混凝土高层建筑结构地震破坏准则研究现状分析丁修河

混凝土高层建筑结构地震破坏准则研究现状分析丁修河

丁修河

黑龙江省大庆市163000

摘要：笔者结合自身实践，针对在高层建筑中，混凝土结构的破坏准则进行了简要的分析与探讨，对于混凝土高层建筑结构地震破坏的一般规律进行了简要阐述。同时，结合其一般规律，对于地震破坏准则对于混凝土高层建筑的影响的研究提供了基本思路。

关键词：混凝土；高层建筑结构；地震破坏准则

1水平地震动作用下混凝土高层建筑结构地震破坏准则

在水平地震作用下，可以将现有的混凝土高层建筑结构地震破坏准则分为三种：

强度、刚度破坏准则：原来的强度破坏准则认为，结构受力比建筑允许承载能力大的话，就会出现破坏，并且依据这个理论我国规定了建筑抗震设计规范中的计算方法。但是，这种强度破坏准则并没有将结构的地震破坏塑性变形的发展过程纳入考虑的范围，这样就无法对结构在地震中实际存在的最终破坏状态进行正确的分析。现行的强度破坏准则，虽然将结构破坏的实质在一定程度上反映了出来，但是很难在定量上把握强度退化的规律。

位移或延性破坏准则：长期以来，人们在评估结构地震破坏的时候，采用的往往是结构最大位移反应或位移延性反应单一指标。我国在建筑抗震设计规范89版和02版中将层间弹塑性位移角作为了评价结构是否倒塌的一个指标，但是，这些设计规范只是对混凝土框架结构进行了讨论。国内外在近些年也开始重视混凝土剪力墙结构和筒体结构的位移限值问题。但是，最大塑性变形只能够将结构在地震时的最大反映给反映出来，不能将结构在地震作用时不同持续时间内，弹塑性反应的时间过程有效的体现出来，也不能将在反复荷载作用下，结构发生的低次疲劳现象给有效的反映出来。

变形/能量破坏准则：在上个世纪六十年代，有人在对结构的非线性反应过程的概念进行考虑时，就从能量吸收的角度上来进行。在接下来的若干年内，又有很多的专家和学者对此进行了创新和发展。虽然在对结构的塑性积累损伤进行描述的时候，采用能量的观点具有较大大的优势，但是，通过相关的实践研究表明，结构的累积损伤破坏除了关系着结构的滞回耗能总量，还受到其他一些因素的影响，比如循环位移幅值、位移发生的顺序以及位移偏移的程度等等，如果结构或构件的位移反应历程存在着差异，那么就会形成不同的滞回耗能量。我国的一些教授也研究了地周疲劳损伤模型试验；但是，通过目前掌握到的资料研究表明，结构在积累损伤基础上的破坏规律在表达上不管是采用原始双参数准则或者是修正双参数准则，都不能保证它的正确性。

2竖向地震动作用下混凝土高层建筑结构地震破坏准则

在上个世纪五十年代，我国的钱培风教授认为引起结构破坏的主要原因就是竖向地震动；到了八十年代，我国的一些知名专家开始对竖向地震动对结构破坏的影响程度进行了集体研究；并且，我国连同一些先进国家在建筑抗震设计规范中加入了竖向地震作用。近些年来，国内外的研究人员进一步的认识到了竖向地震动对结构反应的影响。然而，经过了这些年的研究，还是没有对竖向地震动作用下混凝土柱、墙以及梁的破坏模式和破坏准则进行有效的涉及；其实，在竖向地震动作用下，混凝土柱、墙、梁有着十分明确的受力性能，柱墙等构件则是处于拉压的状态，梁的主要状态是受弯，因此，在竖向地震动作用下，是可以研究清楚这些构件的地震破坏模式，从而科学的建立相应的地质破坏准则。

3扭转地震动作用下混凝土高层建筑结构地震破坏准则

在上个世纪六十年代的时候，人们就认识到了扭转破坏现象会出现在地震时的建筑结构中，人们也开始研究结构反应受到地震转动分量以及地震动转动分量的影响。在研究地震动转动分量的时候，行波法是在二十世纪六十年代首次被提出的，这样就可以得到地震动扭转分量；后来在研究地震动转动分量的时候，开始注意对微分地震水平加速度进行利用；人们又开始对水平地震动分量计算地震动转动分量进行记录，依据这些记录到的三个正交方向的平动地震动分量，提出了一种方法可以对地震动扭转分量时程进行计算。一些有成效的研究表明，因为地震动扭转反应谱峰值平台的周期范围在0.2秒和0.6秒之间，那么就会在很大程度上影响到高层结构。但是，国内外却很少研究到，在地震动扭转分量作用下，混凝土高层建筑结构的地震破坏模式以及破坏准则等方面的内容。

4实际地震动作用下混凝土高层建筑结构地震破坏准则

地震动作为一种荷载作用，十分的复杂，它包括很多方面的内容，比如水平、垂直以及扭转地震动分量，并且，如果是不同的震级、不同的震中距和不同的场地条件，那么在场地的地震动中，就会形成不同的地震分量比例。因为不同的地震动分量作用，有着不同的高层建筑结构破坏模式，在实际地震动作用下，高层建筑结构呈现的破坏模式是复合的，那么也应该坚持复合的原则来研究相应的地震破坏准则。在通常情况下，实际地震动作用的时候，主要依据这些步骤来研究混凝土高层建筑结构地震破坏准则：

在大量地震动记录的基础上，将地震动场的概念引入进来，然后在不同的条件下，比如震级不同、震中距不同以及场地条件不同等等，建立不同的水平地震动、竖向地震动以及扭转地震动分量的确定方法，并且研究各种地震动分量的相关性，从而将各种地震动分类相关性的合理规律给准确的得出来。

在实际地震动作用下，要想建立混凝土高层建筑结构地震破坏模式和准则，就需要依据双向水平地震作用下结构破坏模式及准则、竖向地震动作用下结构破坏模式及准则和扭转地震动作用下结构破坏模式准则来进行。

可以通过一些相关的试验，比如少量浓缩比模型试验、拟动力试验等等，通过这些数据结果，结合一些整体结构抗震非线性计算机仿真分析，来对各种结构地震破坏准则的参数进行校检和确定，并且仔细的论证它的可靠性。

5对结构地震破坏准则的思考

结构的地震破坏总是关系着作用于结构的地震波和结构自身的特性，在描述地震动特性的时候，可以采用三个要素来进行，分别是振幅、频谱以及持时等。其中，结构的最大反应会直接受到振幅和频谱的影响，而结构的累积损伤则会受到持时的影响。单参数地震破坏准则考虑结构的最大反映的首次超越，这种计算模型十分的简单和方便，因此目前应用的比较广泛；但是，它忽略掉了持时这个因素，所以结构的破坏过程不能够被有效的反应出来。试验结果已经证实了结构的最大反应和累积损伤是互相影响的。

结语

宏观上看地震作用是地震中城市建筑破坏的主要原因，但每个建筑破坏原因的详细分析还需从房屋结构和是否有抗震设计来考虑；为提高结构的抗震防灾能力，应严格执行行政法规和技术标准，并体现在选址、规划、设计、管理和使用等全过程；还应采用成熟的高新技术以提高结构的防震减灾能力，降低工程造价和提高结构防震能力的效果。

参考文献

[1]张瀑，鲁兆红.混凝土结构地震损伤程度判定方法的探讨[J].建筑结构，2010，2（2）：123-125.

[2]荣维生.带板式转换高层建筑混凝土结构抗震性能研究[J].中国建筑科学研究院，2004，2（1）：34-37.