钢筋混凝土建筑结构的抗地震破坏倒塌能力研究

刘鹏超 庄园 刘焘 文嘉祺 张庆耀

摘 要：在地震作用下，钢筋混凝土建筑结构出现破坏性倒塌是地震灾害的关键。有效地评价建筑结构的抗震倒塌能力是建筑结构设计的前提，也是当前建筑结构提高抗震性能和加固的基础。得出了崩塌储备系数、崩塌易損性、整体超强度系数和整体延性系数的评价标准。采用pushover分析方法选择相应的地震波。根据梁柱刚度比对建筑结构抗倒塌性能的影响，分析了建筑结构的易损性。结果表明：等跨建筑结构具有较强的抗震倒塌能力;低层建筑结构为薄弱层，COF值越高，结构越容易倒塌

关键词：钢筋混凝土;建筑结构;抗地震损坏;坍方;评定

引言：

钢筋混凝土建筑结构在地震作用下容易倒塌。严重的地震灾害将造成大量人员伤亡和严重的经济损失。在地震作用下，钢筋混凝土结构的抗倒塌性能是当前抗震设计的关键，特别是对于人口密集的长期居住建筑，如果发生倒塌，将导致非常严重的后果。因此，研究钢筋混凝土结构抗倒塌性能的评价方法，对于减少地震灾害，保障人民生命财产安全具有重要意义。

1钢筋混凝土建筑结构倒塌的限制标准

钢筋水泥大厦结构倒塌极限判定标准是评价其抗震倒塌能力的重要依据和依据。本文分析了钢筋混凝土结构在多次地震作用下的变形指标极值、破坏准则和倒塌极限状态准则。根据我国有关规范，当建筑物超过一定高度或对异形建筑物进行地震波输入分析时，本文所研究的钢筋混凝土建筑结构的倒塌极限是一个研究问题，其主要研究对象是高层和超高层建筑由于大多数地震都受到多个地震波的影响，本文没有分析在单一地震波标准作用下钢筋混凝土建筑结构的倒塌极限状态。

1.1极端变形和破坏的度量标准

损坏它的外部表现的钢筋混凝土变形，变形的能力需求比较部件可以有效地破坏构件成塑性状态之后确定的。失败模式构件的钢筋混凝土分析的不同变形特性被划分，根据抗地震破坏分为六个级别损害性能的程度，而相应的修改引入性能极值。

2钢筋混凝土建筑结构抗倒塌能力的量化指标

2.1倒塌储备系数

FEMA-P695的钢筋混凝土建筑结构的评价赋予抗塌陷强度指数，即崩溃储备系数RCM：

RCM=IM50%/IMMCE其中：IM50%用于描述当倒塌率为50%时，相应的地震烈度可能导致建筑物结构的倒塌，也被称为建筑结构的平均倒塌能力;IMECE是标准下考虑的最大地震烈度。倒塌储备系数是反映建筑结构实际抗震能力和倒塌能力与设防要求之间的关系。该值越大，建筑结构抗地震破坏和倒塌的安全储备越高，建筑结构倒塌的概率越低。

2.2崩溃漏洞

对一组能描述建筑结构场地类型的地震波进行IDA分析[7]，得到其倒塌强度IM1，im2，IM3，对应的建筑结构在多次地震波作用下。将地震烈度视为随机自能，通过一定的概率模型对参数进行估计，得到建筑结构在各烈度下的倒塌概率，即倒塌易损性。该值可用于评估建筑结构在各种地震作用下的倒塌概率，并可与地震风险研究相结合，实现对建筑结构年平均倒塌概率的评估。

2.3结构整体延性系数

延展性是影响钢筋混凝土建筑结构的抗震性能的关键指标，从分析，这反映了非弹性变形能力建设结构的性质，建筑结构可以因地避免非弹性变形的出现，同时大大降低其强度和刚度。延性系数下式的整体结构：δ= LMAX / LY

其中：获取LY屈服位移到建筑结构上，由其它能源的方法;Δ是延性因子;LMAX是钢筋混凝土结构的最大位移。钢筋混凝土结构位移延性越高，降低设计地震力，建筑结构所需强度也降低。因此，在地震设计结构的过程中，需要保证强度的平衡，设计位移延性水平。

3 算例分析

3.1地震波选择

对于超高层钢筋混凝土建筑结构，采用20个地震波进行时程分析，其中13个以上为自然波。在选择天然地震波时，需要考虑建筑物的自振周期、场地的波速和地脉动的动力值等相关因素。如果不满足这些条件，自然地震波将是不够的。此时，不足部分需要人工模拟地震波。利用Espro软件对人工地震波进行了分析。根据地震烈度、场地分类和选择规定，从同级强震数据库中选取满足条件的天然地震波，同时进行试算。为了防止地震资料对地震资料的过度依赖，同一地震资料中地震波的选取应小于2。

3.2分析

弹塑性分析是静态的非线性分析可以基于当前建筑结构的绩效评估和新结构的设计。与一些地震的弹性承载能力下，要求钢筋混凝土建筑结构的抗震设计，目前设计界提供推倒分析的基础。建筑研究使用科学院PKPM-SAT-WE完成钢筋混凝土建筑结构地震摧毁了一批地震倒塌分析视为基本建筑结构加固设计结果的能力。

4抗震建筑结构钢筋混凝土损伤评估崩溃

4.1 梁柱线刚比

中间钢筋混凝土结构是相同的层的典型短跨梁终点作为初始损伤构造，在很大程度上是因为比线性梁元件相邻跨度更大的刚度。这从原始建筑结构跨度（5000 + 2000 + 5000）变成（5000 + 5000 + 5000），低于梁柱线的刚度，通过容量的崩溃冲击力弹塑性分析钢筋混凝土建筑物针对比地震损坏结构刚性线。

4.2建筑结构脆弱性分析

由于我国对钢筋混凝土结构的倒塌率和抗倒塌体系没有详细的规定，根据美国atc-63报告，即大地震作用下钢筋混凝土结构的倒塌率小于10%，即建筑结构满足抗震要求，建筑物抗倒塌体系限值为2.3。为进一步验证钢筋混凝土建筑结构抗倒塌性能评价方法的有效性，等跨结构的COF值为2.06，通过对不同建筑结构的多次振动IDA分析，得到了自变量SA的自然对数和应变最高层位移角的自然对数，得到了散射图。完成数据的回归分析，得到不同建筑结构散乱点分布图的回归直线，同时得到线性方程，根据回归直线方程和结构的极限状态，求出相应极限状态下的结构易损性，以求得结构达到大震状态和大震状态时五种不同结构的地震易损性曲线。

5结论

根据“建筑抗震设计规范”，设计了五层钢筋混凝土建筑结构，建筑结构程分析，得出以下结论完成后，使用20个地震波：

（1）将整个结构变化成等离子体的横结构，钢筋混凝土建筑结构的承载力后不改变已经发生的基本的，结构强度因子的变化，和延性系数，结构位移延性减小，设计地震力增加，结构强度要求的上升，提高抗地震破坏倒塌的能力。

（2）施工结构底部层和第四层是微弱的。较高的COF值，时间越长接地柱的故障，损坏发生时间更加集中，而梁的建筑结构显得更加显著损害铰链结构更容易崩溃，地震能量的最大程度消耗。

参考文献

[1] 韩小雷，崔冀东安静季度，等等。钢筋混凝土构件的框架结构的抗塌陷性评价[J]强震性能。建筑结构学报，2015，36（12）：27-34。

[2] 黄超，梁兴文，党争，等等。基于自由模式[J]的地震倒塌电阻等效单度FRC框架评价。工程力学，2016，33（2）：127-135。

[3] 徐雷镇 - 列，等等。结果基于本地频谱形状调整结构[J]预测地震倒塌阻力指数。工程抗震与加固改造，2016，38（5）：9-15。

[4] VROCHIDOU E，ALVANITOPOULOS PF，我安德烈亚，等。基于地震Accelerograms的时频分析[J]的结构损伤估计中层钢筋混凝土结构.I等，Science测量技术，2016，10（8）：900-909。

[5] 刘源冯远姜Huanjun影响建筑物结构的抗塌陷强度[J]的扁平形状的结构。中国科技论文统计，2016，11（13）：1445年至1451年。