多层钢筋混凝土框架结构抗震鉴定方法的应用研究
|
摘要
我国是世界上地震灾害最严重的国家之一,汶川地震(2008)和玉树(2010)地震标志着我国可能进入了新一轮地震活跃期。汶川地震震害表明我国现有建筑具有较高的地震易损性,另一方面由于建筑所在地区抗震设防烈度的提高或结构功能的改变,使得结构可能遭受的地震作用发生了变化,因此,部分现有建筑急需抗震鉴定和加固。针对钢筋混凝土框架结构我国新修订的抗震鉴定标准提供的两级鉴定法存在着一定的局限性,新增的基于反应谱分析法的适用性还有待于进一步的考察。因此,有必要对现有框架结构的抗震鉴定方法进行研究。
首先,本文对汶川地震中出现的框架结构建筑震害进行了归纳、总结并分析了各种震害现象的原因,指出了对现有框架结构进行抗震鉴定的必要性。通过对我国抗震鉴定发展历程的回顾发现,随着震害的发生和社会经济水平的发展,抗震鉴定标准的提高和新方法的应用是必然的趋势。
其次,本文对两级鉴定法和反应谱分析法的鉴定思路和实施步骤进行了总结;指出了两级鉴定法在可靠度水准、鉴定流程和对加固的指导性等方面存在的问题;对反应谱分析法存在的缺陷进行了讨论。
变形能力和耗能性能不足是结构在大震作用下倒塌的主要原因。因此,本文对静力非线性分析(push-over)法在多层框架结构抗震鉴定中的应用进行了研究。对其在多层框架结构抗震鉴定评估应用中的基本原理、具体实施步骤进行了阐述和总结,给出了push-over分析鉴定法的评估准则和考虑结构损坏的折减方法。结合以上的研究,本文总结了框架结构抗震鉴定中应注意的几个重要问题。最后,结合所选取的两个典型在役钢筋混凝土框架结构实例,分别采用上述各种方法对其进行抗震鉴定,对比分析各种方法的抗震鉴定结果,给出各种实用鉴定方法的适用性分析。
China is one of the countries that the earthquake disaster are most severe.The Wen Chuan Earthquake and Yu Shu Earthquake indicated the possibility that China is in an active earthquake period. The tremendous losing of buildings in Wen Chuan Earthquake indicated that existing buildings are highly seismic damageable and the seismic excitation could change due to the raising of seismic fortification intensity or the changing of structural function.Consequently, seismic appraisal of existing buildings is necessary. Because of the limitation of the two level method in revised edition srandard for seismic appraisal of existing buildings and the applicability of new seismic reaction spectrum method requires investigation, research on applicability of methods for seismic appraisal of RC frame structures is necessary. Firstly, the paper summarized the great loss and causation of the reinforced concrete frame structures,pointed out the necessity of seismic appraisal of RC frame structures. The review of the development of seismic evaluation shows that the seismic appraisal level elevation and new methods application is inevitable.
In the next place,the paper summarized the implement process of the two level method and seismic reaction spectrum method;indicated the problem of the two level method in dependability level, flow chart and direction for reinforce work; sumed up and discussed the limitation of seismic reaction spectrum method.
The primary causation of existing buildings collapse is deficiency the capability of distortion and consume energy under seldom occurred earthquake.The paper studied the static elasto-plastic analysis (push-over) method for seismic appraisal of RC frame structures, The keystone and implement process ware expatiated and brought forward the evaluation rule of push-over method, depreciation means considering disfigurement of existing buildings.
Summing up the research above, some significant matter ware put forward that worthy of paying attention to. At last,assessment of seismic performance of existing RC frame structures are performed with the procedures mentioned above,by means of comparison of the results obtained with different methods,the applicability of each method is illustrated.
首先,本文对汶川地震中出现的框架结构建筑震害进行了归纳、总结并分析了各种震害现象的原因,指出了对现有框架结构进行抗震鉴定的必要性。通过对我国抗震鉴定发展历程的回顾发现,随着震害的发生和社会经济水平的发展,抗震鉴定标准的提高和新方法的应用是必然的趋势。
其次,本文对两级鉴定法和反应谱分析法的鉴定思路和实施步骤进行了总结;指出了两级鉴定法在可靠度水准、鉴定流程和对加固的指导性等方面存在的问题;对反应谱分析法存在的缺陷进行了讨论。
变形能力和耗能性能不足是结构在大震作用下倒塌的主要原因。因此,本文对静力非线性分析(push-over)法在多层框架结构抗震鉴定中的应用进行了研究。对其在多层框架结构抗震鉴定评估应用中的基本原理、具体实施步骤进行了阐述和总结,给出了push-over分析鉴定法的评估准则和考虑结构损坏的折减方法。结合以上的研究,本文总结了框架结构抗震鉴定中应注意的几个重要问题。最后,结合所选取的两个典型在役钢筋混凝土框架结构实例,分别采用上述各种方法对其进行抗震鉴定,对比分析各种方法的抗震鉴定结果,给出各种实用鉴定方法的适用性分析。
China is one of the countries that the earthquake disaster are most severe.The Wen Chuan Earthquake and Yu Shu Earthquake indicated the possibility that China is in an active earthquake period. The tremendous losing of buildings in Wen Chuan Earthquake indicated that existing buildings are highly seismic damageable and the seismic excitation could change due to the raising of seismic fortification intensity or the changing of structural function.Consequently, seismic appraisal of existing buildings is necessary. Because of the limitation of the two level method in revised edition srandard for seismic appraisal of existing buildings and the applicability of new seismic reaction spectrum method requires investigation, research on applicability of methods for seismic appraisal of RC frame structures is necessary. Firstly, the paper summarized the great loss and causation of the reinforced concrete frame structures,pointed out the necessity of seismic appraisal of RC frame structures. The review of the development of seismic evaluation shows that the seismic appraisal level elevation and new methods application is inevitable.
In the next place,the paper summarized the implement process of the two level method and seismic reaction spectrum method;indicated the problem of the two level method in dependability level, flow chart and direction for reinforce work; sumed up and discussed the limitation of seismic reaction spectrum method.
The primary causation of existing buildings collapse is deficiency the capability of distortion and consume energy under seldom occurred earthquake.The paper studied the static elasto-plastic analysis (push-over) method for seismic appraisal of RC frame structures, The keystone and implement process ware expatiated and brought forward the evaluation rule of push-over method, depreciation means considering disfigurement of existing buildings.
Summing up the research above, some significant matter ware put forward that worthy of paying attention to. At last,assessment of seismic performance of existing RC frame structures are performed with the procedures mentioned above,by means of comparison of the results obtained with different methods,the applicability of each method is illustrated.
引文
[1]王丽萍.混凝土结构基于静力弹塑性方法的研究和应用[D].乌鲁木齐:新疆大学,2006
[2]中华人民共和国建设部.建筑抗震鉴定标准(GB50023-95) [S].北京.中国建筑工业出版社,1995
[3]袁海军.钢筋混凝土结构检测鉴定中的若干问题[J].建筑科学.2001.12 (6)
[4]王亚勇等.汶川地震建筑震害启示[J].建筑结构.2008,38(7):6～8
[5]韩丽霞等.钢筋混凝土多层框架柱震害初步分析[J].工程抗震与加固改造.2008,30(4):41～44
[6]冯远等.汶川地震灾害引发建筑结构设计者的思考[J].建筑结构.2008,38(7):25
[7]戴国莹等.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].建筑结构,1999.4
[8]欧洲-国际混凝土协会.控制非弹性反应的钢筋混凝土结构抗震设计(设计原理)[M].白绍良译.Thomas Telford出版社
[9]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震鉴定标准(GB50023-2009) [S].北京.中国建筑工业出版社,2009
[10]陈善阳等.某医院综合楼抗震鉴定加固技术探讨[J].现代地震工程进展.南京.东南大学出版社.2002
[11]结构加固设计组.全国政协礼堂加固改造工程结构设计[J].建筑科学.1998,14(3)
[12]程绍革等.某办公楼的抗震鉴定与加固技术[J].现代地震工程进展.南京.东南大学出版社.2002
[13]衣洪建等.“抗震概念设计”在抗震加固中的应用[J].现代地震工程进展.南京.东南大学出版社.2002
[14]雄海贝,吕西林等.超限高层续建工程的抗震鉴定与加固[J].工程抗震与加固改造.2007,30 (10):74～80
[15]张力,杨均等.建筑结构抗震安全评估及应用研究[J].低温建筑技术.2008,6(126):58～60
[16]邵同平等.钢筋混凝土房屋结构抗震鉴定管见[J].工程建设与设计.2002,1(25):13～25
[17]贺锐波,韩小雷.既有钢筋混凝土高层建筑基于性能的抗震评估[J].广东土木与建筑.2009,30(1):11～13
[18]戴国莹,何江.现有建筑的抗震概念鉴定初探[J].建筑结构.1994,(05):7～11
[19]戴国莹.现有建筑抗震鉴定及加固技术(一)——抗震鉴定及加同的基本要求[J].建筑科学.1995,(1):75～80
[20]戴国莹.建筑结构抗震鉴定技术的新进展[J].工程抗震.1996,(04):8～1l [21]黄镇,秦新刚,李爱群,陆飞.南京五台山体育馆抗震性能检测与鉴定[J].工业建筑.2006,36(5):102～104
[21]黄镇,秦新刚,李爱群,陆飞.南京五台山体育馆抗震性能检测与鉴定[J].工业建筑.2006,36(5):102～104
[22]李伟,李浩.静力弹塑性分析方法在框架结构抗震能力分析中的应用[J].安徽建筑.2005,30(3):73～74
[23]田颖,钱稼茹,刘凤阁.在用RC框架结构基于位移的抗震性能评估[J].建筑结构.2001,31(7):53～59
[24]袁波,郭子雄.基于位移的抗震性能评估方法评述[J].工业建筑.2004, 34(9):66～69
[25]闫熙臣,高小旺.钢筋混凝土框架结构抗震评估的新方法[J].工程抗震与加固改造.2007,9(1):103～105
[26]Krawinker H, Pro. And cons. of a push-over analysis of seismic performance evaluation, Engineer ing Structures,1998,20: 452-464
[27]Faifar P.,Capacity spectrum method based on inelastic demand spectra,Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1999,28:9 79-993
[28]American Society of Civil Engineers(ASCE).Pre—standard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings.FEMA report 356.Washington,DC,ASCE for the Federal Emergency Management Agency;2000.
[29]European Committee for Standardisation(CEN).European(draft),Standard EN 1998·3:Euroeode design of structures for earthquake resistance-Part 3:assessment and retrofiring of buildings. Brussels:CEN,2004.
[30]何志军.钢筋混凝土框架结构抗震鉴定验算人机交互程序的开发与研究[D].青岛:青岛理工大学,1999
[31]李英民,杨溥等.现行抗震鉴定标准若干问题讨论[J].建筑抗震加固改造技术与工程实践. 2004,11(1):18～25.
[32]王厂.钢筋混凝土框架结构抗震鉴定及加固方法的应用研究[D].重庆:重庆大学,2005
[33]张付可.钢筋混凝土框架结构实用抗震鉴定方法及其应用[D].重庆:重庆大学,2004
[34]Bertero V V.Overview of seismic risk reduction in urban arrears: role, importance , and current U.S. seismic codes performance-based engineering. China-U.S. Bilateral Workshop on Seismic Codes, Guang-zhou, 1996
[35]李伟,李浩,赵建昌.静力弹塑性分析(push - over)方法在RC框架结构抗震能力分析中的应用[J].甘肃科技.2005,21(5):130
[36]徐金,龚晓玲等.静力弹塑性分析方法中不同加载模式的对比[J].中国民航学院学报.2006,24(6):27～30
[37]Hisahiro Hiraishi,Mitsumasa Midorikawa,Masaomi Teshigawara etal. Development of perform ance-based building code in Japan-framework of seismic and structural provisions. Proceedings, U.S.-Japan Seismic Design Joint Seminar, Architectural Institute of Japan,March 1999:52-63.
[38]汪梦甫,周锡元.关于结构静力弹塑性分析(push-over)方法中的几个问题[J].结构工程师.2002,(4)
[39]杨溥.基于位移的结构地震反应分析方法研究[D] .重庆建筑大学.1999
[40]Anil K.Chopra,Rakesh K.Goel,Capacity-Demand-Diagram Methods for Estim ating Seismic Defor mation of Inelastic Structures:SDF Systems[R].Report No.PEER-1999/02 Pacific Earthquake Engineering Research Center,Universityof California,Berkeley,1999
[41]熊向阳.建筑结构弹塑性静力分析push-over方法[D] .上海.同济大学.2001
[42]Freeman S A , Nicoleti JP , Tyrell. Evaluation of Existing Buildings for Seismic Risk2A Case Study of Puget Sound Naval Shipyard Bremerton [A ] . Proceedings of 1th U. S.National Conference on Earthquake Engineering [C] .Washington,Earthquake Engineering Research Institution,1975, 113～122
[43]张峰.钢框架静力弹塑性(push-over法)分析[D] .成都.西南交通大学.2008
[44]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范(GB50011-2001) [S].北京.中国建筑工业出版社2001
[45]翁大根,陈廷君等.某钢筋混凝土框架增设阻尼器抗震加固分析[J].工程抗震与加固改造. 2007,29(3):66～68
[46]中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范(GB50011-2002) [S].北京.中国建筑工业出版社,2002
[47]多层及高层建筑结构弹塑性动力、静力分析软件用户手册编制原理[M].中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部,2001年5月
[48]国家标准《建筑抗震设计规范》编制组.房屋建筑抗震设计新技术—建筑抗震设计规范GB50011-2001修订北京材料[M].北京.2001
[49]杨仕升,郝效强等.钢筋混凝土结构抗震能力评估的简化能力谱方法[J].地震工程与工程振动.2008,28(1):54～55
[50]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程抗震设防分类标准(GB50023-2008) [S].北京.中国建筑工业出版社,2008
[51]建筑抗震鉴定和加固设计软件——JDJG[M].中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部,2008年11月
[52]中华人民共和国建设部.中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GBJ11-89) [S].北京.中国建筑工业出版社,1989
[53]清华大学、西南交通大学、北京交通大学土木工程结构专家组.建筑结构学报[J]. 2008.8,29(4):2～8
[54]李英民,杨溥等.现行抗震鉴定标准若干问题的讨论.抗震加固改造技术第一届学术交流会论文集[C]2004,23～29
[2]中华人民共和国建设部.建筑抗震鉴定标准(GB50023-95) [S].北京.中国建筑工业出版社,1995
[3]袁海军.钢筋混凝土结构检测鉴定中的若干问题[J].建筑科学.2001.12 (6)
[4]王亚勇等.汶川地震建筑震害启示[J].建筑结构.2008,38(7):6～8
[5]韩丽霞等.钢筋混凝土多层框架柱震害初步分析[J].工程抗震与加固改造.2008,30(4):41～44
[6]冯远等.汶川地震灾害引发建筑结构设计者的思考[J].建筑结构.2008,38(7):25
[7]戴国莹等.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].建筑结构,1999.4
[8]欧洲-国际混凝土协会.控制非弹性反应的钢筋混凝土结构抗震设计(设计原理)[M].白绍良译.Thomas Telford出版社
[9]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震鉴定标准(GB50023-2009) [S].北京.中国建筑工业出版社,2009
[10]陈善阳等.某医院综合楼抗震鉴定加固技术探讨[J].现代地震工程进展.南京.东南大学出版社.2002
[11]结构加固设计组.全国政协礼堂加固改造工程结构设计[J].建筑科学.1998,14(3)
[12]程绍革等.某办公楼的抗震鉴定与加固技术[J].现代地震工程进展.南京.东南大学出版社.2002
[13]衣洪建等.“抗震概念设计”在抗震加固中的应用[J].现代地震工程进展.南京.东南大学出版社.2002
[14]雄海贝,吕西林等.超限高层续建工程的抗震鉴定与加固[J].工程抗震与加固改造.2007,30 (10):74～80
[15]张力,杨均等.建筑结构抗震安全评估及应用研究[J].低温建筑技术.2008,6(126):58～60
[16]邵同平等.钢筋混凝土房屋结构抗震鉴定管见[J].工程建设与设计.2002,1(25):13～25
[17]贺锐波,韩小雷.既有钢筋混凝土高层建筑基于性能的抗震评估[J].广东土木与建筑.2009,30(1):11～13
[18]戴国莹,何江.现有建筑的抗震概念鉴定初探[J].建筑结构.1994,(05):7～11
[19]戴国莹.现有建筑抗震鉴定及加固技术(一)——抗震鉴定及加同的基本要求[J].建筑科学.1995,(1):75～80
[20]戴国莹.建筑结构抗震鉴定技术的新进展[J].工程抗震.1996,(04):8～1l [21]黄镇,秦新刚,李爱群,陆飞.南京五台山体育馆抗震性能检测与鉴定[J].工业建筑.2006,36(5):102～104
[21]黄镇,秦新刚,李爱群,陆飞.南京五台山体育馆抗震性能检测与鉴定[J].工业建筑.2006,36(5):102～104
[22]李伟,李浩.静力弹塑性分析方法在框架结构抗震能力分析中的应用[J].安徽建筑.2005,30(3):73～74
[23]田颖,钱稼茹,刘凤阁.在用RC框架结构基于位移的抗震性能评估[J].建筑结构.2001,31(7):53～59
[24]袁波,郭子雄.基于位移的抗震性能评估方法评述[J].工业建筑.2004, 34(9):66～69
[25]闫熙臣,高小旺.钢筋混凝土框架结构抗震评估的新方法[J].工程抗震与加固改造.2007,9(1):103～105
[26]Krawinker H, Pro. And cons. of a push-over analysis of seismic performance evaluation, Engineer ing Structures,1998,20: 452-464
[27]Faifar P.,Capacity spectrum method based on inelastic demand spectra,Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1999,28:9 79-993
[28]American Society of Civil Engineers(ASCE).Pre—standard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings.FEMA report 356.Washington,DC,ASCE for the Federal Emergency Management Agency;2000.
[29]European Committee for Standardisation(CEN).European(draft),Standard EN 1998·3:Euroeode design of structures for earthquake resistance-Part 3:assessment and retrofiring of buildings. Brussels:CEN,2004.
[30]何志军.钢筋混凝土框架结构抗震鉴定验算人机交互程序的开发与研究[D].青岛:青岛理工大学,1999
[31]李英民,杨溥等.现行抗震鉴定标准若干问题讨论[J].建筑抗震加固改造技术与工程实践. 2004,11(1):18～25.
[32]王厂.钢筋混凝土框架结构抗震鉴定及加固方法的应用研究[D].重庆:重庆大学,2005
[33]张付可.钢筋混凝土框架结构实用抗震鉴定方法及其应用[D].重庆:重庆大学,2004
[34]Bertero V V.Overview of seismic risk reduction in urban arrears: role, importance , and current U.S. seismic codes performance-based engineering. China-U.S. Bilateral Workshop on Seismic Codes, Guang-zhou, 1996
[35]李伟,李浩,赵建昌.静力弹塑性分析(push - over)方法在RC框架结构抗震能力分析中的应用[J].甘肃科技.2005,21(5):130
[36]徐金,龚晓玲等.静力弹塑性分析方法中不同加载模式的对比[J].中国民航学院学报.2006,24(6):27～30
[37]Hisahiro Hiraishi,Mitsumasa Midorikawa,Masaomi Teshigawara etal. Development of perform ance-based building code in Japan-framework of seismic and structural provisions. Proceedings, U.S.-Japan Seismic Design Joint Seminar, Architectural Institute of Japan,March 1999:52-63.
[38]汪梦甫,周锡元.关于结构静力弹塑性分析(push-over)方法中的几个问题[J].结构工程师.2002,(4)
[39]杨溥.基于位移的结构地震反应分析方法研究[D] .重庆建筑大学.1999
[40]Anil K.Chopra,Rakesh K.Goel,Capacity-Demand-Diagram Methods for Estim ating Seismic Defor mation of Inelastic Structures:SDF Systems[R].Report No.PEER-1999/02 Pacific Earthquake Engineering Research Center,Universityof California,Berkeley,1999
[41]熊向阳.建筑结构弹塑性静力分析push-over方法[D] .上海.同济大学.2001
[42]Freeman S A , Nicoleti JP , Tyrell. Evaluation of Existing Buildings for Seismic Risk2A Case Study of Puget Sound Naval Shipyard Bremerton [A ] . Proceedings of 1th U. S.National Conference on Earthquake Engineering [C] .Washington,Earthquake Engineering Research Institution,1975, 113～122
[43]张峰.钢框架静力弹塑性(push-over法)分析[D] .成都.西南交通大学.2008
[44]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范(GB50011-2001) [S].北京.中国建筑工业出版社2001
[45]翁大根,陈廷君等.某钢筋混凝土框架增设阻尼器抗震加固分析[J].工程抗震与加固改造. 2007,29(3):66～68
[46]中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范(GB50011-2002) [S].北京.中国建筑工业出版社,2002
[47]多层及高层建筑结构弹塑性动力、静力分析软件用户手册编制原理[M].中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部,2001年5月
[48]国家标准《建筑抗震设计规范》编制组.房屋建筑抗震设计新技术—建筑抗震设计规范GB50011-2001修订北京材料[M].北京.2001
[49]杨仕升,郝效强等.钢筋混凝土结构抗震能力评估的简化能力谱方法[J].地震工程与工程振动.2008,28(1):54～55
[50]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程抗震设防分类标准(GB50023-2008) [S].北京.中国建筑工业出版社,2008
[51]建筑抗震鉴定和加固设计软件——JDJG[M].中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部,2008年11月
[52]中华人民共和国建设部.中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GBJ11-89) [S].北京.中国建筑工业出版社,1989
[53]清华大学、西南交通大学、北京交通大学土木工程结构专家组.建筑结构学报[J]. 2008.8,29(4):2～8
[54]李英民,杨溥等.现行抗震鉴定标准若干问题的讨论.抗震加固改造技术第一届学术交流会论文集[C]2004,23～29