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有一定实用价值的抗巨震研究

已有 2987 次阅读 2014-2-9 15:28 |个人分类:02地震|系统分类:科研笔记

 

    我今天阅读了硕士论文“巨震作用下钢筋混凝土框架结构的倒塌行为仿真分析 ”(2013),作者是重庆大学祝小凯硕士,指导教师是赖明教授和李英民教授 ,论文质量较好。该文对框架结构的避难单元抗倒塌等进行了较为深入的探讨。

    该文描述了对避难单元的认识,具体如下:  

    姚攀峰在结构抗震设防三水准的基础上,提出了“巨震,避难单元不倒”的抗震理念,将房屋结构单元划分为地震避难单元和非地震避难单元,并运用于砌体结构中,分析了砌体—钢筋混凝土核心筒结构在巨震作用下的反应,提出砌体结构中的钢筋混凝土核心筒可以作为结构的避难单元,验证了其在巨震作用下不发生倒塌,从而可将其作为巨震下人员的避难空间。我国最新的建筑抗震设计规范(GB50011-2010)第 6.1.15 条对地震逃生通道楼梯间作出了具体的抗震设计要求,并规定楼梯间两侧填充墙与柱之间应加强拉结,防止逃生通道的非结构构件在地震下发生倒塌。 避难单元作为整体结构的特殊一部分,其设置需符合以下原则:

①不应导致结构平面特别不规则。结构平面不规则,可能导致结构在地震作用下扭转效应严重,塑性变形集中,耗能不充分,使结构过早发生破坏,无法保证结构在大震下的性能要求。

②避难单元竖向应连续。避难单元竖向不连续,易造成结构竖向不规则,地震作用下变形集中,结构耗能性能差。且避难单元竖向不连续,难以保证其在巨震作用下的抗震性能,而不发生倒塌。

③应避免设置避难单元之后,结构刚度过于集中。结构刚度集中,在地震作用下易造成塑性变形主要集中在刚度较大处,导致结构构件过早破坏而丧失承载力,结构耗能不充分。

④应保证避难单元自身的结构构件在巨震作用下不发生倒塌。这是保证在巨震作用下人员安全的前提条件,也是其设置的意义所在,因此,在结构的抗震设计时,应使避难单元能抵御巨震的作用。

⑤避难单元不应发生非结构构件的倒塌。巨震作用下,非结构构件的倒塌也是造成人员伤亡的重要原因,同时,也是造成避难空间堵塞的原因,使避难单元无法发挥其作用,故因加强避难单元非结构构件与其结构构件的连接,并可以采用轻钢龙骨隔墙。

⑥应设置足够数量的避难单元。根据具体框架结构的平面布置及建筑面积,确定避难单元的数量,最大限度的保证在巨震作用下人员的逃生几率。

   经过对巨震作用下框架结构的计算分析,该文得到一些有价值的成果,主要结论如下:  

①在钢筋混凝土框架结构中设置避难单元的抗震理念是行之有效的,通过合理布置及抗震设计的避难单元可以抵御巨震的作用,从而可以保证人员在地震作用下的生命安全。

②四周布置剪力墙的避难单元,应严格按抗震规范进行设计,必要时需进行大震验算,否则在巨震作用下可能造成其强度与刚度“失衡”,即剪力墙避难单元刚度大,承受的水平地震力相对较大,而其抗剪强度相对不足,无法保证其自身不发生倒塌,且其导致结构塑性变形相对集中,使结构整体耗能差,可能加速了结构的破坏,最终没有起到避难单元的作用。

③四周布置钢管或型钢等材料的混凝土柱的避难单元,其具有较高的承载力和良好的延性,在巨震作用下,即使结构非避难单元的关键构件发生了严重的塑性变形甚至部分丧失了承载能力,避难单元仍能继续变形和承载,不发生倒塌,从而可以成为巨震下人员的避难空间。

④避难单元的设置为框架结构在巨震作用下的抗震设计提供了新的思路,并能为抗震规范的修订提供指导;ANSYS/LS-DYNA 非线性动力分析软件可以很好的仿真模拟避难单元框架结构在巨震作用下的反应过程,其分析结果与实际震害较一致,是框架结构巨震分析的强有力工具。    

  这些成果有较强的实用价值,对高烈度地区及震后重建将有一定作用。

  真心祝愿这类有利于解决实际工程问题的论文多多发表,也向祝小凯硕士和赖明教授和李英民教授的辛苦劳动致以敬意。




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1 赵建民

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