不同影响因子对框架结构震害影响分析

张叔丽 刘琴琴

（保利（江西）房地产开发有限公司）

引言

近年来，钢筋混凝土框架结构，平面布置灵活、具有良好的延性和较强的整体性，被广泛应用于学校、住宅、办公、工厂、商用等建筑，已成为城镇建筑中的重要组成部分。但就目前而言，存在大量钢筋混凝土框架结构，由于建造的年限比较久远，还有些建筑没有考虑抗震设防，有些建筑虽然考虑了抗震设防，但其在发生地震时可能仍存在发生损坏的风险，因此需要确定哪些影响因子对框架结构的影响比较大，从而在结构抗震设计中考虑这部分因素，采用适当措施加强，从而使框架结构抗震性能更优。

1 钢筋混凝土框架结构震害影响因子

1.1 主要影响因子的量化

从结构抗震的角度来讲，如果两栋混凝土框架结构房屋具有相同的结构类型和设防烈度，其建设年代、层数，高宽比、现状质量和场地条件基本相同，则认为这两栋房屋相似，在遭遇同烈度的地震作用下，其破坏结果相似[1]。因此这里初步选用了7个抗震性能影响因子：地震烈度、场地条件、使用用途、房屋层数、高宽比、质量现状、建设年代等来进行分析，再根据文献[2]对主要影响因子进行量化。

表1 主要影响因子的量化值

1.2 震害样本选取

选用的是大部分是随机1976年唐山地震震害资料中选出的，少数几栋混凝土框架结构是从1997年丽江地震震害资料中选出的，总共47个样本混凝土框架结构震害样本，如表2所示。

表2中所选样本的的震害程度用1980中国地震烈度表所提出的震害指数来表示，如表3所示，给定建筑物的震害指数是以建筑物的破坏程度所定。

2 灰色关联度分析

灰色系统理论中的灰色关联度分析方法，可在不完全的信息中，对于所要分析研究的包括建筑材料、结构形式和质量现状等混凝土框架结构抗震性能影响因素，通过一定的数据处理分析，可以在随机的因素序列间，找出各因素的关联性，进而确定主要特征和主要影响因素[4]。

表2 震害实例的影响因子取值

表3 震害指数与震害等级的关系

（1）灰关联系数的计算公式[5]如下：

式中：ρ∈（0，+∞），称分辨系数。ρ越小，分辨力越大。一般ρ的取值区间为[0，1]，这里取ρ=0.5。Xi表示影响因子的量化值，X0表示震害指数。因此，Xi（影响因子）与X0（震害指数）之间的关联系数如表4所示，这里n=47，ξi=ξk（k=1，2，…，n）。

表4 影响因子的关联系数ξ

（2）灰关联度

灰关联度γ计算如下：

表5 灰关联度γ

（3）权重值的确定：

表6 权重值ω

表5中的灰关联度分析结果反映了影响因子对混凝土框架结构震害的影响程度：灰关联度越大，对震害影响就越明显。所以选用的影响因子对震害影响重要性的排列顺序为：地震烈度＞层数＞地质条件＞建设年代＞用途＞质量现状＞高宽比。可见，地震烈度对混凝土框架结构的震害影响程度最大，因此框架结构是否进行抗震设防及设防等级对其震害的影响程度较大。

3 结束语

显然，上述所给出的钢筋混凝土抗震性能影响因子是比较全面的，各抗震性能影响因子所占的权重值也比较实际与预期相符。一般而言，发生较大地震时，导致房屋出现损坏的并不一定是所有抗震性能影响因子作用的简单相加的结果，而往往是各因子之间具有耦合作用。因此，对框架结构设计抗震设计师，需要综合考虑各影响因子的选影响，既要参考灰色关联度分析结果又要考虑所分析区域的特点及抗震规范，才能对框架结构采取更有效的抗震措施。

[1]（日）久田俊彦，编著.姜敦超，译.地震与建筑[M].北京：地震出版社，1978.

[2]张涵.城市一般建筑物震害预测方法及预测系统的研究[D].武汉：武汉理工大学，2008.

[3]傅立.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学技术文献出版社，1992：185～186.

[4]刘本玉，叶燎原，江见鲸.用模糊人工神经网络方法预测多层砖房震害[J].清华大学学报（自然科学版），2002，42（6）：843～846.