学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究

杨伟松

(中国地震局工程力学研究所, 哈尔滨150080)



学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究

杨伟松

(中国地震局工程力学研究所, 哈尔滨150080)

多层钢筋混凝土(RC)框架结构广泛用于学校、 医院和办公建筑中， 近年发生的多次破坏性地震中， 大量RC框架结构发生粉碎性倒塌， 造成大量人员伤亡。 而位于同一场地的一般多层砖混结构反而不倒塌。 这显示出工程界对RC框架倒塌机理的认识尚不深刻， 抗震设计的结果与期望值还有很大差距。 本文选取汶川地震中位于极震区的两栋典型结构作为研究对象， 代表一般学校多层RC框架的漩口中学教学楼发生倒塌， 而北川盐务局职工宿舍楼结构则由于底层框架柱增设适量翼墙而未倒。 本文通过地震模拟振动台试验对两者的抗震性能进行了深入研究， 剖析前者的倒塌机理， 探讨翼墙-框架结构体系的地震响应特点。 主要结果有：

(1) 依据国内外多次地震震害资料， 总结了多层RC框架结构震害特点， 重点对汶川地震极震区的两个具体结构的构造特点和实际震害进行描述。

(2) 通过振动台试验， 研究了漩口中学结构模型地震响应规律、 宏观破坏模式。 依据各关键测点的实测数据和倒塌过程， 分析了触发倒塌的主要原因。 指出局部设置的半高填充墙显著增大了刚度， 降低了延性， 是倒塌的关键因素。

(3) 因框架柱增设适量翼墙， 北川盐务局职工宿舍历经强震而不倒。 对翼墙框架结构体系的概念和抗震机制进行介绍， 基于翼墙框架结构和纯框架结构的pushover分析， 对比研究了其抗震性能、 损伤和屈服模式。

(4) 为研究翼墙加固RC框架体系在强烈地震作用下的抗震性能和加固效果， 完成了一个缩尺比为1:4的翼墙-框架结构模型振动台试验， 定量分析了结构在设防小震、 中震、 大震以及更高强度地震动作用下的受力特征、 动力反应和损伤机制。 并对试验模型与未加翼墙的纯框架数值模型进行了动力有限元分析， 对比得到二者抗震性能的差异。 通过以上研究证明， 通过翼墙加固多层RC框架结构可以大幅提高多层RC框架的抗震性能， 且经济实用、 布置方便， 可作为抗倒塌措施应用推广。

关键词填充墙RC框架结构； 翼墙-框架结构体系； 地震模拟振动台试验； 倒塌机理； 抗震加固措施

(作者电子信箱， 杨伟松： journaly2014@163.com)

中图分类号：TU312+.3；

文献标识码：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.017