1、高层建筑展害分析研究【摘要】:简要介绍了 1985年墨西哥格雷罗7.3级地震和1996年丽江7.0级地震高层建 筑震害特征。采用钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6.5级地震区的典 型高层建筑进行了计算,将计算结果与实际震害进行了对比，分析了震害原因。关键词：高层 建筑；震害分析；震害预测1高层建筑震害概况按照我国钢筋碗高层建筑结构设计与施工规程JGJ391规定,8层和8层以上的房屋为高层房屋。1.1墨西哥地震高层建筑震 害特征1985年墨西哥格雷罗(Gucrrcro)7.3级地震吋，震中附近的建筑未受到严重破坏，而远在400多km以外的墨西哥城湖积区软弱场地上的的高层建筑却出2、现了的严重破坏现彖, 使1015层的建筑遭到了前所未冇的严重破坏和倒塌。1.2丽江7.0级地震高层建筑震害 1.2.1丽江县城埸地条件概况丽江盆地为肌型的断陷盆地,丽江县城位于丽江盆地中部，地形 平坦开阔,地势北高南低，平均坡度0.8%。除盆地东、西两侧边缘出露少量基岩外，大部分地 区为第四系所覆盖。第四系最大厚度可达1200m以上，主要为下更新统蛇山组(Qlsh),厚 1871150m。丽江县城地表主耍为晚更新统冰水沉积和全新统河湖相沉积层。晚更新统冰水 沉积北厚南薄，厚14500余g全新统层较薄，一般只冇220m。根据城区不同位置24个钻孔 原位剪切波速测量结果，测试深度达35m,-般为23、0m左右。各七层剪切波速介于77533m/s Z间,多数在200350m/s之间。参照规范3标准,人部为II类埸地土。122丽江7.0级地震 高层建筑震害特征1996年丽江7.0级地震，极震区为9度5,丽江县城处于极震区南部，髙层 建筑分布在县城新区，丽江县城内共有7幢高层建筑。其中基本完好2幢，占28.57%;轻微破 坏4幢，山57.14%;中等破坏1幢，山14.29%。其典型高层建筑结构概况和震害特征是:丽江地 区人民银行为12层框剪结构，按9度地震进行抗震设计，桩基础，桩长16叫桩基持力层为粉十, 承载力标准值fk800kPa,框架和剪力墙混凝土强度为C40,梁断面为450mm600mm4、。震害特征: 底层松架纵梁局部处断裂，缝宽23 cm, 12层正而磁片局部脱落，填充墙多处轻微开裂，缝宽 0.17).3 cm,长13m;丽江地区工商银行位于福惠路南面，与地区人行只隔一条公路，地区工行 为9仃0)层框架楼，按9度地震进行抗徵设计，震后基本完好;丽江地区物资商场为8 (10) 层框架楼，按8度地震进行抗震设计，毛石条形基础深1.2m,地耐力18t/m2o震害特征:13层 填充墙多处出现交叉剪切裂缝，缝宽25 cm,在裂缝交叉部位粉刷层脱落，主楼南北两侧均为2 层的副楼,北而副楼屋盖相对于主楼往北倾斜3 cm,|h于主楼重量要比副楼大得多，地震时主 楼的沉降量比副楼的大;丽江地区5、电讯大楼为9 (10)层框架楼，13层填充墙多处出现交叉剪切或水平裂缝，缝宽13 cm,长34m;黑白水大酒店为10 （13层框架楼，按8度地震进行 抗震设计,12层外墙面磁片局部脱落，填充墙轻微开裂。为了将震害预测计算结果与实际震 害进行对比分析，本文采用钢筋混凝十框架结构房屋震害预测方法对2000年姚安6.5级地震 区的高层建筑进行了计算。2钢筋混凝土框架结构房屋震害预测方法钢筋混凝土框架结构房屋的抗震能力受多种因素影响，国内外大量地震实例、实验索试验和理论研究表明，层 间位移角的大小综合反映了该层梁、柱、节点破坏的程度。因此，可以选取层间位移角作为 剪切型多层钢筋混凝土框架房屋震害预测的6、主要衡量指标。水平地震作川按GB50011-2001 规范采用底部剪力法计算，仅就地震作用而言，认为设计部门按规范设计的钢筋混凝十框架结 构是满足规范规定的强度要求的，因此，仅验算框架结构房屋的抗震变形，并将Z与变形允许 值比较，从而预测其震害程度。层间弹性位移计算公式为UcXQiDij（1）式中,Uei为第i层层间弹性位移,Qi为第i层的地震剪力,Dij为笫i层所有柱的刚度特征值Z和。 考虑到结构的弹塑性影响,层间弹塑性位移按下式计算：Upi=pUei（2）式屮:Upi为第i层层间弹駛性位移;p为弹鴉性位移增人系数，当薄弱层（部位）的屈服强度系数不 小于相邻层（部位）该系数平均值的0.8时,7、按规范4表5.5.4给定值采用,当不大于该平均值的 0.5时，按表内相应数值的1.5倍采用，其它情况采用内插法取值;层间弹塑性位移角按下式计 算:pi=upiHi（3）式中,Hi为第i层的层高。由层间位移角，按下列范围判定震害程度：基本完好p 1/800轻微破坏1/800 p 1/400中等破坏1/400 p 1/200 严重破坏1/200 pl/100 毁 坏1/100 p3震害预测结果2000年姚安6.5级地震区遭受破坏的高层建筑主要有3幢，其小粮贸大厦和电力公司综合楼位于姚安县城，姚安县城处于姚安盆地南部，离压中约2030kim 牟定鑫大酒店位于牟定县城，牟定县城处于牟定盆地北部，离震中8、约5060km。（1）姚安县粮贸 大厦结构概况：该楼位于7度区，为8层钢筋混凝土现浇全框架结构，总建筑面积 3261.4m2,1994年竣工，层高12层为4.5m,3层为3.9m,48层均为3m,钢筋混凝土柱断面13 层为500mm500mm,48层为450mm450mm,梁、林、板混凝土强度为C2&填充墙厚24cm, 砂浆强度为M3.0JI类场地土，按7度抗震设计。姚安县粮贸人厦和电力公司综合楼震害预测 计算结果列于。 实际震害:底层、2层东端两角圆弧形填充墙产生X型剪切裂缝,磁片脱 落,13层填充墙局部开裂,实际震害为中等破坏，与震害预测结果一致。破坏原因:1）纵、横向 传来的地震波在圆弧9、型墙体汇合，应力集屮而导致破坏;2）装饰墙底部无基础,以悬挑梁形式 承重而破坏。（2）姚安县电力公司综合楼结构概况:该楼位于7度区，为9层钢筋混凝土现浇全 框架结构,1,2层高各4.2m, 3层高3.9m, 48层高3.1m,9层高2.4m。总建筑面积3158.75m2,1997年竣丄，钢筋混凝土柱断面为550mm550mm,梁、柱、板混凝土强度13层为C25,49 层为C20,砖砌体砂浆强度为M5.0,填充墙厚24cm, II类场地土，按7度抗震设计。实际震害: 各层填充墙在梁、柱结合部位局部轻微开裂，其屮2层山墙水平裂缝长3.5m,宽1mm,13层 电梯间墙面磁片局部脱落。实际震害为轻微破10、坏，与震害预测结果一致。（3）牟定县鑫人酒店 结构概况:该楼位于6度区，为10层全松架，总建筑而积7396.56m2,2000年竣工，层髙1层为 4.8m,23层为4.2m,410层均为3m,钢筋混凝土柱断面500mm600mm,梁、柱、板混凝土强 度15层为C30,610层为C25,填充墙厚24cm,砂浆强度为M5.0JI类场地土，按8度抗震设 计。震害预测计算结果:列于表2。实际震害:13层填充墙在梁、柱结合部位局部轻微开裂。 实际震害为轻微破坏，震害预测结果为慕本完好，实际震害比震害预测结果重。4震害原因分 析（1）软土上的高层建筑震害重。如墨西哥城湖区的严重破坏的一个重要原因是土层与结11、构的双重共振作用，地震波在墨西哥城的湖相沉积盆地内多次反射，软弱土层使得地面运动 加速度放尢持续时间延长，周期约为2s的近似于纯简谐振动的地面运动持续时间长达180s 左右,加速度峰值达0.18go （2）地基十变形引起的破坏。如丽江地区人民银行由于地基土开裂, 地而裂缝延伸到房屋框架上，使底层框架横梁断裂。（3）地基基础设计不合理。如丽江地区物 资商埸为毛石条形基础，地震吋山于地基产生不均匀沉降，使房屋严重倾斜。高层建筑的基础 一般应采用钢筋混凝土桩基础或箱形基础。（4）填充墙施丄砌筑质量差。如丽江地区物资商 埸砖填充墙设计砂浆强度为M2.5,实测砂浆强度不足M1.0,致使13层填充墙开裂、12、酥碎。 通过研究高层建筑震害，分析震害原因,可以从遭受破坏的高层建筑屮吸取教训;同时可以从 强烈地震作用下仍然保持基本完好的高层建筑屮总结经验。应严格按照规范进行抗震设计, 严格按照设计图纸进行施工，加强施工监督、检查和管理,保证工程施工质量。参考文献:1 国家质量技术监督局.GB/T17742-1999,中国地震烈度表S.2中国地震局.地震现场工作 大纲和技术指南M.北京:地震出版社,1998.3 GBJ11-89,建筑抗震设计规范S.4 GB 50011,建筑抗震设计规范S.5王锡财，等.丽江7.0级地震丽江县城房屋震害分析J.地震 研究,1997,20：417423.王锡财，等.施甸5.9级地震房屋震害分析J.白然灾害学 报,2002,11（1）:74-80.