台湾地震分析及计算举例

1、台湾9.21地震建筑震害分析

————建筑抗震基本要求

1．地震实际烈度高于设防烈度

按台湾地区当时的地震区划图，位于震中的南投县和台中县属二区，其对应加速度峰值相当于我国地震区划烈度8度。而实际等震线表示PGA已经达到9~10度，在日月潭和名间乡新街国小测得最大加速度分别高达11 度，远高于区划的设防烈度。

2．建设场地特性影响

（1）断层影响：断层两侧六公里地区内建筑物受损分布密集，占总数的60％。（2）液化现象严重：员林白果山麓、大里市区和台中港最严重，原因是场地土层中含饱和粉沙土、地下水位高或系人工填海造地。

（3）盆地效应：台北地区距震中150KM ，地震烈度相当8-9度，有300多栋建筑物损坏；埔里镇距震中20KM ，烈度相当与10～11度，建筑损坏严重；破坏均由于场地特征周期与建筑结构周期相近，在地震波长周期分量作用下产生共振所导致。

（4）软弱地沉陷：邻近河川和故河道地区，如台中港码头的破坏。

3 建筑结构（人为因素）问题

（1）规划设计问题

在破坏的房屋建筑中，1974年以前建造者占40％，1975～1982年建造者占20％。这是因为台湾的建筑耐震设计规范是于1974年参考美国UBC规范修订并于1982年大幅度修正后颁布的，在此之前缺乏专门的抗震设计与施工法规，大部分木、砖、土坯结构、低层老旧砖砌体房屋和钢筋混凝土结构不抗震。在结构抗震设计方面，存在以下一些问题：

（a ）结构体系不良：平、立面不规则、高宽比太大、软弱楼层存在，使水平剪力的传递与分布不均匀；

（b）含薄弱层结构：底楼为骑楼或挑高，店面大开间用于商业用途，办公楼底层挑高成开放空间，墙体不落地或被拆除、地下室抽梁抽柱形成停车场或休闲设施。墙体总量较上部楼层少，破坏总数占25％；

（c）柱数量太少，结构体系的冗余度不足，个别柱破坏导致结构整体倒塌；（d)柱断面过小：有些新建低层钢筋混凝土建筑为了美观将柱子宽度缩至墙体厚度（异型柱）；

(e)柱配筋问题：主筋排列太密，混凝土握裹力不够；主筋搭接在同一标高处，形成薄弱截面：柱中预埋管管径过大或偏心，导致柱有效断面减小；

（f）短柱效应集中表现在学校建筑中由于纵墙，开窗，窗台将柱下部约束，使柱原有的抗弯有效长度变短：或填充墙不到顶，对柱子起约束作用形成短柱；（g）商住和学校建筑底层纵向（平行于骑楼或走廊方向）墙量太少，成为软弱层；二层以上采用悬臂楼层或外走廊(学校)，当楼层较多时重心不稳，地震时倾覆或破坏一层的墙、柱；

（h）地下室为了增加停车位或车道布置，取消部分上层剪力墙或核心筒墙体，地下形成薄弱层；

（i）地震时相邻建筑物相互碰撞，造成破坏。

（2）施工质量问题

（a)不按图施工：柱子主筋搭接长度不够、在梁柱接头处搭接（应在楼层中间）、搭接高度没错开、节点处箍筋对混凝土约束不够）

（b)梁柱端部箍筋弯钩没达到135度，且间距太大（200～300），甚至未配箍筋；（c)钢筋保护层厚度太小，握裹力不够，混凝土裂缝过宽，钢筋锈蚀；

（d)钢筋保护层厚度过大，使柱核心区面积减小，承载力和延性严重折减；（e）混凝土中混有杂物、振捣时加水或时间太长己初凝仍然使用：

（f）楼梯没用钢筋或小梁与墙体连接，地震时断裂，影响逃生；

（g）饰面板材没采用挂钩，采用直接粘贴方式；

（h）挡土墙与主体结构之间距离太近，挡土墙滑移导致结构开裂。

（3）使用管理问题

（a ）装修工程擅自拆墙，甚至破坏梁、柱，改变结构体系，形成软弱层（如住宅变为营业场所等）；

（b ）违法违规进行不当的增层、扩建，增加原有建筑物的梁、柱和基础的负担，或产生偏心，而原结构没有同时加固；

（c ）维护知识和文件不全，造成紧急救难及补强修复的困难。

2、全部消除地基液化沉陷措施：

1、桩基，桩端伸入稳定土层内一定深度。

2、深基础，基底位于稳定土层内一定深度。

3、加密法、振冲法等进行处理，处理到液化土层的下界面，并进行标准贯入锤击数判别为非液化土。

4、用非液化土全部替换液化土层。

5、处理到基础边缘外一定宽度。

3、部分消除地基液化沉陷措施：

1、加密法、振冲法或换土等方法进行处理，处理到液化土层的一定深度。

2、地基处理后的液化指数应小于5。

3、处理到基础边缘一定宽度。

4、加强上部结构和基础的措施：

1、选择合理的基础埋置深度，调整基础底面以减小

偏心。

2、加强基础的整体性和刚度。

3、减轻上部结构的重量和荷载。

4、增强上部结构整体刚度和均匀性、对称性，合理

设置沉降缝，避免采用对沉降不均匀敏感的结构形式。

5、管道穿墙，要留有足够的沉降量或采用柔性接头。

5、可不进行桩基础抗震设计的建筑

1、砌体房屋

2、上部结构可不进行抗震验算的建筑

3、设防烈度7、8度时的下列建筑：

（1）、一般单层厂房和单层空旷建筑

（2）、不超过8层和高度不超过25m的一般民用框架建筑（3）、基础荷载与上述建筑相当的多层框架厂房

钢筋混凝土结构房屋的破坏形式

1、框架柱（柱端弯剪破坏；柱身剪切破坏；角柱破坏；短柱破坏；柱牛腿破坏）。

2、抗弯、抗剪承载力不足，箍筋太稀，对混凝土约束差，在压、弯、剪作用下，达到极限承载力。

3、框架梁（梁端垂直和交叉裂缝）。

4、纵向钢筋屈服，此时剪力增加超过承载力。

5、梁柱节点（斜裂缝；交叉裂缝；梁筋锚固破坏）。

6、受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不足，施工质量没有保证。

7、填充墙受剪承载力低，变形能力低，墙体与框架缺乏有效拉结，易发生剪切破坏，导致散落。

8、剪力墙连梁剪切破坏，由于连梁跨度小，高度大，在反复荷载作用下形成X 形裂缝。