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由土耳其地震引起的思考【转载】

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dizhe(一)

2月6日,土耳其南部发生两次连续的强烈地震,截止目前已超3万人死亡,监测结果显示第一次强震为7.8级,第二次强震为7.5级。这次地震是土耳其有现代地震观测记录以来最大的一次。

 
 
 

土土耳其位于地质板块交界处,大约42%的国土处于活跃地震带上,地质结构不稳,地震多发。板块运动是本次地震的最根本原因。阿 拉 伯 板块向北碰撞亚欧板块,迫使中间的安纳托利亚板块(微板块)以每年约2厘米的速度向西移动。在数年或数十年的时间里,局部应力不断累积,直到克服阻力并导致地震。

 

两次强震中,第一次地震持续了65秒,第二次持续了45秒,一共持续将近两分钟。土耳其地震专家评价这两次地震释放的能量相当于500颗原子弹的能量。

 

土耳其震后一片橄榄田地下基岩被震裂,裂缝宽约200米,深度达30米,横跨180亩橄榄田。

 

开裂的路面

虽然土耳其地处于地震带上,但因为历史原因,建筑物抗震水平并不高,尤其是大量的旧建筑抗震能力很弱,是造成这次可能大规模人员伤亡的主要原因。虽然土耳其地处于地震带上,但因为历史原因,建筑物抗震水平并不高,尤其是大量的旧建筑抗震能力很弱,是造成这次可能大规模人员伤亡的主要原因。

 
 


(二)

那现代化建筑能不能在强烈地震中经受考验、巍然耸立呢?

位于中美洲的美洲银行就是个鲜明的例子。

五十多年前的1972年,中美洲发生强烈大地震。尼加拉瓜马拉瓜灾情严重,市中心511个街区化成废墟。而由结构大师林同炎主导设计的18 层美洲银行大厦却巍然不倒,仅电梯井壁联梁开裂。

在同一街区距离很近的另一栋钢筋混凝土建筑——15层的中央银行,虽然未倒塌,但是破坏严重,震后被彻底拆除。那为什么这两栋在同一场地震中的两栋建筑物结构震害差距那么大呢?

主要是结构体系和结构设计概念不同造成的。

 
 

中央银行大厦:

发生毁灭性破坏的主要原因如下:

1.结构体系为单跨框架结构。

2. 4个楼梯间偏置塔楼西端,导致了结构的平面不规则;

 

3. 塔楼上部在北、东、西三面布置了密集的小柱子(共64根),这些柱子通过设置在4楼的转换梁将荷载传递给支下面的10根转换柱上,导致了严重的竖向不规则。


震后对中央银行大楼进行计算分析发现:

1.结构扭转效应十分严重;

2. 地震作用下,柔而长的楼板发生了显著的竖向位移。

      

美洲银行:

采用了合理结构设计理念和方法:

1.结构体系:采用框筒结构,内筒和外部框架刚柔相济。

2.平面立面规则。

 

3.多道设防。用次要构件开裂的损失来避免整个建筑物倒塌。结构的第一道防线是带有连梁的剪力墙大筒,在连梁破坏以后,形成独立的四个独立的剪力墙井筒,刚度减小了很多,但是地震力也减小了,设计时考虑了4个井筒独立抵抗地震作用,避免了剪力墙墙肢的破坏。多道设防的思想做结构设计与我国现在的抗震设计思路是一致的,在当时是极为超前的。

4.双连梁设计的首次提出。设计中使用双连梁以增大跨高比,在强震时发生弯曲破坏,起到保险丝的作用。同时在连梁中设置斜交叉配筋,增大连梁的抗剪性能。这些构造做法,在当时是非常领先的,在今天的规范中仍然可以找到。

 
 

双连梁布置示意图

 

连梁交叉斜筋


(三)

对于结构工程师而言,了解和分析已建成建筑物遭受震害的经验和教训是十分重要的。

多高层建筑钢筋混凝土结构震害主要由以下几种原因产生。

1. 结构刚度不均匀造成的破坏。主要包括结构双向刚度不均匀,结构平面刚度不均匀造成扭转破坏,竖向刚度不均匀或承载力不均匀造成的薄弱层破坏,结构顶部刚度减小造成的鞭鞘效应等。

 

2.结构碰撞造成破坏(抗震缝)

 

3.结构赘余度不足造成的震害

 

4. 短柱,角柱节点区箍筋不足以及弱柱强梁造成的柱破坏

 

5. 非结构构件如填充墙、女儿墙、雨棚及楼梯、构筑物及他附属设备的破坏;

 

建筑结构抗震设计是个十分复杂的问题。通过分析研究震后的房屋破坏,结构工程师们积累了许多的研究成果和震害经验。希望这些经验和研究成果能够得到广泛的运用,最大程度的消除地震带来的危害,减少建筑物被破坏后所造成的人员伤亡和财产损失。

       

参考资料

(1)《高层建筑钢筋混凝土结构概念设计》,方鄂华

(2) 《结构的破坏》武技可

(3)  图片来自网络

        


                                              END


来源:xinchenxuan828
碰撞建筑
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首次发布时间:2023-02-17
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OpenSEES抗震笔记
博士 Angus.Zhang
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