鋼筋混凝土建筑結構的抗地震破壞倒塌能力研究

劉鵬超 莊園 劉燾 文嘉祺 張慶耀

摘 要：在地震作用下，鋼筋混凝土建筑結構出現破壞性倒塌是地震災害的關鍵。有效地評價建筑結構的抗震倒塌能力是建筑結構設計的前提，也是當前建筑結構提高抗震性能和加固的基礎。得出了崩塌儲備系數、崩塌易損性、整體超強度系數和整體延性系數的評價標準。采用pushover分析方法選擇相應的地震波。根據梁柱剛度比對建筑結構抗倒塌性能的影響，分析了建筑結構的易損性。結果表明：等跨建筑結構具有較強的抗震倒塌能力;低層建筑結構為薄弱層，COF值越高，結構越容易倒塌

關鍵詞：鋼筋混凝土;建筑結構;抗地震損壞;坍方;評定

引言：

鋼筋混凝土建筑結構在地震作用下容易倒塌。嚴重的地震災害將造成大量人員傷亡和嚴重的經濟損失。在地震作用下，鋼筋混凝土結構的抗倒塌性能是當前抗震設計的關鍵，特別是對于人口密集的長期居住建筑，如果發生倒塌，將導致非常嚴重的后果。因此，研究鋼筋混凝土結構抗倒塌性能的評價方法，對于減少地震災害，保障人民生命財產安全具有重要意義。

1鋼筋混凝土建筑結構倒塌的限制標準

鋼筋水泥大廈結構倒塌極限判定標準是評價其抗震倒塌能力的重要依據和依據。本文分析了鋼筋混凝土結構在多次地震作用下的變形指標極值、破壞準則和倒塌極限狀態準則。根據我國有關規范，當建筑物超過一定高度或對異形建筑物進行地震波輸入分析時，本文所研究的鋼筋混凝土建筑結構的倒塌極限是一個研究問題，其主要研究對象是高層和超高層建筑由于大多數地震都受到多個地震波的影響，本文沒有分析在單一地震波標準作用下鋼筋混凝土建筑結構的倒塌極限狀態。

1.1極端變形和破壞的度量標準

損壞它的外部表現的鋼筋混凝土變形，變形的能力需求比較部件可以有效地破壞構件成塑性狀態之后確定的。失敗模式構件的鋼筋混凝土分析的不同變形特性被劃分，根據抗地震破壞分為六個級別損害性能的程度，而相應的修改引入性能極值。

2鋼筋混凝土建筑結構抗倒塌能力的量化指標

2.1倒塌儲備系數

FEMA-P695的鋼筋混凝土建筑結構的評價賦予抗塌陷強度指數，即崩潰儲備系數RCM：

RCM=IM50%/IMMCE其中：IM50%用于描述當倒塌率為50%時，相應的地震烈度可能導致建筑物結構的倒塌，也被稱為建筑結構的平均倒塌能力;IMECE是標準下考慮的最大地震烈度。倒塌儲備系數是反映建筑結構實際抗震能力和倒塌能力與設防要求之間的關系。該值越大，建筑結構抗地震破壞和倒塌的安全儲備越高，建筑結構倒塌的概率越低。

2.2崩潰漏洞

對一組能描述建筑結構場地類型的地震波進行IDA分析[7]，得到其倒塌強度IM1，im2，IM3，對應的建筑結構在多次地震波作用下。將地震烈度視為隨機自能，通過一定的概率模型對參數進行估計，得到建筑結構在各烈度下的倒塌概率，即倒塌易損性。該值可用于評估建筑結構在各種地震作用下的倒塌概率，并可與地震風險研究相結合，實現對建筑結構年平均倒塌概率的評估。

2.3結構整體延性系數

延展性是影響鋼筋混凝土建筑結構的抗震性能的關鍵指標，從分析，這反映了非彈性變形能力建設結構的性質，建筑結構可以因地避免非彈性變形的出現，同時大大降低其強度和剛度。延性系數下式的整體結構：δ= LMAX / LY

其中：獲取LY屈服位移到建筑結構上，由其它能源的方法;Δ是延性因子;LMAX是鋼筋混凝土結構的最大位移。鋼筋混凝土結構位移延性越高，降低設計地震力，建筑結構所需強度也降低。因此，在地震設計結構的過程中，需要保證強度的平衡，設計位移延性水平。

3 算例分析

3.1地震波選擇

對于超高層鋼筋混凝土建筑結構，采用20個地震波進行時程分析，其中13個以上為自然波。在選擇天然地震波時，需要考慮建筑物的自振周期、場地的波速和地脈動的動力值等相關因素。如果不滿足這些條件，自然地震波將是不夠的。此時，不足部分需要人工模擬地震波。利用Espro軟件對人工地震波進行了分析。根據地震烈度、場地分類和選擇規定，從同級強震數據庫中選取滿足條件的天然地震波，同時進行試算。為了防止地震資料對地震資料的過度依賴，同一地震資料中地震波的選取應小于2。

3.2分析

彈塑性分析是靜態的非線性分析可以基于當前建筑結構的績效評估和新結構的設計。與一些地震的彈性承載能力下，要求鋼筋混凝土建筑結構的抗震設計，目前設計界提供推倒分析的基礎。建筑研究使用科學院PKPM-SAT-WE完成鋼筋混凝土建筑結構地震摧毀了一批地震倒塌分析視為基本建筑結構加固設計結果的能力。

4抗震建筑結構鋼筋混凝土損傷評估崩潰

4.1 梁柱線剛比

中間鋼筋混凝土結構是相同的層的典型短跨梁終點作為初始損傷構造，在很大程度上是因為比線性梁元件相鄰跨度更大的剛度。這從原始建筑結構跨度（5000 + 2000 + 5000）變成（5000 + 5000 + 5000），低于梁柱線的剛度，通過容量的崩潰沖擊力彈塑性分析鋼筋混凝土建筑物針對比地震損壞結構剛性線。

4.2建筑結構脆弱性分析

由于我國對鋼筋混凝土結構的倒塌率和抗倒塌體系沒有詳細的規定，根據美國atc-63報告，即大地震作用下鋼筋混凝土結構的倒塌率小于10%，即建筑結構滿足抗震要求，建筑物抗倒塌體系限值為2.3。為進一步驗證鋼筋混凝土建筑結構抗倒塌性能評價方法的有效性，等跨結構的COF值為2.06，通過對不同建筑結構的多次振動IDA分析，得到了自變量SA的自然對數和應變最高層位移角的自然對數，得到了散射圖。完成數據的回歸分析，得到不同建筑結構散亂點分布圖的回歸直線，同時得到線性方程，根據回歸直線方程和結構的極限狀態，求出相應極限狀態下的結構易損性，以求得結構達到大震狀態和大震狀態時五種不同結構的地震易損性曲線。

5結論

根據“建筑抗震設計規范”，設計了五層鋼筋混凝土建筑結構，建筑結構程分析，得出以下結論完成后，使用20個地震波：

（1）將整個結構變化成等離子體的橫結構，鋼筋混凝土建筑結構的承載力后不改變已經發生的基本的，結構強度因子的變化，和延性系數，結構位移延性減小，設計地震力增加，結構強度要求的上升，提高抗地震破壞倒塌的能力。

（2）施工結構底部層和第四層是微弱的。較高的COF值，時間越長接地柱的故障，損壞發生時間更加集中，而梁的建筑結構顯得更加顯著損害鉸鏈結構更容易崩潰，地震能量的最大程度消耗。

參考文獻

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