漩口中学典型框架结构震害模拟与分析_马玉虎VIP免费

第28卷第5期Vol.28No.5工程力学2011年5月May2011ENGINEERINGMECHANICS71———————————————收稿日期：2009-10-22；修改日期：2010-02-22基金项目：国家科技支撑计划项目(2009BAJ28B01)；国家自然科学基金重点项目(90815025)作者简介：*马玉虎(1986―)，男，大连人，硕士生，从事混凝土结构抗震研究(E-mail:daxture2008@gmail.com)；陆新征(1978―)，男，芜湖人，副教授，博士，从事数值模拟与防灾减灾研究(E-mail:luxz@tsinghua.edu.cn)；叶列平(1960―)，男，扬州人，教授，博士，博导，从事混凝土结构与结构抗震研究(E-mail:ylp@mail.tsinghua.edu.cn)；唐代远(1988―)，男，北京人，硕士生，从事混凝土结构抗震研究(E-mail:tdy05@mails.tsinghua.edu.cn)；李易(1981―)，男，襄樊人，博士生，从事结构抗连续倒塌研究(E-mail:chinaboyrecoba@gmail.com).文章编号：1000-4750(2011)05-0071-07漩口中学典型框架结构震害模拟与分析*马玉虎，陆新征，叶列平，唐代远，李易(清华大学土木工程系，北京100084)摘要：该文以汶川地震震中附近的漩口中学教学楼和办公楼框架结构震害为背景，对其进行了模拟分析。针对震害特征，提出了微观-宏观多尺度有限元分析模型，以更准确的模拟结构的实际震害。在此基础上，为提高计算分析效率，结合微观-宏观多尺度有限元分析模型，提出能考虑楼板影响和基础转动的改进宏观有限元分析模型。采用多尺度模型和改进的宏观模型，用弹塑性动力时程分析模拟了漩口中学教学楼和办公楼框架结构的倒塌过程，对其倒塌模式、倒塌机理及其影响因素进行了分析比较，找出了影响结构抗倒塌能力的关键部位，为改进框架结构抗震倒塌能力设计提供了参考。关键词：汶川地震；框架结构；倒塌模式；多尺度有限元模型；轴压比中图分类号：TU375.4;TU311.3文献标识码：ASEISMICDAMAGESIMULATIONANDANALYSISOFTYPICALRCFRAMESOFXUANKOUSCHOOL*MAYu-hu,LUXin-zheng,YELie-ping,TANGDai-yuan,LIYi(DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Theseismicdamageoftypicalreinforcedconcrete(RC)framesbasedontheclassroombuildingsandofficebuildingsoftheXuankouSchool,whichareclosetotheepicenterofWenchuanEarthquake,issimulatedandanalyzed.Accordingtotheseismicdamagecharacters,amicro-macromulti-scalefiniteelement(FE)modelisproposedtoaccuratelysimulatetheseismicdamageofthestructures.Basedonthemulti-scaleFEmodel,animprovedmacroFEmodelconsideringtheinfluenceofslabsandfootingrotationsisproposedtoimprovethecomputationalefficiency.Withthemicro-macromulti-scaleFEmodelandtheimprovedmacroFEmodel,thecollapseprocessofclassroombuildingsandofficebuildingsissimulatedwithelastic-plastictime-historyanalysis.Bycomparingthecollapsemodesandfailuremechanismsofthestructures,criticalpositionsthatinfluenceseismiccollapseresistanceofastructurearefound,whichcouldbeusedforareferencefortheimprovementofseismiccollapsepreventiondesignofRCframestructures.Keywords:Wenchuanearthquake;framestructure;collapsemode;multi-scalefiniteelementmodel;axialforceratio在汶川地震中，大量建筑物发生倒塌破坏，但是也有很多建筑物成功的避免了倒塌，包括部分位于极震区的建筑。研究这些建筑物抗震能力，尤其是抗倒塌能力差异的原因，进而提出经济有效的建筑物抗地震倒塌措施，对提高我国建筑安全具有很大的借鉴意义[1―2]。72工程力学漩口中学位于汶川地震震中的映秀镇(图1)，其教学区楼群(教学楼A、教学楼B、教学楼C)和办公楼H等，均为2007年建成投入使用的框架结构。这些框架按照我国目前最新的抗震规范：《建筑抗震设计规范GB50010-2001》[3]设计，设防烈度为7度。由于漩口中学处于汶川震中极震区，遭遇烈度达到11度，因而震害比较严重，教学楼A、教学楼B完全倒塌，教学楼C底部两层倒塌，其余框架结构均有不同程度的损坏。图1漩口中学震害总体情况(新华网陈树根摄)Fig.1Generalinformation...