高层建筑扭转破坏原因与结构设计

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：如果结构本身刚度不均匀，将加剧扭转作用。1）1978年日本宫成冲地震，有两幢3层钢筋混凝土结构的破坏是扭转破坏的典型情况。图4-18 宫成冲3层结构的平面和剖面a）平面 b）剖面2）唐山地震中，天津754厂厂房也遭到严重破坏。

地震造成的建筑物扭转破坏实例很多，4.3节介绍的马那瓜中央银行的破坏，以及4.4节介绍的美国Imperial County Services Building的破坏，都有较大的扭转现象。地震本身是多方向的，存在扭转分量，而目前尚未见实测资料，也无法计算。如果结构本身刚度不均匀，将加剧扭转作用。扭转是导致结构破坏的重要原因，由于无法预见和计算，减小结构的质量不均匀和刚度不均匀、加强结构的抗扭刚度和抗扭能力成为减少震害的重要措施，也是结构设计中十分重要的设计概念。

1）1978年日本宫成冲地震，有两幢3层钢筋混凝土结构的破坏是扭转破坏的典型情况。这两幢建筑十分相象，图4-18是其中一幢楼的平面，楼梯间布置在建筑物一端，用实心的剪力墙围成筒，刚度很大，另一端只有柱子，刚度很小，显然其平面的刚度不均匀，地震作用下房屋破坏如图4-19所示，没有剪力墙的一端柱子塌落，楼板塌下。

图4-18 宫成冲3层结构的平面和剖面

a）平面 b）剖面

2）唐山地震中，天津754厂厂房也遭到严重破坏。厂房平面如图4-20a，厂房中间由温度缝将厂房分成两个独立结构单元，每个单元的一端由砖砌体做成的多层生活间，生活间与中间的单层厂房刚性连接，造成每个独立结构单元两端质量和刚度相差悬殊。地震作用下厂房产生了很大扭转，厂房内钢筋混凝土柱出现典型的交叉裂缝，地震后厂房全部拆除。

图4-19 宫成冲3层房屋破坏

a）房屋一端塌落 b）破坏的角柱

图4-20 天津754厂厂房平面和破坏

a）厂房平面图 b）厂房钢筋混凝土柱的交叉裂缝

3）Olive-View医院的精神病诊疗所，在1972年美国圣非南多地震中与Ol-ive-View医院主楼同时遭到严重破坏（在下一节将介绍Olive-View医院主楼的震害），由图4-22中可见到这个精神病诊疗所的位置和平面图，这幢建筑只有二层，但是结构布置复杂，第1层和第2层的平面布置不同，使结构的框架方向改变，有些柱子上、下错位，有些柱子上、下的形状和长边方向改变，还有布置深梁后形成的短柱。1972年地震时底层柱全部折断，上层整体塌落在1层的废墟地面上（图4-21）。地震后观测，第二层房屋向南移动了5ft，并反时针转动了2°。这个现象一方面说明结构本身的弱点，同时由第2层楼的整体扭转可见地震扭转的力量是十分巨大的。

图4-21 震后的Olive-View医院精神病诊疗所

图4-22 Olive-View医院平面图及主楼剖面图

a）三幢严重破坏的建筑平面图 b）主楼剖面图

高层建筑扭转破坏原因与结构设计

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