型只有采用簡化評價方法。例如：市一醫院由于資料不全采用簡化評價方法[5]。表4為選擇出13棟典型建筑物進行震害分析預測。根據表4的計算結果可以得出，福建寧德地區規劃區內重要建筑在6度地震作用下大部分保持完好。對于抗震能力弱的重要建筑制定相應的抗震加固方法進行加固[6]。

表4 重要建筑物震害預測結果

3 結語

1)通過軟件對公路建筑為主的城市重要建筑震害進行分析預測。為城市整體建筑分析建立了樣本庫[7]，為整個城市建筑分析預測打下基礎。2)作為預測結果的建筑物模型統一為實地調研得出，采用分析模型得出震害預測結果，主要以交通、醫療等基礎設施重要建筑作為研究對象。在分析軟件中建模，預測出地震作用下的震害情況。3)利用以上方法對寧德規劃區內的重要建筑進行了震害分析，該方法與傳統預測方法相比更接近實際情況。建筑震害預測的精確度更高，為城市群體建筑分析預測打下基礎。

[1] 馬東輝.城市抗震防災規劃標準實施指南[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[2] GB 50223—2008,建筑工程抗震設防分類標準[S].

[3] JGJ 116—2009,建筑抗震加固技術規程[S].

[4] 閆 冬.Sap結構工程分析及實例詳解[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[5] 胡少卿．基于建筑物易損性分類的群體震害預測方法研究[J].地震工程與工程振動，2010,30(3)：99-100.

[6] 王毅恒，鐘小兵，田北平,等.基于GIS的城市建筑防震減災系統[J].四川理工學院學報,2013,26(2)：87-88.

[7] 郭曉冬,蘇經宇,馬東輝,等.城市建筑物快速震害預測系統[J].自然災害學報,2006,15(3)：128-134.

Earthquake damage prediction method study is applied in road building★

Wang Xibing1Wang Yiheng2*Liu Wenfang2He Lingrong2

(1.SichuanProvinceZhaocangConstructionCompany，Zigong643000,China；2.InstituteofArchitecturalandEngineering,SichuanUniversityofScienceandEngineering，Zigong643000,China)

Road buildings as the research object, damage of building were analyzed by computer software(SAP) in this article, road building earthquake damage database is based on computer software the results of analysis. Road important buildings were selected, simplify the seismic damage analysis method is combined, road important buildings sample library was established, urban community building seismic damage analysis is established as a foundation.

road building, SAP software, seismic damage analysis

2016-03-25★:四川省高校重點實驗室開放基金項目(項目編號：2014QYJ06，2015QYY01)；四川省教育廳項目(項目編號：15SB0122，16ZB0246)

王毅恒(1986- )，男，碩士，助教

1009-6825(2016)16-0020-02

TU352

A