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1月1日日本7.4级地震对中国典型建筑的破坏力分析

转载:陆新征课题组  2024/1/8 10:14:32  83
内容简介:本次日本地震记录到的ISK002地震动,可导致按照中国规范8度设防设计的6层钢框架、7层钢筋混凝土框架、20层剪力墙和24层混凝土框架-核心筒倒塌。1 研究背景根据新华社东京1月6日电,日本石川县能登半岛1日发生的强震截至6日中午已造成110人死亡,大量建筑物倒塌、毁损,公路开裂。随着本次地震信息的不断丰富,也使得我们有条件进一步深入研究本次地震实际破坏能力的大小。在分析本次日本地震记录到的地面运......

本次日本地震记录到的ISK002地震动,可导致按照中国规范8度设防设计的6层钢框架、7层钢筋混凝土框架、20层剪力墙和24层混凝土框架-核心筒倒塌。

1 研究背景根据新华社东京1月6日电,日本石川县能登半岛1日发生的强震截至6日中午已造成110人死亡,大量建筑物倒塌、毁损,公路开裂。随着本次地震信息的不断丰富,也使得我们有条件进一步深入研究本次地震实际破坏能力的大小。在分析本次日本地震记录到的地面运动时,我们注意到了一条地震记录ISK002(图1)。该地震记录可以从以下网址下载:https://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/quake/index_en.html如果下载遇到困难,也可以和我们联系交流。




图1 ISK002地震记录的时程和反应谱

如果将震中附近四个典型台站(ISK001、ISK002、ISK003、ISK006)的位置和反应谱画在一张图上,就可以看到如下结果,距离震中最近的ISK001和ISK002其1s以后长周期分量显然最强,破坏力也显然更大一些。


图2 震中附近四个典型地震记录的反应谱对比

图3 震中附近四个典型地震记录的台站位置

2 对典型中国建筑物的破坏能力分析这次地震已经给日本当地造成了巨大伤亡,那按照我国规范建设的建筑物,是否能够抵御类似ISK002这样的强烈地面运动呢?于是把该地震记录输入到我们课题组此前积累的建筑结构模型中分析了一下。(1)钢框架结构电子院和中建西南院共同设计了一个钢框架结构,为一座6层的办公楼(附加1层出屋面屋顶),首层与屋顶层高5.0 m,其余层层高3.6 m。设防烈度为8度,场地类别为II类,结构一阶周期约为2.2s(图4)。


图4中国规范8度6层钢框架结构

我们将ISK002台站地震动记录输入该框架,得到结构的倒塌过程如图5所示。


图5中国规范8度6层钢框架在ISK002台站地震动记录输入下的倒塌过程

(2) 钢筋混凝土框架结构华东院、北京院曾经设计了一个7层钢筋混凝土框架,设计条件为8度设防,三类场地,结构一阶周期约为1.36s(图6)。


图6中国规范8度7层钢筋混凝土框架

我们将ISK002台站地震动记录输入该框架,得到结构的倒塌过程如图7所示。



图7中国规范8度7层钢筋混凝土框架在ISK002台站地震动记录输入下的倒塌过程

(3) 钢筋混凝土剪力墙结构

中国院、西南院曾经设计了一个20层剪力墙住宅楼,设计条件为8度设防,场地类别为II类,抗震分组为第三组,结构一阶周期约为1.35s(图8)。


图8中国规范8度20层剪力墙住宅

我们将ISK002台站地震动记录输入该剪力墙住宅,得到结构的倒塌模态如图9所示。


图9中国规范8度20层剪力墙在ISK002台站地震动记录输入下的倒塌模态

(4) 混凝土框架-核心筒结构北京院、建研院曾经设计了一个24层混凝土框架-核心筒,设防烈度为8度,场地类别为III类,抗震分组为第一组,结构一阶周期约为2.3s(图10)。


图10中国规范8度24层框架-核心筒结构

我们将ISK002台站地震动记录输入该框架-核心筒结构,得到结构的倒塌过程如图11所示。


图11中国规范8度24层框架-核心筒结构在ISK002台站地震动记录输入下的倒塌过程

3 小结本次日本地震引起的地面运动强度非常强烈,以ISK002为代表的地震记录对多层、高层结构具有非常强大的破坏力。如何充分吸取国内外近期强震经验和教训,改善中国建筑的地震抗倒塌能力,仍然任重道远。

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