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    1月1日日本7.4級地震對中國典型建筑的破壞力分析

    轉載:陸新征課題組  2024/1/8 10:14:32  115
    內容簡介:本次日本地震記錄到的ISK002地震動,可導致按照中國規范8度設防設計的6層鋼框架、7層鋼筋混凝土框架、20層剪力墻和24層混凝土框架-核心筒倒塌。1 研究背景根據新華社東京1月6日電,日本石川縣能登半島1日發生的強震截至6日中午已造成110人死亡,大量建筑物倒塌、毀損,公路開裂。隨著本次地震信息的不斷豐富,也使得我們有條件進一步深入研究本次地震實際破壞能力的大小。在分析本次日本地震記錄到的地面運......

    本次日本地震記錄到的ISK002地震動,可導致按照中國規范8度設防設計的6層鋼框架、7層鋼筋混凝土框架、20層剪力墻和24層混凝土框架-核心筒倒塌。

    1 研究背景根據新華社東京1月6日電,日本石川縣能登半島1日發生的強震截至6日中午已造成110人死亡,大量建筑物倒塌、毀損,公路開裂。隨著本次地震信息的不斷豐富,也使得我們有條件進一步深入研究本次地震實際破壞能力的大小。在分析本次日本地震記錄到的地面運動時,我們注意到了一條地震記錄ISK002(圖1)。該地震記錄可以從以下網址下載:https://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/quake/index_en.html如果下載遇到困難,也可以和我們聯系交流。




    圖1 ISK002地震記錄的時程和反應譜

    如果將震中附近四個典型臺站(ISK001、ISK002、ISK003、ISK006)的位置和反應譜畫在一張圖上,就可以看到如下結果,距離震中最近的ISK001和ISK002其1s以后長周期分量顯然最強,破壞力也顯然更大一些。


    圖2 震中附近四個典型地震記錄的反應譜對比

    圖3 震中附近四個典型地震記錄的臺站位置

    2 對典型中國建筑物的破壞能力分析這次地震已經給日本當地造成了巨大傷亡,那按照我國規范建設的建筑物,是否能夠抵御類似ISK002這樣的強烈地面運動呢?于是把該地震記錄輸入到我們課題組此前積累的建筑結構模型中分析了一下。(1)鋼框架結構電子院和中建西南院共同設計了一個鋼框架結構,為一座6層的辦公樓(附加1層出屋面屋頂),首層與屋頂層高5.0 m,其余層層高3.6 m。設防烈度為8度,場地類別為II類,結構一階周期約為2.2s(圖4)。


    圖4中國規范8度6層鋼框架結構

    我們將ISK002臺站地震動記錄輸入該框架,得到結構的倒塌過程如圖5所示。


    圖5中國規范8度6層鋼框架在ISK002臺站地震動記錄輸入下的倒塌過程

    (2) 鋼筋混凝土框架結構華東院、北京院曾經設計了一個7層鋼筋混凝土框架,設計條件為8度設防,三類場地,結構一階周期約為1.36s(圖6)。


    圖6中國規范8度7層鋼筋混凝土框架

    我們將ISK002臺站地震動記錄輸入該框架,得到結構的倒塌過程如圖7所示。



    圖7中國規范8度7層鋼筋混凝土框架在ISK002臺站地震動記錄輸入下的倒塌過程

    (3) 鋼筋混凝土剪力墻結構

    中國院、西南院曾經設計了一個20層剪力墻住宅樓,設計條件為8度設防,場地類別為II類,抗震分組為第三組,結構一階周期約為1.35s(圖8)。


    圖8中國規范8度20層剪力墻住宅

    我們將ISK002臺站地震動記錄輸入該剪力墻住宅,得到結構的倒塌模態如圖9所示。


    圖9中國規范8度20層剪力墻在ISK002臺站地震動記錄輸入下的倒塌模態

    (4) 混凝土框架-核心筒結構北京院、建研院曾經設計了一個24層混凝土框架-核心筒,設防烈度為8度,場地類別為III類,抗震分組為第一組,結構一階周期約為2.3s(圖10)。


    圖10中國規范8度24層框架-核心筒結構

    我們將ISK002臺站地震動記錄輸入該框架-核心筒結構,得到結構的倒塌過程如圖11所示。


    圖11中國規范8度24層框架-核心筒結構在ISK002臺站地震動記錄輸入下的倒塌過程

    3 小結本次日本地震引起的地面運動強度非常強烈,以ISK002為代表的地震記錄對多層、高層結構具有非常強大的破壞力。如何充分吸取國內外近期強震經驗和教訓,改善中國建筑的地震抗倒塌能力,仍然任重道遠。

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