底部框架抗震墙砌体震害调研及易损性分析(2)
图1 底层框架楼板严重坍塌Fig.1 (Color online)Serious collapse of bottom frame floor
图2 过渡层严重破坏Fig.2 (Color online)Serious damage of transition storey
2.2过渡层破坏严重
底层框架与砌体结构交界处过渡层受力、传力不协调,底层设置抗震墙一定程度增大了底层刚度.对于未在底层设置抗震墙的结构,因底层分隔和维护需要设置了部分填充墙,在抵抗地震作用中一定程度上充当了抗震墙的作用,使得结构的软弱层向上转移,过渡层的破坏程度明显比其他层严重,如图2.甚至在平行于墙体方向的往复水平地震作用下出现过渡层局部墙体倒塌,底层框架受损较轻的现象.因此,应合理控制底层框架与过渡层的刚度比,设置构造柱和圈梁等,适当增强过渡层侧向刚度.
2.3底层框架柱破坏严重
当竖向荷载过大而截面过小、混凝土强度不足时,纵筋压屈成灯笼状,柱内箍筋拉断或脱落,柱子失去承载力呈压屈破坏形式[3],如图3.节点柱顶受剪力和轴力复合作用,且箍筋配置不足或锚固不好,导致节点出现严重破坏.调查中发现,因底部框架-抗震墙砌体房屋具有“上刚下柔”的特点,该类结构破坏较严重的大部分未能合理设置抗震墙,纵横墙平面布置不协调,且墙体砌筑质量、砂浆、砖块和箍筋设置等都未能达到设计要求,使上部砌体结构与底层框架刚度比过大.因此,应严格按照抗震规范进行设计,并保证施工质量,从而提高结构整体性.
图3 底部框架柱严重损坏Fig.3 (Color online)Severe failure of bottom frame column
2.4抗震墙破坏严重
部分底部框架和上部砌体结构基本完好,但抗震墙破坏严重,甚至出现整体或局部倒塌的现象.由于钢筋混凝土梁柱组成的框架和砌体墙的力学性质不同,在水平和竖向地震作用下,框架梁柱、砌体墙以及楼屋盖不能很好地协同工作,部分构件可能受力集中,提前进入塑性状态或失效,如图4.但构件的倒塌在一定程度上起到了耗能减震的作用,对底层框架起到“第一道防线”的效果.因此,应考虑增强抗震墙与底层受力构件的联系,提高抗侧力能力,进而提高抗震性能.
图4 抗震墙倒塌Fig.4 (Color online)Seismic wall collapsed
2.5 1999年以后经过抗震设计的底部框架-抗震墙砌体房屋基本完好
对都江堰市底部框架-抗震墙砌体房屋逐栋调查发现,1999年以后经过抗震设计的房屋底层顶板和过渡层底板一般采用现浇或装配整体式混凝土板,上部砌体结构采用装配式钢筋混凝土楼板的均在该层设置了圈梁,符合《建筑抗震设计规范》(GB —2001)要求,体现出良好的抗震性能,如图5.
图5 底框结构基本完好Fig.5 (Color online)Basically intact bottom frame
3 砌体房屋分析
对都江堰市8 625栋房屋结构进行震害调查评定,按照规范GB/T .3—2000,将房屋破坏划分为毁坏(5)、严重破坏(4)、中等破坏(3)、轻微破坏(2)和基本完好(1)等5个标准.根据实际震害调查现场,对震损等级分别用51、41、42、43、31、32、33、21和11来表示.为更准确描述实际震害情况,对严重破坏和中等破坏分别细分为(41,42,43)和(31,32,33).底部框架-抗震墙砌体结构有2 178栋,其中,倒塌80栋;严重破坏396栋(41为106栋,42为182栋,43为108栋);中等破坏378栋(31为131栋,32为154栋,33为93栋);轻微破坏227栋;基本完好1 097栋.
3.1数据统计与数值分析
对都江堰市2 178栋底部框架-抗震墙砌体房屋的震害情况进行了统计与归纳.其中,50.3%基本完好;10.4%轻微破坏;13.1%中等破坏;18.2%严重破坏;8.0%毁坏[12-13].因数据样本离散性偏大,在选取拟合函数模型及拟合次数时存在方差过大、鲁棒性差和规律性差等现象,不能准确衡量该结构类型的震害特征.对大量数值进行polynomial三次拟合和Gaussian二次拟合[12],所得非线性数值模型能连续逼近离散震损调查点,得到震损等级(RD)与震害调查数量(ND)之间的关系,如图6.
图6 震损等级与震害调查样本数量的非线性回归Fig.6 Nonlinear regression analysis of seismic damage grade and sample number
运用Matlab数值分析软件分别对数据进行polynomial三次拟合和Gaussian二次拟合,并按照95%置信区间进行数值计算,分别得到震害调查数量NDP和NDG为
3.2 底部框架-抗震墙砌体房屋地震烈度评定
根据GB/T —1999,对都江堰市2 178栋底部框架-抗震墙砌体房屋进行烈度评定及统计分析,表1为实际震害情况[12].选取多项式四次拟合模型(Ⅸ和Ⅺ区因回归因子异常,故降低一阶回归)和Interpolant-Shape preserving回归模型对该区域结构损伤离散点进行非线性回归,结果请扫描文末右下角二维码查看.在低烈度区与高烈度区,该类结构的震害损伤情况比较明显,轻微破坏、中等破坏过渡性比较好和拟合度较高.
文章来源:《世界地震工程》 网址: http://www.sjdzgczz.cn/qikandaodu/2021/0224/425.html
上一篇:华北地震科学征稿简则
下一篇:地震动加速度速度和位移时程的构成