建设地震韧性城市所面临的挑战

由于地震的人员伤亡主要是由建筑物倒塌造成的，因此传统地震工程主要关注如何减轻因地震导致的建筑物倒塌破坏。20世纪90年代后，为了减轻地震的经济损失，基于性能的抗震设计得到了广泛的重视和发展。进入21世纪，

典型框架-核心筒单重与双重抗侧力体系的抗震性能与剪力分担研究

在中国规范体系下,框架-核心筒结构应设计为双重抗侧力体系,其对二道防线的设计有明确的规定,即框架-核心筒体系的框架部分必须具有足够的抗侧刚度和承载力。国外的一些规范(如美国规范ASCE7等)则允许单重抗侧力体系,即水平荷载由剪力墙承担,框架部分只承担竖向荷载。因此,为了比较单重与双重抗侧力体系的抗震性能,该文首先根据中国规范设计一典型框架-核心筒双重抗侧力体系模型,然后在保持结构重力荷载代表值相等(混凝土用量基本不变)的前提下,基于以下调整原则设计了框架-核心筒单重抗侧力体系模型:1)在双重结构体系的基础上取消结构二道防线,即取消结构框架部分的楼层剪力调整;2)为了减小框架构件截面尺寸,该研究取消了框架构件抗震等级的要求,使筒体承受大部分的水平地震作用,而框架只承担结构的竖向荷载。该文对比分析了两种结构体系在多遇和罕遇地震作用下的响应特征和构件损伤情况,进而讨论两种体系的倒塌机理以及抗倒塌性能。最后讨论单重与双重体系在不同地震水准下,框架所承担剪力和剪力分担比的变化情况以及对应关键构件的破坏情况。研究表明:在地震作用下,双重抗侧力体系结构的响应略大于单重抗侧力体系,两者的抗倒塌能力相当。然而,单重体系的用钢量比双重体系少。

地震导致外围护填充墙坠落的试验研究及伤害风险范围分析

在地震作用下,外围护填充墙破坏坠落会产生严重的次生灾害。结构层间变形和墙体面外加速度作用是导致填充墙破坏坠落的主要因素。为了研究这两种因素作用下外围护填充墙的破坏和坠落机制,本文设计了一种填充墙拟静力试验。通过将墙体置于不同倾斜角,用重力加速度分量模拟地震时填充墙受到的不同面外加速度。研究不同面外加速度、不同面内层间位移角下墙体的破坏坠落面积比,并给出拟合计算公式。之后,本文针对不同层数的带砌体填充墙框架结构,分别建立其非线性结构分析模型,计算结构每层的加速度、速度和位移时程响应。根据这些结构最大响应,结合试验得到的拟合公式,计算外围护填充墙体不同宽厚比和地震加速度下破坏造成的坠物数量,并计算坠物经平抛运动落地后的分布情况。最后根据坠物数量和坠物分布,估算出地震作用下外围护填充墙破坏坠落导致的伤害风险范围。

建筑结构防地震倒塌性能设计

定量评价结构的防地震倒塌性能对于降低地震下人员伤亡和经济损失具有非常重大的意义。国际上,美国等已将结构防地震倒塌性能定量评价纳入到相应的设计指南中。为此,中勘协《建筑结构抗震性能化设计标准》亦将引入防地震倒塌设计,这对提升我国工程建设的地震安全性能具有非常重要的意义。首先从分析方法、倒塌判别准则、倒塌风险评价方法三方面简要介绍了《建筑结构抗震性能化设计标准》中防地震倒塌性能设计的相关规定。进而通过两个典型案例,即中美规范设计结果对比、单重和双重结构体系对比,详细介绍了防倒塌性能设计方法在工程建设中的实际应用。

基于城市抗震弹塑性分析的我国主要城市建筑地震风险评估

全国尺度的城市建筑地震风险评估对城市防震减灾工作有着重要意义。本文根据全国人口普查和城市统计年鉴等给出的宏观指标建立城市建筑数据库,通过GEAR1方法(Global earthquake activity rate model 1)和第五代中国地震动参数区划图给出具体场地的地面运动强度,通过地面坡度与剪切波速的对应关系确定的场地类别来考虑地震动输入,采用城市抗震弹塑性分析方法建立建筑分析模型,通过地震经济损失风险指标和建筑严重破坏和倒塌风险作为风险评价指标,给出中国大陆主要城市建筑地震风险分布图。结果分析表明,本文方法可以基于可公开获取的数据预测全国不同城市的建筑震害风险;根据第五代地震动参数区划图给出的地面强度,地震经济损失高风险区主要是设防加速度0.3g以上地区;考虑城市人口、GDP因素后,中、东部城市因人口和财富密度较高,建筑地震风险增加明显;不同地震动选波对经济损失风险影响较小,而对倒塌风险影响较大。本文分析方法可以为城市建筑地震风险分析提供相关参考。