第十四届世界地震工程国际会议论文集6

第42卷 第5期2023年 9月 地质科技通报B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yV o l .42 N o .5S e p .2023殷鹏程,孙义贤,庞于涛,等.考虑温度效应下冻土层对桥梁结构地震响应的影响[J ].地质科技通报,2023,42(5):27-35.Y i n P e n g c h e n g ,S u n Y i x i a n ,P a n g Y u t a o ,e t a l .I n f l u e n c e o f f r o z e n s o i l o n t h e s e i s m i c r e s p o n s e s o f b r i d g e s t r u c t u r e s c o n s i d e r i n gt h e e f f e c t o f t e m p e r a t u r e [J ].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2023,42(5):27-35.基金项目:国家自然科学基金项目(51708527)作者简介:殷鹏程(1983 ),男,高级工程师,主要从事桥梁工程方面工作㊂E -m a i l :p c yi n 0609@163.c o m 通信作者:庞于涛(1988 ),男,副教授,主要从事桥梁抗震方面工作㊂E -m a i l :p a n g y u t a o @c u g.e d u .c n ©E d i t o r i a l O f f i c e o f B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y .T h i s i s a n o pe n a c c e s s a r t i c l e u n d e r t h e C C B Y -N C -N D l i c e n s e .考虑温度效应下冻土层对桥梁结构地震响应的影响殷鹏程1,孙义贤2,庞于涛2,王晓伟3,朱维元2(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063;2.中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;3.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092)摘 要:近年来冻土区实际桥梁结构的震害已经表明,冻土的存在会增加桥梁基础的土体侧向刚度,可能会使桥梁结构出现更为严重的地震损伤,然而目前缺乏关于地震作用下冻土桥梁结构的冻土-桩相互作用效应以及相应地震响应规律的研究㊂基于所提出的高效非线性数值模型来考虑地震作用下的冻土-桩基础相互作用效应,推导了冻土深度与地表温度的关系,给出了冻土层的p -y 弹簧非线性数值模拟方法,并选择了多条地震实测记录,研究了地震作用下不同冻土深度对规则桥梁墩柱以及支座地震响应的影响规律㊂结果表明,本研究所采用的高效非线性数值模型较好地模拟了冻土下桥梁结构的抗震性能,且所建立的冻土p -y 弹簧曲线具有很好的准确性㊂当峰值加速度(P G A )较小时,冻土对于桥墩墩底曲率的增幅达20%,而当P G A 较大时,冻土可增加桥墩曲率响应(达185%),使桥墩更易进入屈服㊂当冻土深度较小(温度等于-5ħ)时,支座位移有较大的增加,增加了地震作用下主梁的落梁风险,且冻土可使地震作用下结构体系的最不利部位发生转移㊂研究结果可为我国冻土桥梁结构的抗震性能与相应的抗震设计方法研究提供必要的理论基础与数据支持,这一基础性工作对于推动我国冻土区桥梁工程防灾减灾的发展与工程应用具有重要意义㊂关键词:季节性冻土;桥梁结构;数值模拟;地震响应;温度效应2022-09-06收稿;2023-02-06修回;2023-02-13接受中图分类号:U 445.7+5 文章编号:2096-8523(2023)05-0027-09d o i :10.19509/j .c n k i .d z k q.t b 20220505 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):I n f l u e n c e o f f r o z e n s o i l o n t h e s e i s m i c r e s p o n s e s o f b r i d ge s t r u c t u r e s c o n s i d e r i n g t h e ef f e c t o f t e m pe r a t u r e Y i n P e n g c h e n g 1,S u n Y i x i a n 2,P a n g Y u t a o 2,W a n g X i a o w e i 3,Z h u W e i yu a n 2(1.C h i n a R a i l w a y S i y u a n S u r v v e y a n d D e s i g n G r o u p C o .,L t d .,W u h a n 430063,C h i n a ;2.F a c u l t y o f E n g i n e e r i n g ,C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s (W u h a n ),W u h a n 430074,C h i n a ;3.S t a t e K e yL a b o r a t o r y f o r D i s a s t e r R e d u c t i o n i n C i v i l E n g i n e e r i n g ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i 200092,C h i n a )A b s t r a c t :[O b je c t i v e ]R e c e n t l y ,t h e s e i s m i c d a m a g e of a n a c t u a l b r i dg e s t r u c t u r e i n a f r o z e n s o i l a r e ah a s s h o w n t h a t t h e p r e s e n c e o f f r o z e n s oi l w i l l i n c r e a s e t h e l a t e r a l s t i f f n e s s o f t h e b r i d ge f o u n d a t i o n ,w h i c h m a y c a u s e m o r e s e r i o u s s e i s m i c d a m a g e t o t h e b r i d ge s t r u c t u r e ,b u t t h e r e i s a l a c k of r e s e a r c h o n t h e f r o -z e n s o i l -p i l e i n t e r a c t i o n e f f e c t o f f r o z e n s o i l b r i dg e s t r u c t u r e s u n d e r s e i s m i c l o a d i n g s a n d th e c o r r e s p o n di n gs e i s m i c r e s p o n s e s .[M e t h o d s ]T h e p r e s e n t p a p e r p r o po s e d e f f i c i e n t n o n l i n e a r n u m e r i c a l m o d e l s t o c o n s i d e r t h e e f f e c t o f t h e f r o z e n s o i l -p i l e i n t e r a c t i o n o n t h e s e i s m i c r e s p o n s e s o f s t r u c t u r e s .F i r s t ,t h e r e l a t i o n s h i pCopyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年b e t w e e n t h e d e p t h o f f r o z e n s o i l a n d s u r f a c e t e m p e r a t u r e w a s c o n s t r u c t e d.T h e n,t h e p-y s p r i n g m o d e l l i n g a p p r o a c h w a s p r e s e n t e d t o s i m u l a t e t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f f r o z e n s o i l.S e v e r a l a s-r e c o r d e d g r o u n d m o t i o n s w e r e s e l e c t e d a s t h e s e i s m i c i n p u t.T h e s e i s m i c r e s p o n s e s o f p i e r s a n d b e a r i n g s o f r e g u l a r b r i d g e s w i t h d i f-f e r e n t d e p t h s o f f r o z e n s o i l u n d e r s e i s m i c l o a d i n g s w e r e i n v e s t i g a t e d.[R e s u l t s]T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e p r o p o s e d e f f i c i e n t n o n l i n e a r n u m e r i c a l m o d e l c a n b e a d o p t e d t o m o d e l t h e s e i s m i c b e h a v i o r o f b r i d g e s c o n-s i d e r i n g f r o z e n s o i l.A n d t h e p r o p o s e d p-y c u r v e s f o r f r o z e n s o i l c a n a c c u r a t e l y p r e d i c t t h e p-y r e l a t i o n s h i p f r o m t h e e x i s t i n g t e s t s.W h e n t h e P G A i s r e l a t i v e l y s m a l l,t h e p i e r c u r v a t u r e i n c r e a s e s s l i g h t l y;b y c o n-t r a s t,i n t h e c a s e o f l a r g e P G A,f r o z e n s o i l c a n s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e t h e c u r v a t u r e d e m a n d s,w h i c h c a n m a k e t h e p i e r e n t e r i n t o t h e i n e l a s t i c b e h a v i o r.W h e n t h e d e p t h o f f r o z e n s o i l i s s m a l l(t h e t e m p e r a t u r e i s -5ħ),t h e b e a r i n g d i s p l a c e m e n t i n c r e a s e s s i g n i f i c a n t l y,w h i c h i n c r e a s e s t h e p r o b a b i l i t y o f u n s e a t i n g u n-d e r s e i s m i c l o a d i n g s.M o r e o v e r,f r o z e n s o i l c a n t r a n s f e r t o t h e a d v e r s e l o c a t i o n s o f s t r u c t u r a l s y s t e m s u n-d e r s e i s m i c l o a d i n g s.[C o n c l u s i o n]T h e r e f o r e,t h e c o n c l u s i o n s o f t h i s p a p e r c a n p r o v i d e t h e n e c e s s a r y t h e o-r e t i c a l b a s i s a n d d a t a s u p p o r t f o r s t u d y i n g t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e a n d c o r r e s p o n d i n g s e i s m i c d e s i g n m e t h-o d s o f f r o z e n s o i l b r i d g e s t r u c t u r e s i n C h i n a,w h i c h i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r p r o m o t i n g t h e d e v e l o p m e n t a n d e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n o f d i s a s t e r p r e v e n t i o n a n d m i t i g a t i o n o f b r i d g e e n g i n e e r i n g i n f r o z e n s o i l a r e a s i n C h i n a.K e y w o r d s:s e a s o n a l f r o z e n s o i l;b r i d g e s t r u c t u r e;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n;s e i s m i c r e s p o n s e s;t e m p e r a t u r e e f f e c tR e c e i v e d:2022-09-06;R e v i s e d:2023-02-06;A c c e p t e d:2023-02-13冻土一般分为季节性冻土与常年冻土两类,在我国多数地区广泛存在㊂由于我国地域广阔,北部与西部很多地区四季变化的温度都在20~-40ħ之间,因而在我国季节性冻土分布尤为广泛㊂此外,北部与西部多数冻土地区还位于地震高烈度区域[1]㊂近年来,世界范围内多次强震发生于冬季,比如1964年发生在A l a s k a的P r i n c e W i l l i a m S o u n d 地震(震级为9.2级),1995年的K o b e地震(震级为6.9级)以及2001年的N i s q u a l l y地震(震级为6.8级)㊂这些地震说明桥梁结构极有可能在低温环境下遭受过强震作用㊂在强震作用下,桥梁结构由于低温环境与冻土作用,更易出现地震损伤[2-3]㊂目前关于地震的研究应用[4-6]虽多,但对于冻土区桥梁结构抗震性能的研究较少,在高烈度地区,地震作用控制着桥梁结构的设计,因而有必要研究在地震作用下季节性冻土对桥梁结构抗震性能的影响㊂尽管目前在规范中桥梁抗震设计方法并没有明确低温环境下季节性冻土的影响,但近年来的很多研究[7-11]已经表明冻土可以改变土体的动力本构关系,因而对于桥梁下部结构有着不可忽略的影响㊂S h e l m a n等[9]通过试验研究了冻土的p-y本构曲线,并基于拟静力推导方法对桥梁深基础的性能进行了研究㊂Y a n g等[7]研究了美国A l a s k a季节性冻土的力学特性,并给出了模拟季节性冻土p-y本构的具体参数取值㊂G u等[11]给出了研究嵌固于冻土中的钢管混凝土桩的非线性地震响应的三维有限元模拟方法,并基于直接积分法进行了敏感性分析㊂总的来说,这些研究基本都采用三维实体有限元或者非线性W i n k l e r地基模型来模拟冻土-桥梁结构相互作用㊂尽管三维精细化模型比基于p-y本构的方法更为准确,但多条波的非线性时程动力分析所需的时间巨大,不利于其应用于实际桥梁的抗震设计中㊂三维精细化有限元模型在模拟钢筋混凝土墩柱的动力弹塑性行为时收敛性不好,且计算效率较低㊂另外,目前关于地震作用下冻土对桥梁结构动力响应影响规律的研究还较少,冻土下桥梁结构地震响应的变化规律可以指导我国寒区桥梁结构的抗震设计,对于桥梁结构的抗震安全性有着重要的影响㊂本研究基于p-y方法建立高效数值模型来考虑桥梁结构的土-桩相互作用㊂该模型采用O p e n S e e s软件给出了冻土层的p-y模拟方法,并建立基于一维p-y弹簧㊁二维土体及三维墩柱的非线性数值有限元模型,能够较有效地模拟冻土-桩相互作用㊂基于该数值模型,本研究选择多条地震实测记录,以研究地震作用下不同冻土深度对规则桥梁墩柱以及支座响应的影响规律,旨在为冻土地区桥梁结构的抗震设计提供理论基础与数据储备㊂1桥梁非线性数值分析模型1.1桥墩与支座模拟为了研究冻土对于桥梁结构地震响应的影响规律,本研究选取了典型桥梁桩柱式基础进行研究㊂82Copyright©博看网. All Rights Reserved.第5期殷鹏程等:考虑温度效应下冻土层对桥梁结构地震响应的影响该桩柱式桥墩高6.5m ,墩身为圆形截面,直径1.5m ,桩身截面与墩身截面一致,桩身长14m ㊂上部结构为3车道箱梁,宽11m ㊂箱梁与墩柱之间为板式橡胶支座㊂桩基位于6m 深的松砂以及14m 深的密砂中㊂图1给出了桥梁结构的示意图以及相应尺寸,可以看出,规则桥梁每跨结构的材料属性与尺寸均相同,因而本研究截取了其中的一个墩进行分析,从而提高其分析效率㊂图1 桥梁结构的示意图以及相应尺寸(D .桥墩圆形截面直径;φB .桩基砂粒体积分数)F i g .1 S c h e m a t i c o f t h e c o n s i d e r e d b r i d g e s t r u c t u r e a n d t h e c o r r e s p o n d i n g di m e n s i o n s 本研究基于O p e n S e e s 软件建立上述规则桥梁结构的有限元模型,该模型基于一维p -y 弹簧连接二维土体以及三维墩柱,能够很好地模拟土-桩相互作用[12-14],如图2所示㊂在该非线性有限元模型中,桥梁上部结构在模拟中不考虑刚度的影响,而直接采用集中质量进行模拟[15]㊂下部墩柱以及桩基采用基于位移的非线性纤维梁柱单元进行模拟㊂考虑到单位划分对于曲率反映的影响,本研究采用0.5m 一个单元,并在每个纤维单元中采用5个积分点,从而保证模拟数值结果的准确性㊂在纤维梁单元中,结构截面被划分成300个纤维,每个纤维使用了不同的单轴本构模型来模拟钢筋混凝土结构㊂混凝土模型采用C o n c r e t e 02模型,考虑了混凝土拉力与应力软化效应,核心混凝土抗压强度为34M P a ,而钢筋则采用S t e e l 02模型,屈服强度为400M P a ,弹性模量为200G P a ㊂图3给出了不同材料本构模型以及相应取值㊂板式橡胶支座采用双线性模型进行模拟,橡胶的初始刚度由支座面积㊁剪切模量以及支座高度计算确定[16],具体如下:K l =10G At h(1)式中:K l 为初始刚度;t h 为支座高度;G 为支座剪切模量;A 为支座水平面积㊂由于低温环境下橡胶会变硬,从而导致其剪切模量上升㊂根据现行规范,板式橡胶支座在不同地表温度(T s )下剪切模量的具体取值如下:①当T s>-100ħ时,G =2.0ˑ103k N /m ;②当T s >-25ħ时,G =1.5ˑ103k N /m ;③当T s >-10ħ时,G =1.2ˑ103k N /m ;④当T s >0ħ时,G =1.0ˑ103k N /m㊂图2 基于p -y 弹簧的桥梁桩柱式基础高效有限元模型F i g.2 E f f i c i e n t f i n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e p i l e s h a f t f o u n d a t i o n b a s e d o n t h e p -y s p r i n gs 1.2地震波与动力分析为了进行非线性动力时程分析,本研究从P E E R 强震数据库中选取了7条地震动时程记录,具体信息如表1㊂从表1中可以看出,所选取的地震记录震级从6.5~7.3级不等,且地震动强度(峰值加速度(P G A )以及峰值速度(P G V ))均在合理的范围内㊂从图4中可以看到,当P G A 小于0.8g 时,最大的放缩系数小于4.0,因而不会出现地震记录的失真问题,以便后续分析进行地震波调幅㊂当各条波调幅至0.4g 时,各条波的加速度与位移谱由图4给出,可以看出,对于本文所考虑的结构一阶周期位移加速度反应谱下降段,随着自振周期的增加,92Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年图3 纤维单元中钢筋和混凝土力学本构模型F i g .3 S t r e s s -s t r a i n r e l a t i o n s h i p of s t e e l a n d c o n c r e t e i n f i b e r e l e m e n t s 表1 选取的7条地震动时程信息T a b l e 1 I n f o r m a t i o n o n t h e s e v e n s e l e c t e d g r o u n d m o t i o n r e c o r d s序号地震名称年份震级测站P G A /gP G V /(c m ㊃s -1)E 1E 2E 3E 4E 5E 6E 7I m p e r i a l v a l l e y-0619796.5S u pe r s i t i o n h i l l 19876.6L o m a P r i e t a 19897.0L a n d e r s19927.3B r a w l e y A i r po r t 0.2272.98E C C o u n t y C e n t e r F F 0.2053.17E l C e n t r o I m p.C o .C e n t 0.3332.85P a r a c h u t e T e s t S i t e0.2744.58G i l r o y -G a v i l a n C o l l .0.4637.97G i l r o y A r r a y #10.3746.37G i l r o y A r r a y #30.3258.33图4 所选取地震波的反应谱:加速度谱(a )和位移谱(b)F i g .4 R e s p o n s e s p e c t r a o f s e l e c t e d g r o u n d m o t i o n s :a c c e l e r a t i o n s p e c t r a (a )a n d d i s p l a c e m e n t s pe c t r a (b )加速度反应会逐渐减小,而位移反应则会逐渐增大,且选取的7条地震动记录的均值反应谱形状与规范目标谱形状类似,可用于非线性动力时程分析㊂在非线性时程分析中,采用瑞利阻尼,阻尼比为5%,地震波为横桥向输入,基于牛顿迭代算法,并采用基于位移的收敛准则㊂2 冻土参数以及数值模拟2.1冻土深度与冻土参数取值为了研究冻土深度对于桥梁抗震性能的影响,首先需要研究不同温度下冻土深度的大致范围㊂表2给出了不同文献所调查的不同地区的季节性冻土深度H f 与地表温度T s 的关系,可以看出,地表温度与冻土深度比值T s /H f 的均值为-10.66㊂为了方便后续的分析研究,本研究采用近似的T s /H f 比值-10来体现地表温度与冻土深度的关系㊂从现有文献看,我国北部与西部的季节性冻土深度一般为0.5~2.0m ㊂因而本研究考虑了4个冻土工况,分别为:①当T s =-20ħ时,H f =2.0m ;②当T s =-15ħ时,H f =1.5m ;③当T s =-10ħ时,H f=1.0m ;④当T s =-5ħ时,H f =0.5m ㊂另外,需要注意的是,冻土层中温度是不同的,本研究假设温度从地表开始线性增加到冻土层底(该处温度为0ħ)㊂为了体现冻土参数与温度之间的关系,本研究根据文献[10]将冻土的剪切模量G f 与冻土层温度03Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第5期殷鹏程等:考虑温度效应下冻土层对桥梁结构地震响应的影响T 联系在一起,具体如下:v s =-50T +890(2)G f =ρf v 2s (3)式中:v s 为冻土的剪切波速;ρf 为土体密度,本研究取1.9g /c m 3㊂冻土的其他力学参数可由以上两个参数确定㊂表2 不同地区的季节性冻土深度H f 与地表温度T s 的关系T a b l e 2 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n s e a s o n a l f r o z e n s o i l d e pt h H f a n d s u r f a c e t e m pe r a t u r e T s 资料来源地表温度T s/ħ冻土深度H f /mT s /H f文献[10]-8.02.38-3.36文献[11]-15.81.45-10.90文献[1]-7.00.46-15.21文献[1]-10.00.76-13.16均值-10.662.2冻土数值模拟在本研究中,土体采用二维四节点实体剪切梁单元进行模拟,该单元可以模拟在动力往复荷载下材料的流固耦合响应㊂冻土与砂土分别采用O pe n S e e s 软件中的P I MY 与P D MY 本构模型进行模拟㊂二维土体与梁柱之间采用p -y ,t -z 以及q -z 弹簧进行连接㊂为了保证土体与梁柱之间的网格一致性,土体单元高0.5m ,且土弹簧的间距也为0.5m ㊂当环境温度足够低且土体孔隙之间有足量水体时,冻土颗粒之间的空隙会被冰填满,因而冻土的力学行为在某种程度上可以类比坚硬的黏土㊂基于坚硬黏土的p -y 曲线,本研究中冻土采用如下p -y 曲线,如图5所示㊂p -y 曲线的本构方程如下:图5 本研究所采用的冻土的p -y 曲线F i g .5 S k e t c h o f t h e p r o po s e d p -y c u r v e f o r f r o z e n s o i l p =p u 2(y y m )1/3,y ɤ8y mp =p u ,y >8y m(4)式中:y m 为冻土极限强度一半时桩的挠度;p u 为冻土的极限强度㊂y m 可由下式计算:y m =k m b (5)式中:k m 为常数,即为极限强度的50%时的土体应变ε50;b 为冻土土体位移㊂根据文献[17],冻土的抗压强度(q u )可由以下公式进行计算,具体如下:q u =2.15-0.33T +0.01T 2(6)根据上述公式,本研究所建立的冻土p -y 曲线就可计算得到㊂图6给出了本研究建立的冻土p-y 曲线与现有文献[18]数据的对比,可以看出,本研究所建立的p -y 曲线能够很好地拟合试验所得到的冻土p -y 曲线,具有很好的准确性㊂另外,数值模型中非冻土土体的p -y ,t -z 以及q -z 弹簧可参考文献[14]㊂图6 本研究建立的冻土p -y 曲线与现有文献[18]数据的对比F i g .6 C o m pa r i s o nb e t w e e n t h e p -yc u r v e s f o r f r o z e n s o i l i n t h e l i t e r a t u r e [18]a nd t he r e a l i z a t i o n s i n O pe n S -e e s i n t h i s p a pe r 3 结果与讨论3.1不同冻土深度下结构动力特性的影响本研究基于上述非线性有限元模型,首先基于模态分析了不同冻土深度下桥梁结构的动力特性㊂图7给出了不同冻土深度下桥墩的周期,可以看出,不同冻土深度对不同结构周期的影响并不相同,其中冻土对于一阶侧弯振型影响最大,而对于二阶侧弯与一阶竖向振型影响均相对较小,这是由于冻土层增加了桩柱的侧向约束,使得桥墩整体的侧向刚度增大;此外,结构基本周期随着冻土深度的增加而减少,且增加量逐渐趋于平稳,比如冻土深度为0.5m 时,冻土对一阶周期的影响为7.8%,而当冻土深度为1.5m 以及2.0m 时,冻土对一阶周期的影响分别为16.5%与18.0%,影响幅度逐渐趋向稳定㊂对于常规桥梁而言,一般地震响应由第一阶振型控制,因而冻土层对桥梁结构的动力响应具有显著的影响㊂13Copyright ©博看网. All Rights Reserved.h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年图7 不同冻土深度对桥梁自振周期的影响F i g .7 E f f e c t o f f r o z e n s o i l d e pt h o n t h e v i b r a t i o n p e r i o d o f b r i d ges 图8 E 3地震波下冻土深度为0,0.5,2.0m 时的桥墩墩顶位移(a )㊁墩底剪力(b )以及墩底弯矩(c)F i g .8 T o p d i s pl a c e m e n t (a ),b o t t o m s h e a r (b )a n d m o -m e n t r e s po n s e s (c )o f p i e r s u n d e r E 3s e i s m i c w a v e w h e n t h e d e p t h o f t h e f r o z e n s o i l i s s e l e c t e d a s 0,0.5,2.0m3.2不同冻土深度下的非线性动力时程响应基于表1所给出的地震时程记录进行调幅,将P G A 缩放到0.4g 作为地震动输入,对桥梁有限元模型进行非线性时程分析㊂图8给出了E 3地震波下冻土深度分别为0,0.5,2.0m 时的桥墩墩顶位移㊁墩底剪力以及墩底弯矩,可以看出,对于位移反应来说,无冻土时桥墩墩顶位移相比有冻土时要大,这是由于冻土增加了桥墩墩底的约束,增加了桥墩侧向刚度,从而导致结构自振周期下降,如图7所示㊂由图4-b 可知,结构自振周期下降可导致结构位移的下降,因而在冻土存在下墩顶位移反应减少㊂同理,对于墩底剪力以及弯矩而言,由于冻土可以降低结构自振周期,且由图4-a 可知,结构自振周期的下降可以增加结构加速度反应,因而冻土深度的增加可以增加墩底的剪力与弯矩反应㊂3.3不同地震动强度的影响由于不同地区抗震设防烈度与地震危险性不同,因而本研究计算了不同地震动强度下冻土对于桥墩与支座响应的影响㊂图9给出了不同地震动强度与温度作用下冻土对桥墩与支座地震响应的影响,可以看出,对于曲率延性系数而言,当P G A 较小时,冻土对于桥墩曲率的增幅达20%,而当P G A 较大时,冻土增加的桥墩曲率响应达185%㊂特别有趣的是,当P G A 等于0.6g 时,在没有冻土时,桥墩并没有进入屈服,而当冻土深度增加时,桥墩不仅进入了屈服,而且曲率延性系数增加了一倍多,达到2.0以上㊂这一现象说明冻土层对于桥梁结构的抗震性能有很大影响㊂对于桥墩而言,冻土层的存在会导致桥墩损伤更容易出现㊂对于支座位移而言,当P G A 较小时,当冻土深度较小(温度等于-5ħ)时,对支座位移有较大的影响,而当冻土深度较大时(温度小于-5ħ),冻土层对于支座位移的影响不大,在冻土深度达到2.0m ,支座位移相比没有冻土层时还略微有些减小㊂当P G A 较大时,可以从图9中看出相似的规律㊂不同的是,当冻土深度较小时,支座位移有约50%的增幅,而当冻土深度较大时,支座位移仅有10%左右的影响㊂这一现象说明,冻土层较浅时,可导致桥梁上部结构在较大地震动强度下产生较大的位移需求,从而导致上部梁体落梁等情况的发生㊂从图7可以看出,冻土层的存在可以使结构的一阶周期下降,而桥墩结构的地震响应基本由第一阶振型控制㊂因而当冻土存在时,结构的位移反应会减少,而力反应会增加㊂在地震动强度较低时(P G A =0.2g ),结构反应基本在弹性范围内,由于结构的曲率延性系数是一个兼顾力与位移的物理量,这时位移的减少与弯矩的增加可使曲率反应在冻土层较薄时有一个略微的增加,随后随即下降,且呈现出先上升后下降的趋势;而当地震动强度较大时(P G A =0.6g ),结构反应位于塑性范围内,这时结构的曲率反应基本由位移决定,因而曲率反应有很大的增加,且随着冻土深度的增加,曲率反应逐渐增加(图9-a)㊂对于支座位移而言,随着冻土层加23Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第5期殷鹏程等:考虑温度效应下冻土层对桥梁结构地震响应的影响厚,由于结构周期的下降,墩顶位移逐渐减少,而支座位移增加,由于低温环境下支座的剪切模量随着温度的增加而增加,因而会出现在冻土层等于0.5 m(T=-5ħ)时,支座位移最大的现象(图9-b)㊂图9不同地震动强度与温度作用下冻土对桥墩与支座地震响应的影响:曲率延性系数(a)和支座位移(b)F i g.9 E f f e c t o f f r o z e n s o i l o n t h e s e i s m i c r e s p o n s e s o f c o l u m n s a n d b e a r i n g s a t d i f f e r e n t I M l e v e l s a n d t e m p e r-a t u r e s:c u r v a t u r e d u c t i l i t y f a c t o r(a)a n db e a r i n g d i s p l ac e m e n t(b )图10不同上部结构质量下不同冻土深度对墩底曲率延性系数(a)与支座位移响应(b)的影响F i g.10 E f f e c t o f f r o z e n s o i l o n p i e r c u r v a t u r e(a)a n d b e a r i n g d i s p l a c e m e n t(b)u n d e r d i f f e r e n t s u p e r s t r u c t u r e m a s-s e s a n d d i f f e r e n t d e p t h s3.4不同上部结构质量下支座位移的变化规律由于实际桥梁设计中,主梁质量的大小受主梁宽度㊁截面形式以及二期恒载等因素影响而差异较大㊂为考虑不同主梁质量的影响,本研究针对不同的上部梁体质量,对不同地震动下的曲率延性系数和支座位移进行了分析㊂图10给出了上部结构质量分别为100,200,300,400,500t时不同冻土深度对曲率延性系数与支座位移响应最大值的变化情况㊂需要说明的是,表1中给出的是7条地震波的平均值,且每条地震波的强度均为0.4g㊂从图10中可以看出,对于曲率延性系数与支座位移而言,其响应都随着上部结构质量的增加而增加㊂对于曲率延性系数而言,无冻土时上部结构质量所带来的结构响应的增幅较小,这是由于支座所传下来的惯性力并没有很大的改变;而当有冻土层时,曲率延性系数均随着上部结构质量的增加而增加,且上部质量较大时,有冻土层的墩柱更容易进入屈服,这是由于当温度较低时,支座的刚度增大且墩底约束更强,导致上部结构质量更容易参与到结构的动力反应中,从而导致墩底受力更大(图10-a)㊂对于支座位移而言,随着冻土层深度增加,支座位移先增大后减少㊂特别是当冻土层深度为0.5m时,在较大的上部结构质量(400t与500t)下,支座位移分别被放大了约54%与75%,极大地增加了有冻土桥梁结构的落梁风险㊂当温度不是很低时,支座的刚度增加不大,而墩底约束变强,这时墩顶位移变小,导致支座位移极大地增加㊂当温度较低且冻土层较厚时,橡胶支座的刚度也会相应增加,从而降低了地震作用下的支座位移,其甚至小于无冻土层时的支座位移(图10-b)㊂3.5不同冻土深度下墩柱最不利部位由于冻土的存在,桥梁下部结构桩顶部分土体的刚度变大,从而使得下部结构体系的最不利部位发生改变㊂图11给出了E1地震波下墩身与桩身不同部位的曲率响应图,可以看出,当没有冻土时,桩身距桩顶大约2.5倍桩径处结构出现最不利位33Copyright©博看网. All Rights Reserved.h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年图11E1地震波下墩身与桩身不同部位的曲率响应图F i g.11 C u r v a t u r e r e s p o n s e s a t d i f f e r e n t l o c a t i o n s o f b o t ht h e p i e r a n d p i l e u n d e r t h e E1s e i s m i c w a v e置,这与以前的研究结论[12-14]一致㊂而当冻土层出现时,结构最不利位置从2.5倍桩径处转移到桩顶处㊂从曲率的最大值来看,虽然最不利部位出现了转移,但墩桩体系的最大值下降了,也就是说,在没有冻土的情况下,桩基是桥梁下部结构体系中最不利构件,而有冻土时,墩底与桩顶均为最不利部位㊂对于单个构件而言,有冻土的情况确实使下部结构部分构件更容易出现地震损伤,例如对于桥墩而言,有冻土时,墩底结构响应更大,因而易于出现损伤㊂对于桥梁下部墩柱而言,需要增加截面的相应纵向配筋率来提高墩柱的抗震能力㊂对于整个下部结构体系而言,总体上地震反应是下降的,体系破坏的概率下降了㊂因而,在某种程度上来说,桥址位有冻土存在时是有利于整个下部结构抗震的㊂4结论(1)本研究所建立的高效数值模型能够模拟冻土下桥梁结构的抗震性能,且所建立的p-y曲线能够很好地拟合试验所得到的冻土p-y曲线,具有很好的准确性㊂(2)不同冻土深度对不同结构周期的影响并不相同,其中冻土对于一阶侧弯振型影响最大,而对于二阶侧弯与一阶竖向振型影响均相对较小,不仅结构基本周期随着冻土深度的增加而减少,而且增加量逐渐趋于平稳㊂(3)对于曲率延性系数而言,当P G A较小时,冻土对于桥墩曲率的增加有限,而当P G A较大时,冻土极大地增加了桥墩的曲率响应,使得桥墩更易进入屈服㊂对于支座位移而言,当冻土深度较小(温度等于-5ħ)时,支座位移有较大的增加,极大地增加了落梁风险㊂因而,在实际工程中,不仅需要增加冻土区桥梁墩柱纵筋配筋率,而且需要增加支座的位移能力㊂(4)冻土的存在可以使地震作用下结构体系的最不利部位发生转移,但对于整个下部结构体系而言,总体上结构所受地震响应是下降的,结构体系发生破坏的概率下降了,这点对于实际工程的桩基础设计是有利的㊂本研究主要针对冻土区桥梁结构的地震响应规律,主要讨论地震动不确定性的影响,下一步将会涉及冻土区桥梁结构的抗震设计方法㊂另外,本研究基本基于数值模拟方法,今后需要采用试验与数值模拟相结合的手段,将冻土的力学参数以及桥梁结构的破坏模式等进一步加以研究与分析㊂(所有作者声明不存在利益冲突)参考文献:[1] S r i t h a r a n S,S u l e i m a n M T,W h i t e D J.E f f e c t s o f s e a s o n a lf r e e z i ng o n b r i d g e c o l u m n-f o u n d a t i o n-s o i l i n t e r a c t i o n a n d th ei ri m p l i c a t i o n s[J].E a r t h q u a k e S p e c t r a,2007,23(1),199-222.[2]马巍,周国庆,牛富俊,等.青藏高原重大冻土工程的基础研究进展与展望[J].中国基础科学,2016,18(6):9-19.M a W,Z h o u G Q,N i u F J,e t a l.P r o g r e s s a n d p r o s p e c t o f t h eb a s ic r e s e a r c h o n t h e m a j o r p e r m a f r o s t p r o j e c t s i n t h e Q i n g h a i-T i b e t P l a t e a u[J].C h i n a B a s i c S c i e n c e,2016,18(6):9-19(i nC h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[3]张昊宇,黄勇,汪云龙,等.基于倾斜摄影的野马滩大桥震害位移评价[J].地震工程与工程振动,2022,42(2):89-103.Z h a n g H Y,H u a n g Y,W a n g Y L,e t a l.O b l i q u e p h o t o g r a p h y m o d e l i n g d i s p l a c e m e n t e s t i m a t i o n o f Y e m a t a n B r i d g e s[J].E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g a n d E n g i n e e r i n g V i b r a t i o n,2022,42(2):89-103(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t).[4]李永乐,陈宇,彭成山,等.地震作用下的灰坝液化特征及其动力稳定性分析:以安阳电厂为例[J].地质科技情报,2002,21(1):83-86.L i Y L,C h e n Y,P e n g C S,e t a l.L i q u e f i e d c h a r a c t e r s a n d d y-n a m i c s t a b i l i t y o f a s h d a m o f t h e A n y a n g P o w e r P l a n t u n d e r t h e a c t i o n o f e a r t h q u a k e[J].G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yI n f o r m a t i o n,2002,21(1):83-86(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b-s t r a c t)[5]付鑫,杜晓峰,官大勇,等.地震沉积学在河流-浅水三角洲沉积相研究中的应用:以渤海海域蓬莱A构造区馆陶组为例[J].地质科技通报,2021,40(3):96-108.F u X,D u X F,G u a n D Y,e t a l.A p p l i c a t i o n o f s e i s m i c s e d i m e n-t o l o g y i n r e s e r v o i r p r e d i c t i o n i n f l u v i a l t o s h a l l o w w a t e r d e l t af a c i e s:A c a s e s t u d y i n G u a n t a o F o r m a t i o n f r o m t h e P e ng l a i As t r u c t u r e a r e a i n B o h a i B a y[J].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y,2021,40(3):96-108(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s ha b s t r a c t).[6]高运,徐若时,孙文静.考虑土-结构相互作用下基岩深度对核反应堆厂房基础地震响应的影响[J].地质科技通报,2022,41(2):154-164.G a o Y,X u R S,S u n W J.I n f l u e n c e o f b e d r o c k d e p t h o n t h es e i s m i c r e s p o n s e o f a n u c l e a r r e a c t o r b u i l d i n g f o u n d a t i o n c o n-s i d e r i n g s o i l s t r u c t u r e i n t e r a c t i o n[J].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2022,41(2):154-164(i n C h i n e s e w i t h43Copyright©博看网. All Rights Reserved.第5期殷鹏程等:考虑温度效应下冻土层对桥梁结构地震响应的影响E n g l i s h a b s t r a c t).[7] Y a n g Z J,L i Q,H o r a z d o v s k y J,e t a l.P e r f o r m a n c e a n d d e s i g no f l a t e r a l l y l o a d e d p i l e s i n f r o z e n g r o u n d[J].J o u r n a l o fG e o t e c h n i c a l a n d G e o e n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g,2016,143(5):31-36[8] W o t h e r s p o o n L,S r i t h a r a n S,P e n d e r M,e t a l.I n v e s t i g a t i o n o nt h e i m p a c t o f s e a s o n a l l y f r o z e n s o i l o n s e i s m i c r e s p o n s e o fb r i d g ec o l u m n s[J].J o u r n a l o f B r id ge E n g i n e e r i n g,2010,24(5):473-481.[9] S h e l m a n A,T a n t a l l a J,S r i t h a r a n S,e t a l.C h a r a c t e r i z a t i o n o fs e a s o n a l l y f r o z e n s o i l s f o r s e i s m i c d e s i g n o f f o u n d a t i o n s[J].J o u r n a l o f G e o t e c h n i c a l a n d G e o e n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g, 2014,27(8):04014031.[10]Y a n g Z J,S t i l l B,G e X.M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f s e a s o n a l l y f r o-z e n a n d p e r m a f r o s t s o i l s a t h i g h s t r a i n r a t e[J].C o l d R e g i o n s S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2015,113:12-19.[11]G u Q,Y a n g Z,P e n g Y.P a r a m e t e r s a f f e c t i n g l a t e r a l l y l o a d e dp i l e s i n f r o z e n s o i l s b y a n e f f i c i e n t s e n s i t i v i t y a n a l y s i s m e t h o d [J].C o l d R e g i o n s S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2016,121:42-51.[12]W a n g X,S h a f i e e z a d e h A,Y e A.O p t i m a l i n t e n s i t y m e a s u r e s f o rp r o b a b i l i s t i c s e i s m i c d e m a n d m o d e l i n g o f e x t e n d e d p i l e-s h a f t-s u p p o r t e d b r i d g e s i n l i q u e f i e d a n d l a t e r a l l y s p r e a d i n g g r o u n d [J].B u l l e t i n o f E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g,2018,16(1):229-257.[13]W a n g X,P a n g Y,Y e A.P r o b a b i l i s t i c s e i s m i c r e s p o n s e a n a l y s i so f c o a s t a l h i g h w a y b r i d g e s u n d e r s c o u r a n d l i q u e f a c t i o n c o n d i-t i o n s:D o e s t h e h y d r o d y n a m i c e f f e c t m a t t e r?[J].A d v a n c e s i nB r i d g e E n g i n e e r i n g,2020,1(1):1-15.[14]W a n g X,L u o F,S u Z,e t a l.E f f i c i e n t f i n i t e-e l e m e n t m o d e l f o rs e i s m i c r e s p o n s e e s t i m a t i o n o f p i l e s a n d s o i l s i n l i q u e f i e d a n d l a t e r a l l y s p r e a d i n g g r o u n d c o n s i d e r i n g s h e a r l o c a l i z a t i o n[J].I n-t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f G e o m e c h a n i c s,2017,2:1-16. [15]庞于涛,袁万城,党新志,等.考虑材料劣变过程的桥梁地震易损性分析[J].同济大学学报:自然科学版,2013,41(3):348-354.P a n g Y T,Y u a n W C,D a n g X Z,e t a l.S t o c h a s t i c f r a g i l i t y a n a l-y s i s o f b r i d g e s w i t h a c o n s i d e r a t i o n o f m a t e r i a l d e t e r i o r a t i o n [J].J o u r n a l o f T o n g j i U n i v e r i s t y:N a t u r a l S c i e n c e,2013,41(3):348-354(i n C h i n e s e w i t h E n g l i s h a b s t r a c t). [16]P a n g Y,H e W,Z h o n g J.R i s k-b a s e d d e s i g n a n d o p t i m i z a t i o n o fs h a p e m e m o r y a l l o y r e s t r a i n e d s l i d i n g b e a r i n g s f o r h i g h w a yb r i d g e s u n d e r n e a r-f a u l t g r o u n d m o t i o n s[J].E n g i n e e r i n gS t r u c t u r e s,2021,241:112421.[17]H a y n e s F D,K a r a l i u s J A.E f f e c t o f t e m p e r a t u r e o n t h es t r e n g t h o f f r o z e n s i l t[R].H a n o v e r,N H:C R R E L R e p.N o.77-3,C o l d R e g i o n s R e s e a r c h a n d E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y,1977.[18]L i Q,Y a n g Z(J o e y).P-y a p p r o a c h f o r l a t e r a l l y l o a d e d p i l e s i nf r o z e n s i l t[J].J o u r n a l o f G e o t e c h n i c a l a n d G e o e n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g,2017,143:4017001.53Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

文章编号:１００１￣８９５６(２０２１)０１￣００７５￣１２中图分类号:Ｐ３１５.９㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀新疆农牧区民居房屋结构类型与震害特征分析①常想徳ꎬ孙静ꎬ谭明(新疆维吾尔自治区地震局ꎬ新疆乌鲁木齐８３００１１)摘要:自２０００年１月至２０１９年１２月新疆共发生５级以上破坏性地震９３次ꎬ地震灾害损失十分严重ꎮ地震中房屋震害特征及其抗震性能差异与房屋的结构形式相关ꎮ通过搜集整理新疆境内历年典型破坏性地震民居房屋震害资料及房屋调研相关资料ꎬ结合房屋震害特征ꎬ依据房屋的建造年代㊁结构形式㊁有无构造措施㊁砌筑粘结剂强度㊁施工质量及材料强度等抗震性能影响因素将新疆民居房屋结构类型分为土木－木架－石木简易结构㊁砖木结构及砖混结构３大类ꎬ并细化为１０小类ꎮ结合新疆历史破坏性地震房屋震害资料ꎬ对细化分类房屋的震害特征进行总结ꎬ分析影响各结构类型房屋抗震性能的原因ꎮ除房屋本身抗震性能因素外ꎬ场地工程地质条件㊁地震作用及其他自然灾害的累积叠加作用也是造成房屋破坏加重的主要因素ꎮ关键词:新疆农牧区民居ꎻ房屋结构类型ꎻ震害特征ｄｏｉ:１０.１６２５６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８９５６.２０２１.０１.００９㊀㊀中国是世界上大陆地震最多的国家ꎬ地震灾害损失十分严重ꎬ大量震害调查结果显示ꎬ地震造成的人员伤亡主要是由房屋倒塌造成ꎬ而经济损失的９０％以上是由建筑物毁坏所致ꎬ在农牧区ꎬ由于经济发展相对落后和居民抗震防灾知识缺乏等原因ꎬ房屋抗震能力普遍薄弱ꎬ地震时因房屋破坏而造成人员伤亡的现象更为严重[１￣３]ꎮ新疆是中国内陆地震活跃地区ꎬ也是中国地震灾害最为严重的地区之一ꎬ其特殊的区域地震构造背景ꎬ形成了新疆及其邻区地震活动频度高和强度大的特征ꎮ２０００年１月至２０１９年１２月ꎬ新疆共计发生５级以上破坏性地震９３次ꎬ其中６.０~６.９级地震１２次ꎬ７.０级以上地震３次ꎮ这些破坏性地震总计造成２９１人死亡ꎬ５３２６人受伤ꎮ由于新疆各地区经济发展水平不平衡ꎬ少数民族聚集区发展相对落后ꎬ民居建筑抗震设防水平差异问题非常突出ꎬ同时ꎬ新疆民居房屋的结构特征和设防水平也有着显著的时代特征[４]ꎮ本世纪以来ꎬ新疆农村民居由基本不设防到安居工程的稳步推进与顺利实施ꎬ在多数地区具备良好抗震性能的安居工程房屋已逐步替代了不具备抗震能力的老旧房屋ꎮ但目前ꎬ部分地区仍存在一定数量的简易结构类型的房屋ꎮ本文中通过梳理新疆历年来破坏性地震中各结构类型房屋的震害特征ꎬ分析其产生震害的原因ꎬ较全面的分析新疆农牧区民居房屋的结构类型特征及抗震性能差异ꎬ为提高农村地区的防震减灾能力ꎬ使震前清楚不同结构类型房屋的抗震薄弱环节ꎬ做到有的放矢的预防ꎬ为减轻农牧区地震灾害风险提供基础资料ꎮ第３５卷㊀第１期２０２１年㊀㊀３月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内陆地震ＩＮＬＡＮＤ㊀ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３５㊀Ｎｏ.１Ｍａｒ.㊀２０２１①收稿日期:２０２０￣０３￣０７ꎻ修回日期:２０２０￣０６￣１２.课题项目:新疆地震科学基金(２０１８０７)ꎻ中国地震局地质研究所所长基金(ＪＢ￣１９￣０６).作者简介:常想徳(１９８２~)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ２００９年毕业于新疆大学地质与勘查工程学院ꎬ主要从事工程地震研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｃｈａｎｇｘｉａｎｇｄｅ＠１６３.ｃｏｍ６７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内㊀陆㊀地㊀震㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３５卷１　新疆农牧区房屋结构类型研究现状新疆传统的农牧区房屋ꎬ大都是由当地的建筑工匠按照当地的传统习惯建造的ꎬ具有结构简单ꎬ建造样式基本一致ꎬ造价低廉ꎬ易于就地取材的特点ꎮ自实施抗震安居工程以来ꎬ受各地州㊁区市经济㊁人文及自然地理等条件的影响ꎬ新疆农牧区民居出现了许多新型的结构形式[５￣６]ꎮ新疆从２００４年开始实施的城乡抗震安居工程ꎬ是要变被动的震后救灾为震前主动积极的防御ꎬ要求新建的抗震安居房ꎬ不管是何种结构ꎬ都必须达到抗震的要求ꎬ并针对不同结构类型的农村民居制定出了详细的基本技术要求ꎬ２００６年张勇将新疆农村抗震民居房屋结构类型划分为３大类:一类为单层砖混㊁砖木结构ꎬ二类为土木结构㊁木夹板㊁木构架土坯㊁木构架柳芭夹芯房屋ꎬ三类为石木结构[７]ꎮ晋强等将新疆民居主要结构类型分为混合结构㊁墙体自承重结构及框架结构ꎬ并将砌筑材料类型分为改性的生土㊁新型石膏土坯及棉花秸秆草砖[８]ꎮ夏多田等根据承重材料的不同ꎬ将新疆村镇建筑房屋分为ꎬ土木结构房屋(分土坯墙承重ꎬ硬山搁檩房屋㊁木构架承重房屋㊁木构架承重夹土坯芯墙房屋及木板夹心结构房屋)㊁砖木结构㊁石木结构房屋㊁砖混结构房屋及其他新型结构房屋５大类[６]ꎮ张守洁等人２０１３年根据各地民居传统风俗习惯和建筑材料实际ꎬ将新建和改造民居结构类型分为砖混结构㊁砖木结构㊁木结构(包括 笆子墙 ㊁木板夹心墙)㊁石木结构㊁土木结构㊁石膏土块房等[２]ꎮ２０１３年谭明等人将新疆传统民居划分为４大类:土木结构㊁砖木结构㊁砖砌体结构及其他类ꎮ其中将土木结构细分为土坯结构㊁夯土墙结构及木构架￣土坯墙结构ꎮ其他类分为石结构㊁木结构及砖土混合结构等①ꎮ２０１３年９月至２０１５年５月间ꎬ温和平等人在全疆完成了新疆民居房屋的大范围抽样调查工作ꎮ根据调查结果ꎬ新疆除乡镇附近和城郊农村区域建设有各类建筑样式的２~３层砖砌体民居外ꎬ绝大多数区域的民居为单层结构ꎮ将民居建筑类型主要划分为土木结构㊁砖木结构㊁砖混结构及具抗震结构的砌体结构４种结构类型ꎮ并将新疆民居划分为６个典型区域:伊犁盆地区域ꎬ北天山经济带区域ꎬ克拉玛依市区域ꎬ阿勒泰区域ꎬ吐哈盆地区域ꎬ南疆及东天山区域[９]ꎮ谭明等人将新疆安居工程建设分为２个阶段[１０]ꎬ第１个阶段为２００４~２０１０年ꎬ称为 抗震安居工程 ꎬ目的是为广大群众的生命和财产安全提供基本保障ꎬ主要结构类型包括ꎬ砖混结构㊁砖木结构㊁木板夹芯结构㊁木架构￣土坯墙结构㊁石木结构㊁现浇石膏￣土坯墙结构㊁木架构￣芭子墙结构以及其他结构(木结构㊁编制木板房等)等主要８种结构形式ꎬ结构形式较多ꎬ分布不均匀ꎬ单体建筑面积相对较小ꎻ第２个阶段为２０１１年以后ꎬ在新疆自治区人民政府主导下ꎬ把民居抗震与改善农牧民生产生活条件㊁新农村建设相结合ꎬ将 抗震安居工程 更名为 安居富民工程 ꎬ根据农户宅基地大小㊁家庭人口㊁经济条件和生活习惯等实际ꎬ建造达到抗震设防要求ꎬ同时提高建房标准ꎬ确保农牧民住房面积合适(原则上每户不低于８０平方米)㊁功能设①谭明.新疆抗震安居房震害矩阵初步研究ꎬ２０１３.施齐全㊁建筑质量可靠ꎬ符合地域特色的具有实用性和耐用性的有抗震能力农牧民房屋ꎮ这不仅提升了农牧民住房的抗震性能ꎬ还满足了人民群众对更高生活品质的需求[４ꎬ１１]ꎮ在此阶段作为中国第二大牧区ꎬ新疆高位推动并实施了 定居兴牧工程 ꎬ彻底改变了牧民居无定所ꎬ实行农牧结合的方式发展畜牧业ꎬ极大改善了牧民的生活条件ꎬ促进了社会稳定和民族团结ꎬ改善了定居点局部生态环境[１２￣１３]ꎮ截止目前ꎬ新疆农牧区房屋结构类型ꎬ逐步统一为以砖木结构㊁砖混结构为主的单层房屋和以砖混结构为主的多层房屋ꎮ自２０１６年起中国地震动参数区划图全面实施后ꎬ新疆 安居富民工程 改称为 农村安居工程 ꎬ此类房屋严格按照ꎬ施工质量高㊁抗震构造措施齐全ꎬ在地震中均未造成破坏ꎮ本文中主要依据新疆近些年来破坏性地震中房屋震害程度ꎬ结合造成房屋抗震性能差异的主要因素ꎬ如砌筑方式㊁建造材料㊁墙体材料㊁建造年代㊁墙体砌筑粘结材料及有无抗震构造措施等ꎬ将新疆农牧区民居房屋结构类型划分为土木－木架－石木简易结构类㊁砖木结构类及砖混结构类ꎬ并将土木－木架－石木简易结构类房屋细分为:夯土墙类(俗称干打垒)㊁土坯墙类㊁砖土混合墙类㊁木构架类及石木结构类ꎻ将砖木结构房屋细分为:无抗震措施的泥浆砌筑的砖木结构房屋㊁无抗震措施的砂浆砌筑砖木结构房屋及有抗震措施的砖木结构房屋ꎻ将砖混结构房屋细分为:无抗震措施的砖混结构房屋和有抗震措施的砖混结构房屋ꎮ将新疆民居房屋结构类型划分为３大类１０小类ꎬ针对各小类的震害特征进行总结分析ꎮ２㊀农牧区房屋各结构类型震害特征分析根据近些年新疆部分破坏性地震中房屋的震害现象ꎬ对细化分类后的各结构类型房屋进行震害特征梳理ꎬ并分析其产生破坏的原因ꎮ２.１㊀土木－木架－石木简易结构该结构类型房屋在２００３年前广泛分布于新疆南北疆农牧区ꎬ从２００４年开展的抗震安居㊁安居富民及定居兴牧工程开展以来ꎬ具备抗震性能的房屋正逐步淘汰此类简易结构房屋ꎬ但是目前在农村及牧区仍有一定数量的该类房屋ꎮ该类房屋承重墙体多为夯土墙㊁土坯墙及块石ꎬ屋顶由木梁及苇席㊁稻草等简陋防水材料组成ꎮ房屋一般层高较低ꎬ开间及进深均较小ꎬ房屋结构是典型的脆性结构ꎮ该类房屋墙体结构的材料强度低ꎬ无任何抗震构造措施(仅少量房屋墙体间及转角处含木柱)ꎮ屋面和墙体之间缺乏有效连接ꎬ房屋结构的整体性差ꎬ房屋各构件之间的连接薄弱ꎬ在水平地震力作用下ꎬ整个屋面产生推力破坏承重外墙[８ꎬ１４￣１５]ꎮ此类土木结构房屋大多数建设年代较早ꎬ年久失修ꎬ在新疆历次破坏性地震中受灾程度最重ꎬ破坏范围也最广ꎮ将该类房屋细分为:夯土墙㊁土坯墙㊁砖土混合墙㊁木构架及石木结构５小类ꎮ２.１.１㊀夯土墙类此类夯土墙(俗称干打垒)形式房屋是将半干半湿的黏性土逐层分段夯实ꎬ纵墙搁梁ꎬ山墙搁檩ꎮ此生土类建筑的物理特征是它的导热系数小和热惰性好ꎬ因此这类房屋具有良好的隔热㊁保温和防寒性能ꎬ能实现冬暖夏凉ꎬ节约能源的效果ꎮ但其最大的缺点是怕水ꎬ因新疆地区气候干燥ꎬ降水量少ꎬ此类房屋分部较广[１６￣１７]ꎮ震害特征及分析:该类型房屋震害表现为屋顶坍塌㊁承重墙体整体或局部倒塌(图１ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ)及墙体结合部开裂等ꎮ此类型房屋多为建造时就地取材ꎬ有些房屋墙体材料为含粉砂类７７１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀常想徳等:新疆农牧区民居房屋结构类型与震害特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内㊀陆㊀地㊀震㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３５卷土ꎬ其墙体承载能力差ꎬ若未及时修缮或加固ꎬ其很容易遭受风雨侵蚀ꎬ抗震能力极差ꎮ在２０１１年尼勒克 巩留６.０级地震㊁２０１２年新源 和静６.６级地震㊁２０１４年于田７.３级地震[１８￣１９]及２０１６年阿克陶６.７级地震中此类房屋多数出现破坏ꎮ２.１.２㊀土坯墙类土坯墙类房屋ꎬ是由土坯块做墙体砌筑材料ꎬ黏土泥浆粘结砌筑而成作为承重墙体ꎬ屋架和木梁搁置在土坯墙上ꎬ屋顶上部由草泥覆盖ꎮ少数房屋屋顶有整体性较好木屋架(如阿图什市)ꎬ其房屋层高约５ｍꎬ进深约３ｍꎬ最大开间约５~６ｍꎮ该类型房屋缺少如木圈梁㊁木柱及拉结构造等抗震措施ꎬ加之部分地区房屋因雨水冲刷㊁地基变形等因素地震前已出现不同程度损坏ꎬ房屋抗震性能显著降低ꎮ此类土坯墙房屋中ꎬ存在少量的土坯墙与墙内木构架共同受力形式的房屋ꎮ房屋墙体结合部设置了木柱ꎬ且墙体中均匀设置了木拉梁与木柱相连ꎻ屋顶由木料卯接成整体后安装ꎬ屋盖整体性能较好ꎬ屋顶铺设草泥ꎬ整体结构设置了多项合理抗震措施ꎬ有效地提高了结构的整体性和抗倒塌性ꎮ震害特征及分析:土坯墙房屋震害现象主要表现为屋顶整体或局部坍塌(图１ｅ㊁ｆ)㊁承重墙体整体或局部倒塌(图１ｇ㊁ｈ)㊁承重墙体纵横墙交接处开裂㊁墙体外闪㊁墙体斜向及竖向裂缝㊁门窗洞角裂缝及洞口间墙体剪切裂缝㊁女儿墙及屋檐等非承重构件损坏等[２０￣２１]ꎮ该类房屋大多数建设年代较早ꎬ年久失修ꎮ房屋承重墙体建筑材料强度低ꎬ是典型的脆性结构ꎬ无任何抗震构造措施ꎬ屋面和墙体之间缺乏有效连接ꎬ房屋整体性很差ꎬ在水平地震力作用下ꎬ整个屋面产生推力破坏承重外墙[１４￣１５]ꎬ如在２０１５年皮山６.５级地震Ⅷ度区内的固玛镇老街多数此类结构房屋倒塌破坏(图１ｆ)ꎻ在２０１７年塔什库尔干５.５级地震中ꎬ一居民房屋(图１ｅ)屋面及墙体倒塌造成３名工人遇难ꎮ该类房屋门窗洞口上未设置过梁ꎬ或者仅放置窄细木条ꎬ搭接长度不够ꎬ不能起到过梁的作用ꎮ土坯墙体本身强度低ꎬ地震来袭ꎬ造成局部应力集中ꎬ门窗洞口上部角部墙体出现裂缝ꎻ房屋纵横墙在砌筑时未在墙体交接处咬槎搭砌ꎬ纵横墙间无可靠拉结ꎬ地震造成纵横墙体间出现贯穿裂缝或墙体局部坍塌ꎬ如在２０１６年阿克陶６.７级地震中木吉乡布拉克村村委会附近的此类房屋成片出现这种震害现象(图１ｇ㊁ｈ)ꎻ屋面檩条或大梁简单搁置于土墙墙顶(硬山搁檩)ꎬ梁下无梁垫ꎬ梁下墙体无暗柱或壁柱[２０]ꎬ在地震动作用下ꎬ梁下墙体产生应力集中现象ꎬ出现竖向裂缝ꎮ２.１.３㊀砖土混合墙类此类房屋ꎬ多为砖砌基础ꎬ前墙为砖砌ꎬ其余墙体为土坯砌筑ꎬ或内墙为土坯砌筑外墙为粘土砖砌筑(土坯墙和砖墙之间无有效可靠的连接ꎬ属于典型的砖包皮墙体)ꎬ木屋顶ꎬ硬山搁檩ꎬ或部分有整体性较好的木屋架ꎮ仅少数砖包皮房屋建造质量较好或经过抗震加固外ꎬ此类房屋因其墙体材料的差异性和结构整体性较差等因素ꎬ在地震中易发生破坏ꎮ震害特征及分析:这类房屋土坯墙和砖墙之间没有可靠的连接ꎬ在地震中外侧墙体倒塌㊁墙体上部屋檐及女儿墙塌落的现象较为普遍(图１ｉ㊁ｊ)ꎬ地震时群众撤离到屋外过程中被震落屋檐碎块砸伤也是造成人员受伤的原因之一[２２]ꎮ部分地区针对此类房屋开展了抗震加固措施ꎬ如精河县大河沿子镇的此类房屋ꎬ在２０１７年精河６.６级地震之前ꎬ在当地政府各部门的大力支持与指导下ꎬ针对此结构类型的房屋采取了墙体间增设钢筋拉结等抗震加固措施ꎬ极大提高了房屋结构的整体性ꎬ在地震中Ⅶ度区内此类房屋抗震性能表现良好ꎬ未出现墙体倒塌等现象ꎬ仅少数房屋承重墙体出现裂缝(图１ｋ㊁ｌ)ꎮ２.１.４㊀木构架类该类木构架结构房屋主要包括夹板墙(木板夹心)与笆子墙类房屋ꎮ夹板墙木架类房屋主要为２００４年之前建设的抗震类房屋ꎮ此类房屋将黏性土放在木夹板之间夯实ꎬ木夹板与梁或檩有连接ꎬ是一种简单的抗震房ꎻ笆子墙木架结构房屋为较早的抗震安居房结构形式之一ꎬ木制地圈梁㊁屋顶圈梁和木制立柱ꎬ木架主体完成后使用树条或红柳条编制成笆子作围护墙ꎬ之后再内外墙附草泥ꎬ当地俗称笆子墙ꎮ该类房屋在广大农村易于推广ꎬ其具有建造时取材便利㊁结构受力明确㊁柱与梁布设灵活㊁自重较小及结构轻质等特点ꎬ抗震性能好ꎬ墙体不易产生整体倒塌等破坏[１９ꎬ２３]ꎮ在新疆多次地震中在保护群众生命安全ꎬ减少地震灾害损失方面发挥了重要作用ꎮ但是其结构构件主要为木质结构ꎬ耐久性较差ꎬ随着时间的推移ꎬ木架结构抗震房屋使用的维护成本将逐渐上升ꎬ抗震能力也会逐渐降低[２４]ꎮ震害特征及分析:该类房屋在低烈度时墙体不易产生整体倒塌现象ꎬ一般不会造成大面积破坏ꎬ但在高烈度区这类房屋震害现象较为明显ꎬ表现为一面或两面墙体倒塌ꎬ屋盖塌落(图１ｍ㊁ｎ㊁ｏ)ꎬ墙体草泥局部或较大面积脱落(图１ｐ)ꎬ部分房屋墙体两侧草泥均脱落ꎮ此类房屋出现破坏的原因主要是木梁㊁柱各节点连接不牢固所致[２５]ꎮ在地震作用下ꎬ节点不仅要承受水平力ꎬ还要承受拉扭作用ꎬ因此节点处很容易产生拉脱㊁折榫现象ꎬ导致木构架的局部破坏或全部塌落[５]ꎮ此外ꎬ由于雨水侵蚀和木制老化等原因造成墙体整体强度下降ꎬ且草泥与笆子墙粘合度较低也是此类房屋出现破坏的主要原因[１０ꎬ１８]ꎮ同样ꎬ木板夹芯墙木构架结构房屋在早期经历过地震的检验ꎬ体现出良好的抗震性能ꎬ但随着使用年限的增加ꎬ其耐久性及舒适性方面的缺点逐渐凸现ꎮ如在２０１１年新疆阿图什 伽师交界５.８级地震中ꎬ灾区此类房屋出现严重破坏现象(图１ｐ)ꎮ２.１.５㊀石木结构类石木结构房屋主要分布在牧区ꎬ牧区居民点分布较为分散ꎬ地形主要为山间盆地ꎬ河流沟谷阶地及山间坡地等ꎬ受交通与经济条件的限制ꎬ此类房屋大多为当地居民就地取材而建ꎬ尤其在交通不便的偏远高原地区此类房屋数量较多(如阿克陶县与塔什库尔干县高原山区)ꎮ该类房屋承重墙体主要为片块石㊁卵石等天然材料由粘土砌筑而成ꎬ屋顶结构为先搭建房梁后在其上搁置短木条作为椽子ꎬ在椽子上铺设草席后覆盖房泥ꎬ此类房屋砌筑材料粘结强度较差ꎬ结构整体强度低ꎬ抗震性能较差ꎮ震害特征及分析:房屋破坏形式主要为屋顶与承重墙体整体或部分坍塌毁坏(图１ｑ㊁ｒ㊁ｓ)㊁房屋墙角塌落损坏㊁承重墙体贯穿裂缝等现象ꎮ部分片块石砌筑的房屋多采用内外墙分别砌筑方式ꎬ内外墙间缺乏有效连接(图１ｒ㊁ｔ)ꎬ房屋墙体结构自身整体性很差ꎬ同时ꎬ这类房屋多数建造年代较早ꎬ大多未及时维修加固ꎬ墙体主要由黏土做为粘结剂砌筑而成ꎬ材料强度差异极大ꎬ块石或卵石之间粘结强度极差ꎬ且部分老旧房屋屋顶房泥较厚ꎬ再加上存在施工质量差和受场地条件的影响ꎬ在地震中破坏较为严重ꎬ造成人员伤亡ꎬ如在２０１６年阿克陶６.７级地震中Ⅷ度区内的布拉克村开科阿特克居民点ꎬ地震造成该地牧民房屋及棚圈成片倒塌毁坏[２６]ꎬ造成布拉克村卡拉其居民点一此类房屋倒塌致１人死亡(图１ｓ)ꎮ２０１７年塔什库尔干５.５级地震造成８人死亡ꎬ其中致５人死亡的房屋均为此结构类型(或其墙体由土坯与石块混合砌９７１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀常想徳等:新疆农牧区民居房屋结构类型与震害特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀筑)(图１ｑ)ꎮ２.２㊀砖木结构砖木结构是以粘土砖墙作为竖向承重构件ꎬ屋顶采用木质构件ꎬ硬山搁檩或采用整体木屋架形式ꎬ屋顶铺覆草泥或在之上覆盖瓦片ꎬ该结构主要由墙体承担竖向承重㊁抗剪等要求ꎬ其竖图１㊀简易结构房屋震害照片(ａ)阿尕尔森乡阔斯阿尕什村夯土墙结构房屋㊀(ｂ)阿羌乡喀什塔什村夯土墙结构房屋㊀(ｃ)木吉乡布拉克村夯土墙结构房屋㊀(ｄ)阿热勒托别镇㊀(ｅ)塔什库尔干乡库孜滚村土坯墙结构房屋㊀(ｆ)固玛镇老街土坯墙结构房屋㊀(ｇ)木吉乡布拉克村村委会附近多数土坯墙结构房屋出现破坏㊀(ｈ)为(ｇ)图中一损坏房屋近景㊀(ｉ)大河沿子镇浩斯托干村砖土木混合结构房屋㊀(ｊ)托里镇叶里斯南也肯村砖土木混合结构房屋㊀(ｋ)大河沿子镇尕顺布拉格村砖土木混合结构房屋㊀(ｌ)为(ｋ)图房屋内部㊀(ｍ)皮西那乡央塔克村木构架结构房屋㊀(ｎ)皮西那乡阿亚格阿孜干村木构架结构房屋㊀(ｏ)奥依托格拉克镇玛力混村木构架结构房屋㊀(ｐ)西克尔库勒镇木构架结构房屋㊀(ｑ)塔什库尔干乡库孜滚村土石木结构房屋(震后清理过)㊀(ｒ)塔什库尔干乡库孜滚村土石木结构房屋㊀(ｓ)木吉乡布拉克村土石木结构房屋㊀(ｔ)木吉乡昆提别斯村土石木结构房屋Ｆｉｇ.１㊀Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｄａｍａｇｅｐｈｏｔｏｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｏｕｓｅｓ０８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内㊀陆㊀地㊀震㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３５卷向荷载相对较小ꎬ木材有较好的弹性㊁顺纹受拉及横纹抗剪能力较强ꎬ部分房屋屋架纵横向支撑连接形成空间体系ꎬ可以有效地起到抗震作用ꎬ所以砖木结构房屋在广大农村地区分布广泛[２７]ꎮ早期在经济水平相对较高的北疆地区数量较多ꎬ但随着抗震安居工程的不断实施ꎬ分布的范围日益扩大ꎬ数量也逐渐增多ꎮ本文中将砖木结构房屋细分为无抗震措施的泥浆砌筑砖木结构房屋㊁无抗震措施的砂浆砌筑砖木结构房屋及有抗震措施的砂浆砌筑砖木结构房屋ꎮ２.２.１㊀无抗震措施的泥浆砌筑砖木结构该类房屋多为居民自建ꎬ承重墙体为泥浆砌筑的砖墙且灰缝饱满度较差ꎬ此类房屋施工质量差ꎬ缺少构造柱㊁拉结筋及圈梁等抗震构造措施ꎬ多数房屋开间大ꎬ窗间墙过窄ꎬ整体抗震性能较差ꎬ在地震中破坏的比例较高ꎮ震害特征及分析:震害现象为屋顶整体或局部坍塌㊁墙体结合部倒塌㊁墙体外闪㊁墙体剪切裂缝及门窗洞口裂缝(图２ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ㊁ｅ)ꎮ造成此类破坏的原因在于房屋墙体为粉土粘结砌筑而成ꎬ墙体整体强度低ꎬ且房屋普遍较高ꎬ开间较大ꎬ窗间墙过窄ꎬ纵横墙体间无拉接㊁砌筑质量较差ꎮ２.２.２㊀无抗震措施的砂浆砌筑砖木结构该结构类型房屋同样多为居民自建房屋ꎬ承重墙体为砂浆砌筑的砖墙且灰缝饱满度较好ꎬ建造及施工质量较高ꎬ抗震性能较好ꎬ但该类型房屋多数缺少圈梁及构造柱等抗震措施ꎮ震害特征及分析:该类型房屋在地震中较少发生倒塌等严重破坏的情况ꎬ其震害现象主要为门窗洞角裂缝㊁墙体竖向与斜向裂缝㊁纵横墙交接处裂缝(图２ｆ㊁ｇ㊁ｈ㊁ｉ㊁ｊ)ꎬ这类房屋ꎬ门窗洞口上多数未设置过梁ꎬ或者过梁延伸较短ꎬ不能起到过梁的作用ꎬ部分房屋屋面梁直接置于洞口上方ꎬ或者洞口以上４５ʎ范围内ꎬ地震时造成局部应力集中ꎬ产生洞口上部角部墙体出现裂缝ꎮ屋面檩条或大梁简单搁置于砖墙墙顶(硬山搁檩)ꎬ梁下无梁垫或者垫梁ꎬ地震动作用使梁下墙体局部受集中荷载作用ꎬ产生竖向裂缝ꎮ部分房屋窗间墙过窄ꎬ在地震力作用下产生横向裂缝ꎮ房屋四角㊁纵横墙连接处未设置构造柱或在砌筑时未在墙体交接处咬槎搭砌ꎬ纵横墙间无有效拉结[２１￣２２]ꎮ如在２０１２年新源 和静６.６级地震现场调查中发现科蒙乡一处砂浆砌筑砖木结构房屋中在２０１１年尼勒克 巩留６.０级地震后在裂缝墙体上粘贴的报纸在本次地震中裂开(图２ｊ)ꎮ２.２.３㊀有抗震措施的砂浆砌筑砖木结构此类房屋建造时基础由混凝土浇筑而成ꎬ建筑材料均满足规范要求ꎬ墙体四角和内外墙交接处均设构造柱ꎬ墙体上下设圈梁ꎬ部分房屋其墙体采用空心黏土砖砌筑ꎬ质量较轻ꎬ经试验检测ꎬ墙体承载力大于普通黏土砖墙体ꎬ且空心砌块可达到保温隔热的目的ꎮ该类房屋耐久性㊁舒适性及抗震性能都更好ꎮ震害特征及分析:此类有抗震构造的砖木结构房屋在新疆绝大多数的破坏性地震中均未出现结构性破坏现象ꎬ仅在２０１５年皮山６.５级地震的极震区(９度区异常点)内少量有抗震构造措施的砖木结构民房出现严重破坏和中等破坏情况ꎬ极个别房屋出现屋顶塌落毁坏现象(图２ｋ)ꎬ其他震害现象为墙体斜向或竖向开裂㊁山墙外闪㊁横纵墙连接处开裂及屋顶水平错位等(图２ｌ)[２８]ꎮ造成破坏的主要原因为此类房屋在地震中遭受的影响烈度超过当地的抗震设防烈度ꎬ地震中很多公用房屋也出现了严重破坏的现象ꎮ在２０１７年塔什库尔干５.５级地震中此类结构房屋外表完好ꎬ房屋内部墙体仅出现轻微可见裂缝ꎬ其紧邻的石木结构房屋倒塌毁坏１８１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀常想徳等:新疆农牧区民居房屋结构类型与震害特征分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

习俗、经济等全方位的内容[1]。

建筑遗产周边环境作为建筑遗产生长的土壤，同样具有承载历史信息的特性。

同时，中国的历史建筑设计大多遵循“天人合一”的传统营建理念，通过环境表达建筑本体的建筑氛围，使历史建筑遗产与周边环境相互作用、相互融合。

在城镇化建设快速发展的背景下，尤其是经济建设欠发达地区，建筑遗产周边环境不断被城镇化发展建设用地所吞没，呈现出城市建设无序扩张的复杂态势。

因此，如何建立适宜性、协调性的建筑遗产周边环境，对其建筑遗产的历史信息进行有效的保护与利用，延续地域文脉，以适应城市发展尤为重要。

1玉虚宫建筑群本体环境概况玉虚宫建筑群位于山西省吕梁市柳林县青龙村宝宁山山腰，地处吕梁山西麓，黄河中游东岸，属西北黄土高原地带黄土丘陵沟壑区，呈梁峁沟壑地形，整个地势东高西低，三川河横贯全境。

玉虚宫作为道教宫观建筑沿用至今，整体院落空间格局保存相对完整，由玉虚宫上院和玉虚宫下院两部分组成（见图1）。

玉虚宫上院为坐南向北的二进院布局，上院建筑全部位于中轴线上，从北向南依次为上院院门、子孙乳母殿、圣母殿。

玉虚宫下院为第七批全国重点文物保护单位，位于玉虚宫上院北侧，坐南向北，由主院与西偏院组成。

主院中轴线从北向南依次为石台阶、山门、玄天殿；西偏院中轴线从北向南依次为偏院院门、药王殿（上部观音堂），西侧为弥陀殿。

其入口空间通过结合山地地形的前导空间来加强建筑群体空间的序列感，运用空间围合开放、建筑虚实对比的手法，将不同体量的建筑、院落空间连接起来，形成了层次丰富又具有整体性的山地建筑群空间。

其次，在以人为主体的动态过程中，步移景异，建筑群空间结合周边山地自然景观呈现出一种连续变化的四维空间。

整座玉虚宫掩映在青山翠柏之中，建筑群整体环境摘要 建筑遗产与其周边环境之间存在着共生发展的历史联系，建筑遗产周边环境的适宜性保护对建筑遗产的安全性、完整性及延续性具有重要意义。

本研究尝试以柳林县玉虚宫周边环境的适宜性保护为研究对象，从玉虚宫建筑群本体环境与周边环境出发，通过田野调查与资料收集，建立玉虚宫与周边环境适宜性评价体系，并对周边环境现状及问题进行分析，提出了玉虚宫周边环境适宜性保护原则与策略，以期对建筑遗产与周边环境适宜性保护起到积极的推动作用。

刊物名称核心排序类别中国安全科学学报1/.5安全科学安全与环境学报2/.5安全科学消防科学与技术3/.5安全科学工业安全与环保4/.5安全科学中国安全生产科学技术5/.5安全科学税务研究1/.13财政中国财政10/.13财政财经科学11/.13财政中国税务12/.13财政财政监督13/.13财政财政研究2/.13财政涉外税务3/.13财政税务与经济4/.13财政中央财经大学学报5/.13财政财经论丛6/.13财政当代财经7/.13财政财经研究8/.13财政财经问题研究9/.13财政测绘学报1/.8测绘学武汉大学学报(信息科学版)2/.8测绘学测绘通报3/.8测绘学测绘科学4/.8测绘学地球信息科学5/.8测绘学大地测量与地球动力学6/.8测绘学遥感学报7/.8测绘学测绘科学技术学报8/.8测绘学编辑学报1/.11出版事业中国图书评论10/.11出版事业读书11/.11出版事业中国科技期刊研究2/.11出版事业编辑之友3/.11出版事业出版发行研究4/.11出版事业中国出版5/.11出版事业科技与出版6/.11出版事业编辑学刊7/.11出版事业出版广角8/.11出版事业中国编辑9/.11出版事业课程.教材.教法1/.9初等教育/中等教育(除各学科)人民教育2/.9初等教育/中等教育(除各学科)教学与管理3/.9初等教育/中等教育(除各学科)上海教育科研4/.9初等教育/中等教育(除各学科)教育科学研究5/.9初等教育/中等教育(除各学科)教育研究与实验6/.9初等教育/中等教育(除各学科)教学月刊(中学版)7/.9初等教育/中等教育(除各学科)外国中小学教育8/.9初等教育/中等教育(除各学科)中小学管理9/.9初等教育/中等教育(除各学科)中学化学教学参考1/.2初等教育/中等教育(化学)化学教育2/.2初等教育/中等教育(化学)历史教学1/.2初等教育/中等教育(历史地理)中学地理教学参考2/.2初等教育/中等教育(历史地理)生物学教学1/.1初等教育/中等教育(生物)数学教育学报1/.2初等教育/中等教育(数学)数学通报2/.2初等教育/中等教育(数学)中小学英语教学与研究1/.2初等教育/中等教育(外语)中小学外语教学2/.2初等教育/中等教育(外语)物理教学1/.2初等教育/中等教育(物理)中学物理2/.2初等教育/中等教育(物理)中学语文教学1/.2初等教育/中等教育(语文)中学语文教学参考2/.2初等教育/中等教育(语文)中学政治教学参考1/.2初等教育/中等教育(政治)思想政治课教学2/.2初等教育/中等教育(政治)大气科学1/.10大气科学（气象学）气象科技10/.10大气科学（气象学）气象学报2/.10大气科学（气象学）高原气象3/.10大气科学（气象学）应用气象学报4/.10大气科学（气象学）气象5/.10大气科学（气象学）气候与环境研究6/.10大气科学（气象学）热带气象学报7/.10大气科学（气象学）南京气象学院学报8/.10大气科学（气象学）气象科学9/.10大气科学（气象学）档案学通讯1/.10档案学兰台世界10/.10档案学档案学研究2/.10档案学中国档案3/.10档案学档案与建设4/.10档案学浙江档案5/.10档案学山西档案6/.10档案学北京档案7/.10档案学档案管理8/.10档案学档案9/.10档案学地理学报1/.19地理学地球科学进展10/.19地理学中国历史地理论丛11/.19地理学地理与地理信息科学12/.19地理学冰川冻土13/.19地理学极地研究14/.19地理学山地学报15/.19地理学热带地理16/.19地理学湖泊科学17/.19地理学干旱区资源与环境18/.19地理学世界地理研究19/.19地理学地理研究2/.19地理学地理科学3/.19地理学人文地理4/.19地理学干旱区地理5/.19地理学中国沙漠6/.19地理学经济地理7/.19地理学地理科学进展8/.19地理学干旱区研究9/.19地理学地球物理学报1/.11地球物理学西北地震学报10/.11地球物理学水文11/.11地球物理学地震学报2/.11地球物理学中国地震3/.11地球物理学地震地质4/.11地球物理学地震5/.11地球物理学空间科学学报6/.11地球物理学地震工程与工程振动7/.11地球物理学地震研究8/.11地球物理学地球物理学进展9/.11地球物理学岩石学报1/.30地质学地质科学10/.30地质学中国地质11/.30地质学地球学报12/.30地质学现代地质13/.30地质学高校地质学报14/.30地质学吉林大学学报(地球科学版)15/.30地质学第四纪研究16/.30地质学地质通报17/.30地质学岩石矿物学杂志18/.30地质学地质与勘探19/.30地质学中国科学D辑:地球科学2/.30地质学矿物学报20/.30地质学地层学杂志21/.30地质学地质科技情报22/.30地质学大地构造与成矿学23/.30地质学水文地质工程地质24/.30地质学矿物岩石地球化学通报25/.30地质学矿物岩石26/.30地质学物探与化探27/.30地质学古地理学报28/.30地质学新疆地质29/.30地质学地质论评3/.30地质学地球与环境30/.30地质学地学前缘4/.30地质学地质学报5/.30地质学地球化学6/.30地质学地球科学7/.30地质学矿床地质8/.30地质学沉积学报9/.30地质学中国电机工程学报1/.32电工技术继电器（改名为：电力系统保护与控制）10/.32电工技术电力自动化设备11/.32电工技术电力系统及其自动化学报12/.32电工技术电力电子技术13/.32电工技术高压电器14/.32电工技术微特电机15/.32电工技术电化学16/.32电工技术电机与控制学报17/.32电工技术华北电力大学学报18/.32电工技术变压器19/.32电工技术电力系统自动化2/.32电工技术微电机20/.32电工技术电气传动21/.32电工技术磁性材料及器件22/.32电工技术电机与控制应用23/.32电工技术华东电力24/.32电工技术绝缘材料25/.32电工技术低压电器26/.32电工技术电瓷避雷器27/.32电工技术蓄电池28/.32电工技术电气应用29/.32电工技术电工技术学报3/.32电工技术大电机技术30/.32电工技术电测与仪表31/.32电工技术照明工程学报32/.32电工技术电网技术4/.32电工技术电池5/.32电工技术电源技术6/.32电工技术高电压技术7/.32电工技术电工电能新技术8/.32电工技术中国电力9/.32电工技术电影艺术1/.9电影、电视艺术当代电影2/.9电影、电视艺术世界电影3/.9电影、电视艺术北京电影学院学报4/.9电影、电视艺术电影新作5/.9电影、电视艺术中国电视6/.9电影、电视艺术中国电影市场7/.9电影、电视艺术电影文学8/.9电影、电视艺术当代电视9/.9电影、电视艺术动物学报1/.10动物学/人类学四川动物10/.10动物学/人类学昆虫学报2/.10动物学/人类学动物学研究3/.10动物学/人类学动物分类学报4/.10动物学/人类学兽类学报5/.10动物学/人类学动物学杂志6/.10动物学/人类学昆虫知识7/.10动物学/人类学昆虫分类学报8/.10动物学/人类学人类学学报9/.10动物学/人类学中华儿科杂志1/.6儿科学中国实用儿科杂志2/.6儿科学临床儿科杂志3/.6儿科学实用儿科临床杂志4/.6儿科学中华小儿外科杂志5/.6儿科学中国当代儿科杂志6/.6儿科学中华耳鼻咽喉头颈外科杂志1/.4耳鼻咽喉科学临床耳鼻咽喉头颈外科杂志2/.4耳鼻咽喉科学听力学及言语疾病杂志3/.4耳鼻咽喉科学中国耳鼻咽喉头颈外科4/.4耳鼻咽喉科学法学研究1/.27法律法制与社会发展10/.27法律法学家11/.27法律比较法研究12/.27法律环球法律评论13/.27法律当代法学14/.27法律法学论坛15/.27法律政治与法律16/.27法律河北法学17/.27法律法学杂志18/.27法律法律适用19/.27法律中国法学2/.27法律行政法学研究20/.27法律中国刑事法杂志21/.27法律人民司法22/.27法律华东政法大学学报23/.27法律人民检察24/.27法律知识产权25/.27法律中国法医学杂志26/.27法律中国司法鉴定27/.27法律法学3/.27法律法商研究4/.27法律政法论坛5/.27法律现代法学6/.27法律中外法学7/.27法律法学评论8/.27法律法律科学9/.27法律纺织学报1/.10纺织工业、染整工业产业用纺织品10/.10纺织工业、染整工业印染2/.10纺织工业、染整工业棉纺织技术3/.10纺织工业、染整工业丝绸4/.10纺织工业、染整工业印染助剂5/.10纺织工业、染整工业毛纺科技6/.10纺织工业、染整工业天津工业大学学报7/.10纺织工业、染整工业上海纺织科技8/.10纺织工业、染整工业纺织导报9/.10纺织工业、染整工业中华妇产科杂志1/.4妇产科学中国实用妇科与产科杂志2/.4妇产科学实用妇产科杂志3/.4妇产科学现代妇产科进展4/.4妇产科学高等教育研究1/.14高等教育黑龙江高教研究10/.14高等教育复旦教育论坛11/.14高等教育中国大学教学12/.14高等教育辽宁教育研究13/.14高等教育现代教育科学.高教研究14/.14高等教育教育发展研究2/.14高等教育中国高等教育3/.14高等教育学位与研究生教育4/.14高等教育江苏高教5/.14高等教育中国高教研究6/.14高等教育现代大学教育7/.14高等教育高等工程教育研究8/.14高等教育高教探索9/.14高等教育中国特殊教育1/.9各类教育民族教育研究2/.9各类教育职业技术教育3/.9各类教育中国成人教育4/.9各类教育教育与职业5/.9各类教育职教论坛6/.9各类教育成人教育7/.9各类教育中国职业技术教育8/.9各类教育继续教育研究9/.9各类教育复合材料学报1/.7工程材料学无机材料学报2/.7工程材料学功能材料3/.7工程材料学材料导报4/.7工程材料学材料研究学报5/.7工程材料学材料科学与工程学报6/.7工程材料学材料工程7/.7工程材料学振动工程学报1/.3工程基础科学工程图学学报2/.3工程基础科学工程力学3/.3工程基础科学中国工业经济1/.13工业经济工业工程10/.13工业经济企业管理11/.13工业经济管理现代化12/.13工业经济经济与管理研究13/.13工业经济南开管理评论2/.13工业经济经济管理3/.13工业经济管理科学4/.13工业经济工业工程与管理5/.13工业经济管理评论6/.13工业经济企业经济7/.13工业经济预测8/.13工业经济软科学9/.13工业经济中国粉体技术1/.2工业通用技术与设备包装工程2/.2工业通用技术与设备中国公路学报1/.10公路运输筑路机械与施工机械化10/.10公路运输汽车工程2/.10公路运输公路交通科技3/.10公路运输公路4/.10公路运输桥梁建设5/.10公路运输汽车技术6/.10公路运输中外公路7/.10公路运输现代隧道技术8/.10公路运输世界桥梁9/.10公路运输管理科学学报1/.4管理学中国管理科学2/.4管理学管理工程学报3/.4管理学领导科学4/.4管理学中国广播电视学刊1/.2广播、电视事业电视研究2/.2广播、电视事业世界经济与政治1/.20国际政治俄罗斯中亚东欧研究10/.20国际政治国外理论动态11/.20国际政治国际政治研究12/.20国际政治当代世界社会主义问题13/.20国际政治世界知识14/.20国际政治外交评论15/.20国际政治当代世界16/.20国际政治日本学刊17/.20国际政治西亚非洲18/.20国际政治太平洋学报19/.20国际政治现代国际关系2/.20国际政治俄罗斯研究20/.20国际政治欧洲研究3/.20国际政治国际问题研究4/.20国际政治当代世界与社会主义5/.20国际政治美国研究6/.20国际政治国际论坛7/.20国际政治当代亚太8/.20国际政治国际观察9/.20国际政治海洋学报1/.13海洋学台湾海峡10/.13海洋学海洋技术11/.13海洋学海洋地质动态12/.13海洋学海洋湖沼通报13/.13海洋学海洋与湖沼2/.13海洋学海洋地质与第四纪地质3/.13海洋学热带海洋学报4/.13海洋学海洋科学进展5/.13海洋学海洋通报6/.13海洋学海洋科学7/.13海洋学海洋工程8/.13海洋学海洋环境科学9/.13海洋学推进技术1/.18航空、航天飞行力学10/.18航空、航天宇航材料工艺11/.18航空、航天中国惯性技术学报12/.18航空、航天航天控制13/.18航空、航天实验流体力学14/.18航空、航天导弹与航天运载技术15/.18航空、航天电光与控制16/.18航空、航天航空材料学报17/.18航空、航天中国航天18/.18航空、航天航空学报2/.18航空、航天宇航学报3/.18航空、航天航空动力学报4/.18航空、航天空气动力学学报5/.18航空、航天南京航空航天大学学报6/.18航空、航天固体火箭技术7/.18航空、航天中国空间科学技术8/.18航空、航天北京航空航天大学学报9/.18航空、航天高等学校化学学报1/.26化学分析测试学报10/.26化学化学通报11/.26化学分子科学学报12/.26化学分析科学学报13/.26化学中国科学B辑:化学14/.26化学化学进展15/.26化学理化检验.化学分册16/.26化学分子催化17/.26化学化学研究与应用18/.26化学化学试剂19/.26化学分析化学2/.26化学功能高分子学报20/.26化学光谱实验室21/.26化学合成化学22/.26化学人工晶体学报23/.26化学影像科学与光化学24/.26化学计算机与应用化学25/.26化学核化学与放射化学26/.26化学化学学报3/.26化学催化学报4/.26化学无机化学学报5/.26化学物理化学学报6/.26化学有机化学7/.26化学分析试验室8/.26化学色谱9/.26化学环境科学1/.19环境科学环境保护10/.19环境科学环境污染与防治11/.19环境科学工业水处理12/.19环境科学环境科学与技术13/.19环境科学自然资源学报14/.19环境科学生态与农村环境学报15/.19环境科学水处理技术16/.19环境科学化工环保17/.19环境科学中国人口.资源与环境18/.19环境科学中国环境监测19/.19环境科学中国环境科学2/.19环境科学环境科学学报3/.19环境科学环境工程学报4/.19环境科学环境科学研究5/.19环境科学农业环境科学学报6/.19环境科学环境化学7/.19环境科学自然灾害学报8/.19环境科学环境工程9/.19环境科学会计研究1/.13会计上海立信会计学院学报10/.13会计财会研究11/.13会计中国注册会计师12/.13会计事业财会13/.13会计审计研究2/.13会计审计与经济研究3/.13会计财务与会计4/.13会计财会通讯(综合版)5/.13会计会计之友6/.13会计财会月刊.会计7/.13会计中国审计8/.13会计商业会计9/.13会计新美术1/.10绘画，书法，工艺美术中国书法10/.10绘画，书法，工艺美术装饰2/.10绘画，书法，工艺美术美术研究3/.10绘画，书法，工艺美术美术观察4/.10绘画，书法，工艺美术美术5/.10绘画，书法，工艺美术南京艺术学院学报(美术与设计版)6/.10绘画，书法，工艺美术世界美术7/.10绘画，书法，工艺美术美苑8/.10绘画，书法，工艺美术书法9/.10绘画，书法，工艺美术金融研究1/.19货币/金融、银行/保险金融与经济10/.19货币/金融、银行/保险财经理论与实践11/.19货币/金融、银行/保险财经12/.19货币/金融、银行/保险投资研究13/.19货币/金融、银行/保险新金融14/.19货币/金融、银行/保险广东金融学院学报15/.19货币/金融、银行/保险浙江金融16/.19货币/金融、银行/保险河南金融管理干部学院学报17/.19货币/金融、银行/保险经济导刊18/.19货币/金融、银行/保险南方金融19/.19货币/金融、银行/保险国际金融研究2/.19货币/金融、银行/保险金融论坛3/.19货币/金融、银行/保险金融理论与实践4/.19货币/金融、银行/保险保险研究5/.19货币/金融、银行/保险证券市场导报6/.19货币/金融、银行/保险中国金融7/.19货币/金融、银行/保险武汉金融8/.19货币/金融、银行/保险上海金融9/.19货币/金融、银行/保险中国机械工程1/.27机械、仪表工业机床与液压10/.27机械、仪表工业机械传动11/.27机械、仪表工业液压与气动12/.27机械、仪表工业流体机械13/.27机械、仪表工业自动化与仪表14/.27机械、仪表工业现代制造工程15/.27机械、仪表工业工程设计学报16/.27机械、仪表工业振动、测试与诊断17/.27机械、仪表工业光学技术18/.27机械、仪表工业机械设计与制造19/.27机械、仪表工业机械工程学报2/.27机械、仪表工业制造业自动化20/.27机械、仪表工业水泵技术21/.27机械、仪表工业制造技术与机床22/.27机械、仪表工业轴承23/.27机械、仪表工业组合机床与自动化加工技术24/.27机械、仪表工业自动化仪表25/.27机械、仪表工业压力容器26/.27机械、仪表工业仪表技术与传感器27/.27机械、仪表工业摩擦学学报3/.27机械、仪表工业机械科学与技术4/.27机械、仪表工业机械设计5/.27机械、仪表工业光学精密工程6/.27机械、仪表工业机械设计与研究7/.27机械、仪表工业润滑与密封8/.27机械、仪表工业仪器仪表学报9/.27机械、仪表工业硅酸盐学报1/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业陶瓷学报10/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业硅酸盐通报2/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业电镀与环保3/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业水泥4/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业电镀与精饰5/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业无机盐工业6/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业电镀与涂饰7/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业耐火材料8/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业中国陶瓷9/.10基本无机化学工业/硅酸盐工业中国塑料1/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学合成树脂及塑料10/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学合成纤维工业11/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学聚氨酯工业12/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学弹性体13/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学塑料工业2/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学工程塑料应用3/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学塑料4/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学塑料科技5/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学橡胶工业6/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学热固性树脂7/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学现代塑料加工应用8/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学林产化学与工业9/.13基本有机化学工业/纤维素质的化学中国病理生理杂志1/.25基础医学解剖学杂志10/.25基础医学中国心理卫生杂志11/.25基础医学中国生物医学工程学报12/.25基础医学中国人兽共患病学报13/.25基础医学生理科学进展14/.25基础医学中华病理学杂志15/.25基础医学神经解剖学杂志16/.25基础医学现代免疫学17/.25基础医学病毒学报18/.25基础医学中国寄生虫学与寄生虫病杂志19/.25基础医学中华微生物学和免疫学杂志2/.25基础医学中国应用生理学杂志20/.25基础医学国际免疫学杂志21/.25基础医学中华医学遗传学杂志22/.25基础医学中华实验和临床病毒学杂志23/.25基础医学国际生物医学工程杂志24/.25基础医学基础医学与临床25/.25基础医学生物医学工程学杂志3/.25基础医学解剖学报4/.25基础医学中国免疫学杂志5/.25基础医学免疫学杂志6/.25基础医学细胞与分子免疫学杂志7/.25基础医学中国临床解剖学杂志8/.25基础医学生理学报9/.25基础医学计量学报1/.1计量学岩土工程学报1/.33建筑科学中国给水排水10/.33建筑科学混凝土11/.33建筑科学空间结构12/.33建筑科学建筑学报13/.33建筑科学给水排水14/.33建筑科学建筑材料学报15/.33建筑科学沈阳建筑大学学报(自然科学版)16/.33建筑科学重庆建筑大学学报17/.33建筑科学工程地质学报18/.33建筑科学世界地震工程19/.33建筑科学岩石力学与工程学报2/.33建筑科学暖通空调20/.33建筑科学建筑技术21/.33建筑科学混凝土与水泥制品22/.33建筑科学工程勘察23/.33建筑科学建筑科学24/.33建筑科学中国园林25/.33建筑科学国际城市规划26/.33建筑科学西安建筑科技大学学报(自然科学版)27/.33建筑科学施工技术28/.33建筑科学规划师29/.33建筑科学建筑结构学报3/.33建筑科学工程抗震与加固改造30/.33建筑科学四川建筑科学研究31/.33建筑科学地下空间与工程学报32/.33建筑科学新型建筑材料33/.33建筑科学岩土力学4/.33建筑科学土木工程学报5/.33建筑科学建筑结构6/.33建筑科学工业建筑7/.33建筑科学城市规划8/.33建筑科学城市规划学刊9/.33建筑科学交通运输工程学报1/.3交通运输综合长安大学学报(自然科学版)2/.3交通运输综合重庆交通大学学报(自然科学版)3/.3交通运输综合教育研究1/.24教育综合，教育事业教育与经济10/.24教育综合，教育事业中国教育学刊11/.24教育综合，教育事业教育科学12/.24教育综合，教育事业当代教育科学13/.24教育综合，教育事业中国电化教育14/.24教育综合，教育事业教育学报15/.24教育综合，教育事业电化教育研究16/.24教育综合，教育事业教育探索17/.24教育综合，教育事业中国远程教育18/.24教育综合，教育事业教育评论19/.24教育综合，教育事业比较教育研究2/.24教育综合，教育事业河北师范大学学报(教育科学版)20/.24教育综合，教育事业开放教育研究21/.24教育综合，教育事业教育导刊22/.24教育综合，教育事业国家教育行政学院学报23/.24教育综合，教育事业教育学术月刊24/.24教育综合，教育事业全球教育展望3/.24教育综合，教育事业北京大学教育评论4/.24教育综合，教育事业教育理论与实践5/.24教育综合，教育事业教师教育研究6/.24教育综合，教育事业外国教育研究7/.24教育综合，教育事业清华大学教育研究8/.24教育综合，教育事业华东师范大学学报(教育科学版)9/.24教育综合，教育事业金属学报1/.26金属学与金属工艺腐蚀科学与防护技术10/.26金属学与金属工艺热加工工艺11/.26金属学与金属工艺塑性工程学报12/.26金属学与金属工艺材料热处理学报13/.26金属学与金属工艺中国表面工程14/.26金属学与金属工艺机械工程材料15/.26金属学与金属工艺铸造技术16/.26金属学与金属工艺锻压技术17/.26金属学与金属工艺材料科学与工艺18/.26金属学与金属工艺表面技术19/.26金属学与金属工艺中国有色金属学报2/.26金属学与金属工艺轻合金加工技术20/.26金属学与金属工艺焊接21/.26金属学与金属工艺腐蚀与防护22/.26金属学与金属工艺焊接技术23/.26金属学与金属工艺电焊机24/.26金属学与金属工艺轧钢25/.26金属学与金属工艺金刚石与磨料磨具工程26/.26金属学与金属工艺特种铸造及有色合金3/.26金属学与金属工艺稀有金属材料与工程4/.26金属学与金属工艺金属热处理5/.26金属学与金属工艺铸造6/.26金属学与金属工艺焊接学报7/.26金属学与金属工艺中国腐蚀与防护学报8/.26金属学与金属工艺材料保护9/.26金属学与金属工艺科学学研究1/.10科学、科学研究科技导报10/.10科学、科学研究科研管理2/.10科学、科学研究科学学与科学技术管理3/.10科学、科学研究研究与发展管理4/.10科学、科学研究中国软科学5/.10科学、科学研究中国科技论坛6/.10科学、科学研究科技进步与对策7/.10科学、科学研究科学管理研究8/.10科学、科学研究科技管理研究9/.10科学、科学研究中华口腔医学杂志1/.5口腔科学华西口腔医学杂志2/.5口腔科学实用口腔医学杂志3/.5口腔科学牙体牙髓牙周病学杂志4/.5口腔科学口腔医学研究5/.5口腔科学岩矿测试1/.14矿业工程（除煤矿开采）矿业安全与环保10/.14矿业工程（除煤矿开采）工程爆破11/.14矿业工程（除煤矿开采）矿山机械12/.14矿业工程（除煤矿开采）化工矿物与加工13/.14矿业工程（除煤矿开采）西安科技大学学报14/.14矿业工程（除煤矿开采）中国矿业大学学报2/.14矿业工程（除煤矿开采）爆破3/.14矿业工程（除煤矿开采）金属矿山4/.14矿业工程（除煤矿开采）采矿与安全工程学报5/.14矿业工程（除煤矿开采）中国矿业6/.14矿业工程（除煤矿开采）矿冶工程7/.14矿业工程（除煤矿开采）非金属矿8/.14矿业工程（除煤矿开采）矿业研究与开发9/.14矿业工程（除煤矿开采）力学学报1/.13力学力学季刊10/.13力学水动力学研究与进展A辑11/.13力学机械强度12/.13力学振动与冲击13/.13力学力学进展2/.13力学应用数学和力学3/.13力学固体力学学报4/.13力学爆炸与冲击5/.13力学计算力学学报6/.13力学力学与实践7/.13力学实验力学8/.13力学应用力学学报9/.13力学历史研究1/.25历史（除文物考古）史林10/.25历史（除文物考古）安徽史学11/.25历史（除文物考古）抗日战争研究12/.25历史（除文物考古）史学史研究13/.25历史（除文物考古）民国档案14/.25历史（除文物考古）中华文化论坛15/.25历史（除文物考古）文献16/.25历史（除文物考古）。

FOR COMPARISON OF VILLAGE HOUSING CONSTRUCTION PATTERNS OF EARTHQUAKE AFFECTED REGIONS IN THE LORESTAN PROVINCE ---BEFORE AND AFTER AN EARTHQUAKEH. Fatemi aghda1 and I. Rasoolan2 and H. Zafari31Assoc .Prof, Dept. of Structural Engineering, Institute of Engineering Mechanics, Harbin. China2Ph.D. Student of civil Eng,, Dept. of Structural Engineering, Member of Young Researchers club,3Msc,Natural Disaster management , Member of Young Researchers club, IRANEmail:rasoolan82@,hosseinzafari@ABSTRACT :The first section Experience shows that earthquakes not only cause loss of life and economic damage but also bring about transformations in their wake, with regard to construction patterns in the earthquake affected society. According to studies that have been conducted so far, in traditional methods of construction, social and economic considerations, and on the whole the livelihood system in society have been taken into consideration and are considered as having fundamental importance in rural living and lifestyle..Before the occurrence of earthquake in Lorestan , the general pattern of residential and office buildings had a multi –lateral function , in a way that the residential units and livestock shelters were built alongside other systems of livelihood of the villagers. In addition to this, the buildings had terraces which were customarily used for rest and relaxation and for family gatherings all the year round. The material used for construction was local and traditional, however, presently, sudden and unexpected changes have been observed in the reconstruction patterns in the Lorestan region in which the traditional ways and their positive aspects have not been considered. Obviously, sudden changes in the customary patterns of physical construction could bring about negative impacts in the manner and culture of society, since the fabric is the reflection of the cultural and socio-economic system, governing the people of each region that is shaped according to its socio-cultural values and is conducive to its environmental characteristics.The objective of this article is a comparison of two traditional and new patterns of village housing construction , before and after the Lorestan earthquake and will be followed by an elaboration on construction methods, components, materials, architectural designs and livelihood values .Traditional and New Construction Patterns, Reconstruction , Livelihood System KEYWORDS:1. IntroductionThe Silakhor Plain Earthquake of Lorestan that occurred on the 11th of Farvardin 1385 caused considerable damage to the urban and rural housing in the area. This damage was due to several reasons; some of which were construction methods, cultural features of construction, age of buildings, distance from the main fault, kinds of materials etc.The type of local construction, simplicity of construction, repairs & renovation, protection and coordination with livelihood system and climatic conditions, were the most important characteristics of traditional construction patterns of provincial rural areas.From the middle of the 40’s till now, with the dissemination of western culture in cities and its influence in the rural areas of the country, this pattern, in its various dimensions has undergone unknown changes that are contrary to the culture, livelihood system and in particular, the climatic conditions in rural areas. The earthquake stricken region of Lorestan was also not an exemption from the above mentioned situation.The reconstruction of the earthquake stricken villages has provided an opportunity for upgrading traditional patterns, as well as offering a review of structural elements, buildings, materials and building designs and to remove the weaknesses and shortcomings of the past.In order to get a better understanding of the above mentioned, a detailed elaboration has been given below:2.Construction Patterns2,1.MaterialsIn the past few decades, construction of rural buildings in our country was completely dependant upon native/local building materials and local workers. With an increase in relations between rural areas and urban centers and with an input of new material into rural areas, it has gradually changed considerably. Dependence on local material leads to reducing construction costs and coordination with climatic and natural environmental conditions. However, lack of familiarity of the rural inhabitants with the correct and appropriate usage of material and its unsuitable implementation and poor quality of construction, in addition to lack of resilience against natural disasters, can be counted as the most damaging factors for traditional buildings in rural areas. The advent of new resilient and durable building material in rural areas was welcomed by the rural inhabitants, although they had to bear high expenses for these changes. However, in spite of all this, due to incorrect usage and unsuitable implementation of material, the expected results have not been achieved.The native texture of Lorestan buildings, with respect to an early cold winter and unexpected rainfall in spring carries special significance. Most of the construction in the native texture of this region is mud and bricks and most of the residential houses are made of wooden beams, with moisture and heat insulation, clay and straw thatched roofing which stand upon clay and brick wallsIt is worth mentioning here that with the advent of iron beams and bricks and other new materials for constructing an arch / barrel vault roof, changes have occurred in most of the villages in the façade of the rural houses, but unfortunately horizontal and vertical chenage that can withstand earthquake's lateral forces have mostly been neglected.Table 1 shows the materials that have been usedbefore and after an earthquake in the region:Task Force assigned for villages under reconstruction Material used before earthquake MaterialusedafterearthquakeRural Esfahan Pressed bricks-foundation material-without observing technicalrequirements, brick-cement-adobe& mud Lime mortar, roof woodenbeam, jack arch/barrel vault Concrete collar, high quality sand,pre-fabricated steel roof framework with technical specifications, ceramic-bricks, ceiling blocks, concrete-steel beams polystyrem for roofingUrban Esfahan adobe-mud, brick-iron –wood Sand- iron -concrete, joist &block, ceramic brickTehranWood & adobe walls 80%-20%, also brick with steel roofing and few units with structural frames Steel welded structural buildings, different kinds of bars in foundation and stirrup, readymixed concrete in the foundation and a small quantity of site mixed concrete, variety of beams for structure, ceiling bars for joist, ceramic brick, sand- cementFars Adobe-mud-wooden beam, iron-brick- cement-jack arch/barrel vault Material with complete technicalspecifications, steel frame-work-ceramic tiles, pitchedroofing or joist& blocks, orchrome magnesit brick, interior of building also ceramic tiles with stone finishHamedan Mud-adobe wooden beam- brick - iron - cement Bars-iron beams-frame-ceramicbricks-cement-sand -skeletonframeKhuzestan Mud-adobe - brick, blocks Bars-iron beams-skeleton-ceramic bricks, cement, sandYazd Mud & adobe- stone–wood-brick Concrete steel skeleton-cement-bars- ceramic blocks – sandLorestan Pressed brick – cement- wooden beams -mud-adobe-iron Concrete steel frameworkcement, bars ceramic blocks –sand 2-2 Structural Elements for Rural HousingBuilding and load bearing elements are of fundamental importance and can be observed in construction of rural housing and therefore, in this part we shall make an assessment and comparison of these specific elements,before and after the reconstruction of an earthquake stricken region2-2-1 FoundationIn villages, in the province of Lorestan, with regard to local material that already exists in the region, the foundations of the houses constructed are illustrated in the figures given below :a-Stone Foundation b-Adobe Foundation c- Stone- Brick Foundation.Figure .1 Stone foundations laid under brick walls with chenage are constructed with new material before and after an earthquakeFigure .2 Stone walls are built of stone, sand and cement. These walls, due to climatic conditions should have hooks (chenage), in addition the walls' vertical joints (mortar joints,) should be filled in completelyThis type of foundation is exposed to climatic conditions; therefore, in spite of its cohesive appearance, the foundation’s vulnerability decreases the building’s resistance against earthquakes.Left side of the wall shows defective construction2,2.2 WallBrick work is of primary importance in the construction of a building, since walls are the basic and most important element in structural static and in the protection of the building's interior against natural disasters.In general, walls can be illustrated in the figures given below:i.Stone wall made of Viking stone(fig.2)ii.Walls made from non- rough rubble stoneiii.Regular stone walliv.Mud wallv.Adobe wallvi.Brick wa2,2.3 RoofMost of the roofs of the rural buildings in the Lorestan region have a flat surface and one rarely finds arched roofs (sis roofs) for animal shelters in the agricultural villages in the north- eastern parts and in the cold mountainous areas of the province. This, however, depends on two main factors; climatic conditions and abundance and easy accessibility to the raw material. In general, roofs of these houses are made of material easily available in the village or in the surroundings. The simplest methods are used in construction, using wooden beams for covering the entrance and leaves and branches of trees with layers of mud for completion and a final touch. With the advent and accessibility of new and latest material in the market, various other methods for coating of roofs have come into practice. In studies conducted, in the Lorestan region three kinds of coverings of roofs have been observed:i.Roofs with wooden beams : Roofs made of forest wood and roofs made of white woodii.Jack - arched roofsiii.Sis roof(fig.3)Figure 3 :Sis Roof: This kind of sis roof in the shape of an arch is made of clay and mud. The reason for selection of this kind is due to the suitable nature of the arch in resisting and shifting of pressure. Since these roofs are usually made on the lower floor, the elevation is increased in order to have a flat surfaced ground floo r Figure 4: Roofs with wooden beam covering: These are made of straight white wood and are placed in an orderly manner at a measured distance from one another. In this kind, the primary (main) beams are vast in number, whilst the secondary ones are placed cross wise upon them2,2.4 ColumnColumns are used in construction in order to bear the weight of the terrace, balconies and the animal sheds. Columns that are commonly observed in Lorestan are as follows:i. Wooden columns ii. Stone iii. Wood & Steel2,2.5 Hooks System, Vertical and HorizontalIn a limited number of houses this system is used for strengthening and reinforcement of the building2,2.6 LintelThis Is usually used to cover small openings, shelves, and crevices. Due to the fact that covering of these spaces is a sensitive and important matter, utmost care needs to be taken to make sure that the weight of the ceiling and that of the upper wall is shifted to the side wall in a suitable manner. In addition to this, it should be able to provide a correct contiguity between the two parts of the wall to one another.Figure .5 : Brick column in the balcony Figure .6: Wooden column Figure .6: Brick lintelFigure .6: Concrete LintelPost and Lintel can be divided into 3 groups on the basis of the type of material used in construction;-Wooden Lintel - Concrete Lintel - Metal Lintel - Arched /vaulted Lintel- Chalk & Bamboo Lintel 3.Ecological construction models before earthquakeCulture, ecology and life style go hand in hand and greatly influence the methods of construction and the sort of life one leads. A review of rural buildings in the earthquake stricken areas of Lorestan show that most of the houses have the following characteristics:a.Since housing construction is closely related to the livelihood system of domestic animals and sincemost of the rural residents of Lorestan raise livestock, therefore, buildings are designed in such a way that there are two floors, a shelter for animals on the ground floor and residential quarters for the family on the first floor,The following reasons could also be a contributory factor in this kind of design for rural housing: •Creating safety and prevention of theft of animals•Avoiding wastage of energy and utilizing warmth of the floor due to the presence of animals, a special feature in the traditional system of use of energy•Lack of land area at the disposal of farmers and more use of land for agricultural purposesb.During Spring and Summer , the villagers in the region use the terrace to get together in their freetime and for family gatheringsc.Taking into consideration the fact that wood is easily available and found in abundance, the frontalportion ( facade ) of the building is made of woodd.Considering that in Lorestan families usually live in groups, the houses have many rooms, the limitsand boundaries of which are duly respected.4.Ecological construction models after earthquakeAs we are already aware, architecture and construction are inseparable conditions of great important in the construction of every house. These two technical and architectural principles must be compatible with the climatic conditions, lifestyle and the livelihood system. In reconstruction/renovation of rural areas, some pre-fabricated screwed and welded structures and flat and pitched roofs have been used. The most important thing to be noted here is the lack of necessary attention paid towards the rural family life style where people try to fulfill their livelihood needs with the use of non-technical ," typical maps" not conforming to the accepted construction framework . By ignoring some of the positive aspects in new construction methods after an earthquake, some of the clearly important existing problems in construction of new houses can be mentioned as the following:i.Not taking into consideration the principles and standards of customary traditional patternsin the regionii.Ignoring relationships and necessary aspects of the livelihood system , for instance removal of the animal shelter from underneath the first floor or from the vicinity iii.Removal of spaces such as the terrace, which was suitable for the needs of the villagers in coping with the climatic & seasonal conditions in the traditional patternsck of flexibility in new patterns, with regard to climatic conditions and spacing of necessary building components e.g. windows and entrance doorsv.Flaws in architecture in the creation of necessary spaces for rural families. In traditional patterns, this factor is of primary importance and plays a very important role in the interiordecoration of the house and in meeting the needs and demands of the families.5. Outcome Summary( Key points)Drastic changes in traditional rural patterns in the region following the usual process, overlooking therural changes in the country commenced from the middle of the present centuryIn traditional patterns due consideration was given to places of residence, work and livelihood whichwere part and parcel of customary standards in the region.Unexpected changes in the culture of construction and lack of appropriate use of new and old material;some of the positive and constructive aspects of pattern trends in new rural construction in the region have been eliminated altogetherIn these changes, local architecture in the region has undergone tremendous transformation. As a result,it has brought about some undesirable effects on the socio-cultural identity and economic benefits for the people of the region and it appears as though these influences will extend over time. Isolation of family, removal of facades, and symbols of cultural & historical places in the rural perspective , changing arable agricultural land to residential areas, increase in expenses for keeping livestock outside the residential area are some of the clearly visible examplesIt is clear that old patterns were formed due to the needs of the people. Therefore, making use of newpatterns , without due consideration for the needs and culture of the people in the region will result in people going in for repairs and renovations, and indulging in measures not in line with" patterns of element type" in construction and architecture. These , naturally , without the supervision of an expert could result in the building becoming more vulnerable against earthquakesIn these transitions and transformations from traditional to the new, specifically, in reconstruction afterearthquake, ' more developed patterns and local material "were used. On the one hand, this leads to the improbability of a return to traditional patterns, and on the other hand they do not have access to the related technology and executive –technical factors are not available. The following figures illustrate the construction in the region before and after an earthquake ;Figure 7: Reconstruction / Renovation design of a single floor in a rural areaFigure 8: Reconstruction/Renovation design with a sloping roof & terrace5. ConclusionAlthough traditional patterns are a product of history, needs and skills, as well as ecology of rural society and its positive aspects cannot be denied. However, due to its vulnerability against earthquake and inadequacy in provision of basic amenities of modern life in rural areas due to the present mechanical age and life style ; new material, technology, latest designs & architecture and positive and constructive values need to be utilized in the use of traditional rural residential patterns .REFERENCES1. Zargar A.A ,Khosrawi A.R (1998) Typology of Rural Architecture ,Lorestan Province , Office ofPlanning & Research Rural Housing , Housing Foundation of the Islamic Revolution 2. D ocumentation of Renovation of Commercial and Residential Areas in the earthquake stricken areas ofLorestan Province, Natural Disaster Research Institute of Iran, 20073. Field Review and Assessment by Experts in Documentation Office , Natural Disaster ResearchInstitute of Iran ,2006Figure 11 : Traditional building pattern using local material – beforean EarthquakFigure 9 : Pattern of new building using new material – renovationafter EarthquakeFigure 10 : Traditional building pattern using new materialbefore an Earthquake。

专家推荐信专家推荐信 1本人作为该生的硕士生导师，通过对其一年的培养，及课内、课外与该生的互动交流，对其印象极为深刻。

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《世界地震工程》第六届编辑委员会主任委员李山有副主任委员李宏男吴智深李忠献委员（以姓氏笔画为序）T 阳T 琳丁海平王立军王兰民王海云刘杰刘如山刘伯权李振环李振宝李鸿晶张景发陈淮陈少林林均岐罗开海罗尧治陶连金陶夏新章文波蒲黔辉雷鹰廖振鹏（院士）主编李山有副主编生冬梅（专职）吕大刚孟上九李惠曹万林潘鹏马强王彬王东升王东明王景全公茂盛史庆轩任叶飞孙建刚苏幼坡李钢李雨润吴健吴斌宋波杨沈陈仁朋陈伯望陈洪富林旭川赵兴权（外籍）俞言祥郭恩栋凌贤长韩庆华景立平温瑞智谢志南熊峰戴靠山周颖曲哲也界血震工程SHIJIE DIZHEN GONGCHENG（季刊1985年创刊）第37卷第1期 2021年1月出版WORLD EARTHQUAKE ENGINEERING(Quarterly)Vol. 37 No. 1 Jan. 2021（北京399信箱，邮政编码：100044）主管中国地震局主办单位中国地震局工程力学研究所中国力学学会主编李山有专职副主编生冬梅编辑《世界地震工程》编辑部编辑部地址：哈尔滨市学府路29号邮政编码：150080电 话：*************邮箱***********.c n网址http ://sjd 乙 印刷哈尔滨兰迪商务印刷有限公司出版《世界地震工程》编辑部（哈尔滨市学府路29号，邮编：150080）国内发行哈尔滨市邮政局订购 处全国各地邮局国外总发行中国国际图书贸易总公司Responsible Institution: China Earthquake Administration Sponsored by Institute of Engineering Mechanics, ChinaEarthquake Administration; The Chinese Society of Theoretical and Applied MechanicsEditor in Chief: LI ShanyouDeputy Chief Editor: SHENG DongmeiEdited by Editorial Board of World Earthquake EngineeringAddress of Editorial Office:29 Xuefu Road, Harbin 150080, China Tel: *************E-mail: ***********.cn Web site: http://sjd 乙Printed by Ready Printing Service CompanyPublished by Editorial Board of World Earthquake Engineering(29 Xuefu Road, Harbin 150080, China)Distributed at Home by Post Office in HarbinSubscribed by Post Offices All over China Distributed Abroad byChina International Book Trading Corporation (P.O.Box 399, Beijing 100044, China)公开发行 中国标准连续出版物号「SSN 1007-6069 国内邮发代号：山一40国外发行代号：1510Q 定价：40.00元CN 23-1195/P。

焦点・汶川大地震周年纪念特辑痛定思痛,地震文学的美学介入及其神学冥思范藻 摘　要:汶川大地震后文学界及时创作了大量的地震文学,其社会作用功不可没,对其总的评价是:激情澎湃后还需理性精神,信心百倍中应有哀惋意识,乐观昂扬时应有悲悯情怀,爱意浓郁处还需畏惧心理。

地震文学在痛定思痛后应该表现出一种“美学介入后的神学冥思”,这就是将人类生命意义推向极端后的觉醒,它体现为人性和神性双重视阈下的悲剧意识,它不仅沉重而且沉思,不仅悲伤而且悲悯,不仅畏避而且畏惧,不仅虔诚而且虔敬。

关键词:汶川大地震;地震文学;美学介入;敬畏自然;终极关怀 汶川大地震虽然是一场自然灾害,但波及的深处是人类的心灵,它打击了自文艺复兴以来人类高于万物的无上荣光、优于自然的惟我独尊。

面对浩茫的自然,人类早已“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”;从远古走来的人类,已经将这个曾经洪荒而野蛮的世界彻底改变了面貌,建起了鳞次栉比的高楼大厦,修起了四通八达的公路铁路,还有飞跃江河的桥梁、直指蓝天的铁塔。

可是,只是在一个不经意的瞬间———2008年5月12日14时28分,一个意想不到的地方———四川汶川,那里的一切便夷为平地,变成废墟,那里的生灵饱受摧残,哀鸿遍地。

再次让人类的自信心烙下刻骨铭心的伤痛,人类的尊严感遭受前所未有的重创。

通观中国文学的历史,从《诗经》开启的现实主义传统,到汉末的古诗十九首,再到唐代杜甫有关“安史之乱”的“三吏”、“三别”,一直到近代的“谴责小说”、1930年代的“抗战文艺”、1980年代的“伤痕文学”,我们民族的苦难书写,几乎都是停留在战争和动乱、别离和漂泊的社会苦难的表达。

“自然”在我们文学的历史上一直是逃避现实矛盾、寄托人生情趣的温馨的抒情对象,或者是对自然的战胜,如“大禹治水”;对自然的夸张,如“黄河之水天上来”,而没有对自然的恐惧。

曾经有过的“杞人忧天”,也成了千古的笑柄。

这次汶川大地震引发的灾难书写浪潮能重新改变国人对自然的态度吗?能发现自然背后的“神灵”吗?汶川大地震发生后,几乎全国所有的报纸、刊物,不论是公开发行的,还是内部出版的,不论是文学性的,还是综合性的,都拿出整版,甚至整刊登载抗震救灾的诗歌、散文和报告文学。

防灾减灾论文土木工程防灾的发展与趋势0.引言灾害是人类社会中的一种特殊现象，给人类社会带来了生命危害、经济严重损失等，并导致社会的不稳定。

由于成灾的机理和灾害的载体不同，灾害的种类也多种多样。

土木工程防灾是指针对以土木工程为载体的灾害，通过工程技术来达到防灾减灾的目的。

从灾害种类上来区分有：地震、强风、火灾、爆炸、地质灾害、洪水等等；从涉及的学科上来区分，它包括结构工程、生命线工程、岩土工程、交通工程、水利工程等诸多学科；从其包含的科学问题上来讲，它包括：灾害源的发生机理、灾害特征及其作用机制、工程结构的抗灾力学分析、工程结构的抗灾性能与现代设计理论、工程结构的灾害模拟与控制等。

因此，土木工程防灾包含众多内容，是一门综合性很强的新兴学科，在工程学科中占有重要的地位。

综上所述，土木工程防灾，既涉及诸多的学科(结构工程、岩土工程、水利工程等)，又涉及各类科学问题(静力学、动力学、材料力学等)，因此，土木工程防灾减灾问题不仅包含的内容和学科众多，问题复杂，也是当今土木工程学科中最重要、最活跃的领域之一。

本文拟以其主要的科学问题为主线，同时重点讨论地震、强风等动力灾害，探讨该学科的发展现状及前沿发展方向。

主要阐述工程结构抗震与减震、工程结构抗风等方面的新理论、新方法、新材料和新技术。

结合国际上的最新发展态势，重点讨论研究工程结构抗灾防灾的基本性能、分析理论与现代设计方法，结构灾害的物理机制和灾变过程，结构抗灾性能设计理论和结构防灾减灾措施。

1.灾害日趋严重自然灾害直接危害人类生命和健康，一次灾害会导致千百万人乃至上亿人受灾，其对人类社会的影响至深至远，在人类历史上留下过惨痛的教训。

以我国地震灾害为例，1556年陕西华县、潼关大地震，造成83万人遇难；1976年通海地震，造成1．6万人遇难；1976年唐山地震，造成24万人遇难；2008年汶川地震，造成近8万人遇难。

据统计资料，1949～1959年，因灾害死亡人数94 914人，年平均8 629人；1960～1967年，因灾害死亡人数43084人，年平均5 386人；1978～1997年，因灾害死亡人数131 511人，年平均6 576人。

第４６卷㊀第１期２０２４年１月地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报C H I N A E A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GJ O U R N A LV o l ．４６㊀N o ．１J a n u a r y,２０２４㊀㊀收稿日期:２０２２Ｇ０２Ｇ０９㊀㊀基金项目:国家重点研发计划资助项目(２０１９Y F C １５０９３０２);陕西省重点研发计划资助项目(２０２１Z D L S F ０６Ｇ１０);西安市科技计划资助项目(２０１９１１３８１３C X S F ０１６S F ０２６);陕西省自然科学基础研究资助项目(２０２１J M Ｇ４２６)㊀㊀第一作者简介:杨丰,男,硕士,工程师,主要从事工程结构设计及研究工作.E Ｇm a i l :y a n g f e n g _０１１９＠１６３．c o m .㊀㊀通信作者:郑山锁,男,博士后,教授,主要从事结构工程与工程抗震研究.E Ｇm a i l :z h e n gs h a n s u o ＠２６３．n e t .杨丰,郑山锁,刘㊀华,等．考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型[J ]．地震工程学报,２０２４,４６(１):７４Ｇ８３．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０２０９００４Y A N GF e n g ,Z H E N GS h a n s u o ,L I U H u a ,e t a l ．B o n d Ｇs l i p c o n s t i t u t i v em o d e l c o n s i d e r i n g c o r r o s i o n d a m a g e [J ]．C h i n aE a r t h qu a k e E n g i n e e r i n g J o u r n a l ,２０２４,４６(１):７４Ｇ８３．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０２０９００４考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型杨㊀丰１,郑山锁２,刘㊀华２,陈嘉晨２,李㊀晓２(１．中国启源工程设计研究院有限公司,陕西西安７１００１８;２．西安建筑科技大学土木工程学院,陕西,西安７１００５５)摘要:为合理反映钢筋锈蚀后黏结滑移性能劣化对钢筋混凝土(R C )结构抗震性能的影响,在既有黏结应力分布模式的基础上,推导得到钢筋应力Ｇ滑移关系,进而通过分析锈蚀对混凝土与钢筋界面黏结滑移机理的影响,建立考虑钢筋锈蚀损伤的黏结滑移本构模型.基于已有拉拔试验结果,与仅考虑纵筋锈蚀率影响的C h e n g 模型进行对比,验证所建模型的合理性与准确性.基于O p e n S e e s 有限元平台,采用纤维梁柱单元和零长度截面单元串联的方式,将所建钢筋黏结滑移模型嵌套于零长度截面单元的钢筋本构中,建立可考虑黏黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型,并通过６根锈蚀R C 柱拟静力试验结果验证模型的准确性,结果发现所提考虑黏结滑移的锈蚀R C 纤维梁柱模型计算所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,累计耗能最大误差不超过１５％.此外,通过参数分析研究影响锈蚀钢筋滑移量的因素,结果表明屈服滑移量与极限滑移量随体积配箍率的增大而明显减小,随混凝土保护层与钢筋直径之比(c /d )增大而变化的幅度较小.关键词:锈蚀;黏结滑移;本构模型;零长度截面;O p e n S e e s 中图分类号:T U ３７５㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１０００Ｇ０８４４(２０２４)０１－００７４－１０D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０２０９００４B o n d Ｇs l i p c o n s t i t u t i v em o d e l c o n s i d e r i n g c o r r o s i o nd a m a ge Y A N GF e n g １,Z H E N GS h a n s u o ２,L I U H u a ２,C H E NJ i a c h e n ２,L IX i a o ２(１．C h i n aQ i y u a nE n g i n e e r i n g C o r po r a t i o n ,X i ＇a n７１００１８,S h a a n x i ,C h i n a ;２．S c h o o l o f C i v i lE n g i n e e r i n g ,X i ＇a nU n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e a n dT e c h n o l o g y ,X i ＇a n７１００５５,S h a a n x i ,C h i n a )A b s t r a c t :T or e a s o n a b l y r e f l e c t t h e i n f l u e n c eo fb o n d Ｇs l i pp e r f o r m a n c ed e gr a d a t i o no fc o r r o d e d s t e e l b a r s o n t h e s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e (R C )s t r u c t u r e s ,s t r e s s Ｇs l i p r e l a t i o n Ｇs h i p o f s t e e l b a r sw a s d e d u c e d b a s e d o n a n e x i s t i n g bo n d s t r e s s d i s t r i b u t i o nm o d e l ．T h e n ,a b o n d Ｇs l i p c o n s t i t u t i v em o d e l c o n s i d e r i n g t h e c o r r o s i o nd a m a g eo f s t e e l b a r sw a se s t a b l i s h e db y a n a l y Ｇz i n g t h e i n f l u e n c e o f c o r r o s i o no nb o n d Ｇs l i p me c h a n i s mb e t w e e n c o n c r e t e a n d s t e e l b a r s ．B a s e d o n e x i s t i n gp u l l Ｇo u t t e s t r e s u l t s ,t h e r a t i o n a l i t y a n d a c c u r a c y of t h e p r o p o s e dm o d e lw e r e v e r i f i e db y c o m p a r i ng i tw i th t h eC h e n g m o d e l b y o n l y c o n si d e r i n g t h e i n f l u e n c e o f t h e l o n gi t u d i n a l r e i n f o r c e Ｇm e n t c o r r o s i o n r a t e．B a s e d o n t h e f i n i t e e l e m e n t p l a t f o r m O p e n S E E S,f i b e r b e a mＧc o l u m n a n d z eＧr oＧl e n g t hs e c t i o ne l e m e n t sw e r e c o n n e c t e d i ns e r i e s．T h eb o n dＧs l i p m o d e l p r o p o s e d i n t h i s p a p e r w a s n e s t e d i n t h e s t e e l b a r c o n s t i t u t i v em o d e l o f t h e z e r oＧl e n g t hs e c t i o ne l e m e n t;t h u s,a c o r r oＧs i o nd a m a g e f i b e r b e a mＧc o l u m nm o d e l c o n s i d e r i n g b o n dＧs l i p w a s e s t a b l i s h e d．T h e a c c u r a c y o f t h e p r o p o s e dm o d e lw a s v e r i f i e du s i n gq u a s i s t a t i c t e s t r e s u l t s o f s i x c o r r o d e dR Cc o l u m n s．T h e s e r eＧs u l t s s h o wt h a t t h eh y s t e r e s i s c u r v ec a l c u l a t e db y t h e p r o p o s e dc o r r o d e dR Cf i b e rb e a mＧc o l u m n m o d e l c o n s i d e r i n g b o n dＧs l i p a g r e e sw e l lw i t ht h ee x p e r i m e n t a lh y s t e r e s i sc u r v e,a n dt h e m a x iＧm u me r r o r o f c u m u l a t i v e e n e r g y c o n s u m p t i o n i s n o tm o r e t h a n１５％．I n a d d i t i o n,f a c t o r s a f f e c t i n g t h e s l i p o f t h ec o r r o d e ds t e e lb a rw e r es t u d i e du s i n gp a r a m e t e ra n a l y s i s．T h er e s u l t ss h o wt h a t y i e l da n d u l t i m a t es l i p so b v i o u s l y d e c r e a s e w i t hi n c r e a s i n g v o l u m es t i r r u p r a t i oa n ds l i g h t l y c h a n g ew i t ha n i n c r e a s i n g r a t i oo f c o n c r e t e c o v e r t o s t e e l b a r d i a m e t e r．K e y w o r d s:c o r r o s i o n;b o n d s l i p;c o n s t i t u t i v em o d e l;z e r oＧl e n g t hs e c t i o n;O p e n S E E S０㊀引言钢筋混凝土(R C)结构在强震作用下,梁柱节点及墩柱底部的锚固区域纵向受拉钢筋会产生相对混凝土的滑移伸长现象,导致锚固区域产生额外的转角,进而引起墩柱顶部附加水平变形.既有试验研究表明,来自构件端部锚固区纵筋黏结滑移引起的附加水平变形超过总变形的３０％[１].对于锈蚀R C 结构,除钢筋自身力学性能退化外,混凝土和锈蚀钢筋界面间的黏结滑移性能退化也是造成其抗震性能降低的重要原因.已有研究表明,３％的钢筋质量损失即可导致黏结强度下降达６５％以上[２].因此,在锈蚀R C结构的抗震性能评估中有必要考虑钢筋锈蚀造成的黏结性能的退化.近年来,传统纤维模型在结构非线性计算领域应用广泛,发展十分迅速,但纤维变形的平截面假定使其无法反映节点㊁墩柱底部锚固区钢筋的黏结滑移效应[３].针对此问题,许多学者对此进行了大量研究,H a s e l t o n等[４]通过在界面处添加零长度转动弹簧来模拟黏结滑移转角,弹簧采用两折线模型来表达弯矩Ｇ黏结滑移转角关系,但此模型不能适用于钢筋锈蚀的黏结滑移模拟.熊能等[５]在理论推导的基础上,提出了两折线弯矩Ｇ黏结滑移转角骨架曲线关键点的简化计算方法,较为准测地预测了滑移构件端部滑移量,具备一定的通用性,但此类方法不能较好地嵌入纤维模型的分析计算中.Z h a o等[６]提出一种利用零长度截面单元与纤维梁柱单元串联来模拟黏结滑移的有效方法,并在零长度截面单元中采用考虑滑移效应的B o n dＧS l i p模型替代原有的钢筋本构模型进行计算,并得到了广泛应用,然而该模型中的滑移计算公式是在未锈蚀试件的拉拔试验结果上线性拟合得到的,难以考虑锈蚀损伤带来的黏结性能退化问题.对此,欧晓英等[７]采用A N S Y S 软件进行有限元模拟,研究不同锈蚀率下B o n dＧS l i p 模型中参数的退化规律,并分析了考虑黏结滑移的锈蚀R C节点的性能变化.潘志宏等[８]以考虑节点应变渗透效应的模型为基础,通过引入锈蚀钢筋黏结滑移本构,得到了锈蚀钢筋特征滑移量的计算公式.C h e n g等[９]通过引入材料力学性能劣化模型与劣化黏结滑移关系,提出了一个预测锈蚀R C柱的滑移变形的计算模型,本文将其称为C h e n g模型. Z h a n g等[１０]为考虑钢筋锚固滑移对锈蚀钢筋混凝土构件总位移的贡献,提出了一种新的锈蚀钢筋滑移模型,该模型能较好捕捉单个锈蚀钢筋的滑移.李磊等[１１]基于冻融黏结滑移试验结果和黏结滑移本构关系的理论研究,建立了适用于冻融损伤混凝土的黏结滑移本构模型,并将模型应用于R C柱的纤维模型的零长度截面的钢筋纤维单元,对所建模型进行验证.以上研究中,钢筋黏结滑移本构模型在纤维模型中的应用模式存在差异,且未能充分考虑锈蚀㊁保护层厚度㊁钢筋直径㊁箍筋约束作用等的影响,模型的广泛适用性不足,因此需要提出更为高效和适用的模拟方法.鉴于此,本文基于既有黏结应力分布模式,推导得到钢筋应力Ｇ滑移关系;通过分析锈蚀对黏结机理的影响,综合考虑锈蚀率和外部约束等因素,提出适用于锈蚀R C结构的黏结滑移本构模型及计算公式,并基于现有拉拔试验数据进行验证该模型在锈蚀情况下的适用性;采用纤维梁柱单元与零长度进行串联,并将本文模型嵌套于零长度截面单元中,建立考虑黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型,以模拟５７第４６卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨㊀丰,等:考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀现有锈蚀R C 柱的荷载Ｇ位移反应,并将该模型的模拟结果与试验结果进行对比,以验证本文模型在锈蚀R C 结构的可靠性,以期为锈蚀R C 结构的抗震性能评估提供参考.１㊀锈蚀钢筋黏结滑移本构模型建立通过分析锈蚀对钢筋和混凝土界面黏结机理的影响,将黏结性能劣化归因于钢筋锈蚀率㊁保护层㊁钢筋直径和箍筋约束等,对钢筋黏结滑移本构模型进行修正,提出适用于锈蚀R C 结构的黏结滑移本构模型.１．１㊀钢筋滑移计算目前,在针对结构进行的数值分析中采用细观方法来计算滑移量s ,需利用局部黏结滑移本构模型关系τＧs 进行迭代求解[１２],建模过程较为复杂.为简化计算过程,本文在既有黏结应力分布模式基础上,通过力学平衡关系推导得到钢筋应力f s 和滑移量s 的关系,用以表征黏结滑移关系并计算钢筋滑移量,最终模拟结构的滑移变形.S e z e n 等[１３]提出了一种两段式阶梯函数的黏结应力分布模式,弹性段应力取τe ,屈服段应力取τp ,如图１所示.因为黏结应力在每段都是均匀的,对τe 与τp 进行积分可得到应力沿伸展长度l 为双线性分布,再假定钢筋本构为双折线本构,由式(１)可知钢筋应变也沿伸展长度l 双线性分布.f s ＝E s εs ,０ɤεs ɤεyf y ＋b s E s (εs －εy ),εs ＞εy {(１)式中:εy ＝f y /E s 为钢筋屈服应变;E s 为钢筋弹性模量;b s 为钢筋应变硬化率.通过对加载端钢筋进行受力平衡分析可得:图１㊀钢筋滑移计算模型F i g ．１㊀C a l c u l a t i o nm o d e l o f r e i n f o r c e m e n t s l i pf sA s ＝πd b ʏl e ＋l p０τ(x )d x ㊀(２)其中:f y 为钢筋屈服强度;A s 为钢筋横截面面积;d b 为钢筋直径.结合式(１)可得:l e ＝f s d４τe ,０ɤεs ɤεy ㊀(３)l p ＝(f s －f y )d４τp,εs ＞εy ㊀(４)式中:τe 为沿l e 分布的弹性段平均黏结应力,取１．０f ᶄc M P a ;τp 为沿l p 分布的屈服段平均黏结应力,取０．５f ᶄc M P a ;fᶄc 为混凝土立方体抗压强度.基于此,忽略混凝土自身变形的影响,通过对钢筋全部伸展长度上的应变进行积分来确定滑移量S :S ＝ʏl ０εsd x ＝εs le ２,０ɤεs ɤεyεy l e ２＋l p (εs ＋εy )２,εs ＞εy ìîíïïïï(５)最后将式(１)㊁式(３)和式(４)代入式(５),可得钢筋应力Ｇ滑移关系式:S ＝f ２s d b ８E s τe,０ɤεs ɤεy f ２y d b ８E s τe ＋(f s －f y )f y d b E s τp ＋(f s －f y )２d b８E s b s τp,εs ＞εy ìîíïïïï㊀㊀(６)㊀㊀基于以上分析,选用该钢筋应力Ｇ滑移关系作为本文锈蚀钢筋黏结滑移本构模型的基础.１．２㊀锈蚀损伤指标锈蚀钢筋的锈蚀程度用钢筋质量损失的百分比η来量化,其表示为:η＝m ０－m １m０ˑ１００％㊀(７)式中:m ０和m １分别为钢筋锈蚀前㊁后的单位长度质量.钢筋锈蚀程度η即钢筋的锈蚀率,名义上为钢筋锈蚀段的平均锈蚀水平.名义黏结强度R (η)常用来表征锈蚀作用对混凝土和钢筋界面黏结强度的损伤程度,表示为:R (η)＝τu (η)τu (０)㊀(８)式中:τu (η)和τu (０)分别为钢筋锈蚀率为η的黏结强度和钢筋未锈蚀时的黏结强度,其中钢筋未锈蚀时的黏结强度取弹性段平均黏结应力,同式(３)所示.６７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年１．３㊀锈蚀钢筋黏结滑移本构模型混凝土与钢筋界面的黏结作用产生的名义剪应力主要包括三部分,分别是化学胶着力㊁摩擦阻力和机械咬合力,钢筋锈蚀对这三种机理的影响如下:(１)化学胶着力:锈蚀会将钢筋表面从铁变为质地疏松的氧化物,钢筋表面氧化后,钢筋与混凝土的接触性能降低,进而导致化学胶着力降低.因此,随着腐蚀程度不断增加,化学胶着力也不断降低.(２)摩擦阻力:摩擦阻力的大小和摩擦系数与接触面压力有关.当钢筋锈蚀率较小时,腐蚀产物的膨胀使接触面压力升高,使得钢筋与混凝土之间的摩擦系数增加,从而增大摩擦阻力,黏结性能略微增加.然而随着锈蚀率提高,箍筋强度和面积减小,不断增加的锈蚀产物将造成摩擦阻力减小,此外锈蚀产物的体积膨胀对周围混凝土产生更大的拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度时,将引起保护层锈胀开裂,保护层对纵筋的约束作用降低,最终导致黏结强度退化.此外,锈蚀率相同时,不同纵筋直径锈层厚度不同,而这直接影响钢筋表面黏结性能退化及径向锈胀力的大小[１４],最终影响摩擦阻力的传递.(３)机械咬合力:当钢筋锈蚀率较小时,锈蚀产物对黏结界面的空隙起到填充效果,混凝土所受环向应力增大,机械咬合力有所提高.随着锈蚀程度增大,锈蚀产物的堆积膨胀会导致周围混凝土出现微裂纹,从而降低该区域混凝土的强度.由于机械咬合力与混凝土强度呈正相关[１５],因此锈蚀将会导致钢筋与混凝土界面的机械咬合力减小;此外,锈蚀使钢筋表面肋逐渐被锈平,其与混凝土间的机械咬合力不断降低,进而造成混凝土与钢筋之间的黏结性能发生退化.综上,通过分析锈蚀对黏结机理的影响,本文决定采用L i n等[１６Ｇ１７]提出的黏结强度退化模型来考虑锈蚀黏结强度.此模型综合考虑了箍筋约束作用㊁锈蚀率㊁混凝土保护层㊁纵筋直径等影响,包括了引起黏结性能退化的大部分因素,是目前国内外考虑锈蚀作用的黏结强度模型中较为全面的,本文将其简称为L i n模型,即:㊀τ(η)＝τ(０),ηɤ１．５％τ(０)D s t e－δ(η－１．５％),η＞１．５％{(９)式中:τ(η)和τ(０)分别为纵筋锈蚀率为η的黏结强度和钢筋未锈蚀时的黏结强度.D s t和δ为退化系数:D s t＝１－０．６８ηs t a v e㊀(１０)δ＝δcˑδζˑδi㊀(１１)δc＝１３．２８－０．５７c/d b㊀(１２)δζ＝１４３．５４ξs t＋１㊀(１３)ξs t＝A s td b s s t n d㊀(１４)δi＝１．０,i c o r rɤ２００μA/c m２０．１７l n i c o r r２００æèçöø÷＋１．０,i c o r r＞２００μA/c m２ìîíïïïï(１５)式中:ηs t a v e为箍筋锈蚀率;δc为保护层厚度决定的退化系数;c为保护层厚度;d b为受拉钢筋直径;δζ为由箍筋决定的退化系数;ξs t为箍筋约束参数;A s t为箍筋横截面面积;s s t为箍筋间距;n d为受拉钢筋数量;δi为为腐蚀电流密度决定的退化系数;i c o r r为锈蚀过程中平均电流密度.由式(８)~(９)可知:R(η)＝１,ηɤ１．５％D s t e－δ(η－１．５％),η＞１．５％{㊀(１６)将式(１６)代入式(６),可得本文所提锈蚀钢筋黏结滑移本构模型为:Sη＝f２s d b８E sτe(η),０ɤεsɤεyfᶄ２y d b８E sτe(η)＋(fᶄs－fᶄy)fᶄy d b４E sτp(η)＋(fᶄs－fᶄy)２d b８E s b sτp(η),εs＞εyìîíïïïï㊀㊀(１７)τe(η)＝τe(０)R(η)㊀(１８)τp(η)＝τp(０)R(η)㊀(１９)式中:fᶄs为锈蚀钢筋的强度;τe(η)和τp(η)分别为考虑锈蚀作用弹性段和屈服段的黏结应力.由式(９)可知,当纵筋锈蚀率ɤ１．５％时,锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结强度不发生衰减,当纵筋锈蚀率＞１．５％并继续增大时,锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结强度逐渐降低.由式(１７)可知滑移量随黏结强度的衰减而不断增大,同时可计算出锈蚀钢筋滑移量的大小.１．４㊀拉拔试验验证为验证本文模型的合理性,首先通过典型拉拔试验进行验证.目前国内外针对锈蚀后的钢筋拉拔试验所采用的锚固长度大多未超过５倍钢筋直径,７７第４６卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨㊀丰,等:考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀其与实际锚固长度存在一定差距.因此,本文选取A m l e h [１８]㊁J i n 等[１９]㊁郑晓燕[２０]所做试验研究中９个锚固长度充分的锈蚀中心拉拔试件进行验证分析,并采用C h e n g 模型进行辅助验证.所收集拉拔试验试件参数主要包括混凝土轴心抗压强度f c ㊁混凝土保护层厚度c ㊁纵筋直径d ㊁纵筋锈蚀率ηs ㊁钢筋锚固长度l 及钢筋屈服强度f y (表１).本文模型曲线㊁C h e n g 模型曲线和试验数据曲线对比情况如图２所示,其中横坐标代表钢筋滑移值,纵坐标为钢筋拉拔力.由图２可见,在腐蚀程度表１㊀拉拔试件参数T a b l e １㊀P a r a m e t e r s o f p u l l Ｇo u t s pe c i m e n s 试件编号引用文献l /mmf c /M P a ηs /％c /mm d /mm f y/M P a C ５Ｇ５C [１８]２８０３５．８１．３５０２０４２４C ４Ｇ６C [１８]２８０４６．９１．６５０２０４２２C ４Ｇ５C [１８]２８０４６．９７．３５０２０３８７D ８[１９]８０１７．７１．７４４１２３０９D １１[１９]８０１７．７８．７４４１２４１８D １３[１９]８０１７．７１０．０４４１２３７５S Ｇ８[２０]６００２９．２２．５９０２０３５７S Ｇ１１[２０]６００２７．２４．８９０２０３４５S Ｇ１８[２０]２００２９．４７．２９０２０３３２图２㊀不同模型值与试验值对比F i g ．２㊀C o m p a r i s o nb e t w e e nd i f f e r e n tm o d e l v a l u e s a n de x pe r i m e n t a l v a l u e s ８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年较低时,C h e n g模型大多高估了初始刚度,随着锈蚀程度增加,C h e n g模型所计算初始刚度逐渐接近试验结果,这是因为其在无锈蚀情况下所取的弹性段黏结应力偏高,同时其考虑钢筋锈蚀的黏结强度衰减模型中仅考虑了纵筋锈蚀率的影响,忽略了其他导致黏结强度衰减的因素,低估了滑移值.总体来说,除图２(c)外,相比于C h e n g模型,本文模型与大部分试验结果吻合程度更好.此外,从图２(c)可以看到,试验曲线的初始刚度较低,当滑移值超过０．５mm后,刚度有较大幅度的提高.A m l e h[１８]对这种试验现象进行了描述,即在锈蚀率较大的情况下,钢筋肋逐渐被锈平,同时材质疏松的锈蚀产物不断累计,导致混凝土与钢筋之间形成一层疏松层,黏结应力降低,所以当拉拔力施加在锈蚀程度严重的试件上时,钢筋首先滑移,直至其抓住接触面的混凝土.这种现象反映为拉拔力Ｇ滑移曲线初始刚度较低,随后刚度有较大提高,然而此种现象很难用现有模型进行模拟.综上,从锈蚀钢筋拉拔力与滑移关系全程来看,相比于C h e n g模型,本文模型的准确性和可靠性更好,考虑了影响混凝土和锈蚀钢筋界面黏结滑移性能的大部分因素,如纵筋和箍筋的锈蚀率㊁保护层厚度㊁纵筋直径及箍筋约束作用等.２㊀考虑黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型２．１㊀材料劣化模型钢筋的强度㊁延性等力学性能会随着锈蚀程度的增大不断发生退化.I m p e r a t o r e等[２１]通过试验研究,提出了屈服强度与极限强度随锈蚀率变化的劣化模型:f y,c＝f y,０(１－１．４３５η)㊀(２０)f u,c＝f u,０(１－１．２５３η)㊀(２１)式中:f y,c与f u,c分别为锈蚀钢筋的名义屈服强度和名义极限强度;f y,０与f u,０分别为钢筋锈蚀前的屈服强度及极限强度;η为锈蚀率,可按式(７)进行计算.随着锈蚀产物的不断累计,钢筋锈胀力将造成保护层混凝土的纵向开裂,进而导致混凝土抗压强度强度降低.锈蚀后保护层混凝土抗压强度公式[２２]为:fᶄc＝f c１＋Kε１ε０㊀(２２)式中:f c为未锈蚀时的混凝土抗压强度;fᶄc为锈胀开裂后的混凝土抗压强度;K为与钢筋直径和粗糙度相关的系数,一般取０．１[２３];ε０为未锈蚀时的混凝土峰值应变;ε１为混凝土锈胀开裂后的横向平均拉应变,其计算公式为:ε１＝b f－b０b０＝n b a r s wb０㊀(２３)式中:b０和b f分别为锈胀开裂前后的截面宽度;n b a r s 为受压钢筋数目;w为裂缝总宽度,可通过式(２４)进行计算[２４]:w＝wπ(v r s－１)X c r㊀(２４)式中:v r s为钢筋锈蚀膨胀系数,可取２．０;X c r为均匀锈蚀的锈蚀深度.对于核心区混凝土来说,箍筋锈蚀削弱了其对混凝土的约束作用,核心区混凝土的力学性能随之退化,因此本文基于修正K e n tＧP a r k约束混凝土本构模型和本节所提钢筋劣化模型,通过确定锈蚀箍筋的力学性能来计算核心区混凝土性能的劣化规律.２．２㊀试验数据本文选取董立国等[２５]完成的锈蚀R C柱低周反复加载试验的试验数据对上文提出的锈蚀钢筋黏结滑移模型的准确性进行验证.试验共包括６根剪跨比为５的长柱试件,试件尺寸及配筋见图３,试件设计参数列于表２,混凝土和钢筋的力学性能及具体试验方案见文献[２６].图３㊀试件尺寸及配筋(单位:mm)F i g．３㊀G e o m e t r y a n d r e i n f o r c e m e n t o f c o l u m ns p e c i m e n s(U n i t:mm)９７第４６卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨㊀丰,等:考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表２㊀试件设计参数T a b l e２㊀D e s i g n p a r a m e t e r s o f s p e c i m e n s试件编号轴压比n裂缝宽度w/mm纵筋锈蚀率ηs/％箍筋锈蚀率ηs v/％屈服滑移量S y/mm极限滑移量S u/mmCＧ１０．２０．００．０００．０００．２６９５．６３６CＧ２０．２０．５２．３６３．９４０．２８７６．１９１CＧ３０．２１．０３．７３５．６２０．３２４７．１４８CＧ５０．２１．５５．９７９．４３０．３９９９．２４２CＧ９０．４１．２５．０２６．９４０．３６２８．１５９CＧ１００．４１．５６．２０９．６００．４０８９．３３０２．３㊀构件模型建立通过O p e n S e e s有限元软件,按照图４所示的宏观有限元模型,建立锈蚀R C墩柱试件纤维模型.弯曲变形通过非线性纤维梁柱单元(e l e m e n t n o n l i n e a r B e a mC o l u m n)模拟,纤维截面中的混凝土本构关系采用C o n c r e t e０２M a t e r i a l,钢筋本构采用能够考虑钢筋疲劳和屈曲的R e i n f o r c i n g S t e e lM a t e r i a l模拟.图４㊀宏观有限元模型F i g．４㊀M a c r o f i n i t e e l e m e n tm o d e l由于弯曲破坏型长柱破坏时剪切变形占比较小,故假定柱中剪力与剪切变形为线弹性关系,且忽略锈蚀对其抗剪作用的影响[２５].如图５所示,将剪切刚度赋予单轴滞回材料(u n i a x i a lM a t e r i a lE l a sＧt i c),再通过截面组装[２７]的方法将其添加至已定义好的纤维截面中形成组合截面,以达到弯曲变形和剪切变形耦合的效果,剪切刚度按式(２５)计算.K＝G A/L㊀(２５)式中:A和L分别为本文模拟所用R C柱的截面面积和试件高度;G为混凝土剪切模量,取G＝０．４E c, E c为混凝土弹性模量.滑移变形通过在柱底添加零长度截面单元模拟,单元中的钢筋本构关系采用本文所提钢筋黏结滑移本构,并利用H y s t e r e t i c M a t e r i a l进行建模.如图６所示,该材料一般用于构建三折线模型,可采用不定义第三点参数,使其成为二折线模型,较好地嵌入本文的纤维模型计算中,即不定义第三点参数(Ɣe３p,Ɣs３p)和(Ɣe３n,Ɣs３n),只需输入正负向第一点(Ɣe１p,Ɣs１p)㊁(Ɣe１n,Ɣs１n)和第二点(Ɣe２p,Ɣs２p)㊁(Ɣe２n,Ɣs２n),定义正负向加载时钢筋屈服强度f y㊁钢筋屈服时界面处钢筋滑移量S y和钢筋极限强度f u㊁钢筋达到极限强度时界面处钢筋滑移量S u.锈蚀后的H y s t e r e t i c M a t e r i a l 本构建模参数f y㊁S y和f u㊁S u分别按照２．１节式(２０)㊁式(２１)和１．３节中的式(１７)计算钢筋模型控制点的强度及其对应的滑移值;对于滞回规律参数图５㊀考虑剪切的组合截面F i g．５㊀C o m p o s i t e s e c t i o n c o n s i d e r i n g s h e ar图６㊀H y s t e r e t i cM a t e r i a l本构F i g．６㊀C o n s t i t u t i v e e q u a t i o no fH y s t e r e t i cM a t e r i a l０８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年则参考Z h a o等[６]的研究,变形捏缩参数p i n c h X 以及力捏缩参数p i n c h Y分别取０．０和０．２,不考虑强度衰减和刚度退化效应,即D a m a g e１㊁D a m a g e２及B e t a都取０,单元中的混凝土本构保持C o nＧc r e t e０２M a t e r i a l不变.需要说明的是,由于钢筋应力Ｇ滑移关系中的滑移量达到了毫米级,其所对应的混凝土应变也会较大,为确保零截面单元与非线性纤维梁柱单元的变形协调,避免平截面假定失效,提高收敛性,本文采用L e B o r g n e[２８]所建议公式对零截面单元内混凝土极限压应变进行修正,即:S F c o n c＝f y d b８u e㊀(２６)式中:S F c o n c为放大系数;u e为弹性段平均黏结应力;f y为钢筋屈服强度;d b为钢筋直径.２．４㊀模拟结果根据不同的纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率,由式(１７)计算得到相应的屈服滑移量和极限滑移量并列于表２中.结果显示,随着锈蚀率增加,屈服滑移量的变化范围为０．２６９~０．４０８mm,极限滑移量的变化范围为５．６３６~９．３３０mm,符合实际情况的要求,也说明了本文所提锈蚀钢筋黏结滑移本构模型的合理性.进而,采用本文模型对锈蚀R C柱试件进行模拟,得到试验结果与模拟结果的滞回曲线的对比如图７所示.总体来说,本文模型的模拟结果与试验图７㊀试件滞回曲线对比F i g．７㊀C o m p a r i s o nb e t w e e nh y s t e r e t i c c u r v e s o f s p e c i m e n s结果吻合良好.在不同腐蚀程度下,本文模型的预测结果与试验结果在加卸载刚度㊁侧向承载力和曲线形状方面均具有较好的符合度,能够反映出锈蚀对于黏结滑移性能的损伤;随着轴压比增大,试件初始刚度增大,本文模型计算的初始刚度与试验结果的偏差有所增大.图８为试件最后破坏时的累计耗能模拟结果与试验结果的对比,可看出模拟结果与试验结果较为接近,其误差最大不超过１５％.分析高轴压比(n＞０．３)试件初始刚度误差产生的原因,主要包括两点:一方面是本文模型所取黏结强度退化系数是基于L i n等[１５]对大量试验数据回归分析得到的退化系数,这与实际结果之间可能存在一定差距;另一方面是由于本文模型在计算滑移值的过程中忽略了轴压比这个影响因素,高估了构件的实际变形能力,从而导致滑移量的计算结果偏大.３㊀参数分析根据前文分析可知锈蚀钢筋滑移量随锈蚀率增大而降低,此外由式(１７)可知其还与c/d和体积配箍率两者相关.选取CＧ２柱作为模型进行参数分析,计算c/d在０．６２５㊁１㊁１．５下体积配箍率为０．０１１２㊁１８第４６卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨㊀丰,等:考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图８㊀累计耗能模拟值与试验值的误差分析F i g ．８㊀A n a l ys i s o f e r r o r b e t w e e n s i m u l a t e dv a l u e a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e o f c u m u l a t i v e e n e r g yc o n s u m pt i o n ０．０１６８㊁０．０２２４时锈蚀钢筋的屈服滑移量与极限滑移量.计算结果如图９所示,可以看到纵筋屈服滑移量和极限滑移量都随体积配箍率的增大而明显减小,这与文献[１６]里的试验结果吻合.相比体积配箍率,纵筋屈服滑移量和极限滑移量随c /d 的增大而减小的幅度较小,说明特征滑移量受c /d 变化的影响不明显,这与文献[１４]的试验结论一致.４㊀结论本文从R C 结构锚固区钢筋黏结滑移问题入手,对考虑锈蚀损伤滑移量的计算方法进行了研究,提出了适用于锈蚀R C 结构的黏结滑移本构模型.主要结论如下:㊀㊀(１)基于既有黏结应力分布模型推导了钢筋滑移量计算公式,通过分析锈蚀对混凝土与钢筋界面图９㊀屈服滑移量和极限滑移量计算结果F i g ．９㊀C a l c u l a t i o n r e s u l t s o f y i e l d s l i p a n d l i m i t s l i p黏结机理的影响,引入锈蚀黏结强度劣化模型,提出了可考虑锈蚀损伤的锚固区钢筋黏结滑移本构模型.(２)采用现有黏结滑移本构模型与本文模型分别对拉拔试验结果进行对比分析,验证了本文模型可更加准确地反映锈蚀钢筋和混凝土界面之间的黏结Ｇ滑移行为.(３)考虑黏结滑移锈蚀R C 柱数值模型的滞回曲线和耗能结果与试验结果吻合良好,较为准确地反映了钢筋黏结滑移引起锈蚀R C 柱的力学性能和抗震性能变化.(４)根据参数分析,锈蚀钢筋屈服滑移量和极限滑移量随体积配箍率的增大而明显减小,受c /d 变化的影响不明显.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀S A A T C I O G L U M ,A L S I WA T J M ,O Z C E B E G．H ys t e r e t i c b e h a v i o ro fa n c h o r a g es l i p in R /C m e m b e r s [J ]．J o u r n a lo f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g,１９９２,１１８(９):２４３９Ｇ２４５８．[２]㊀U Y U E N G Y ,B A L A G U R U P ,C HU N G L ．B o n db e h a v i o ro fc o r r ode d r e i nf o r c e m e n t b a r s [J ]．A C IM a t e r i a l s J o u r n a l ,２０００,９７(２):２１４Ｇ２２０．[３]㊀陶慕轩,丁然,潘文豪,等．传统纤维模型的一些新发展[J ]．工程力学,２０１８,３５(３):１Ｇ２１．T A O M u x u a n ,D I N G R a n ,P A N W e n h a o ,e t a l ．S o m e a d v a n c e s i nc o n v e n t i o n a l f i b e r b e a m Ｇc o l u m n m o d e l [J ]．E n g i n e e r i n g M e Ｇc h a n i c s ,２０１８,３５(３):１Ｇ２１．[４]㊀H A S E L T O NCB ,G O U L E TCA ,M I T R A N I ＧR E I S E RJ ,e t a l ．A na s s e s s m e n tt o b e n c h m a r kt h es e i s m i c p e r f o r m a n c eo fa c o d e Ｇc o n f o r m i n g r e i n f o r c e d Ｇc o n c r e t e m o m e n t Ｇf r a m e b u i l d i n g [R ]．B e r k e l e y :P a c i f i cE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g Re s e a r c h C e n Ｇt e r ,２００７．２８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年[５]㊀熊能,顾冬生．钢筋粘结滑移弯矩Ｇ转角计算模型[J]．工程力学,２０１９,３６(１２):９８Ｇ１０５．X I O N G N e n g,G U D o n g s h e n g．Ac a l c u l a t i o nm o d e l f o r t h e s l i p m o m e n tＧr o t a t i o no fr e i n f o r c e m e n tb o n d[J]．E n g i n e e r i n g M eＧc h a n i c s,２０１９,３６(１２):９８Ｇ１０５．[６]㊀Z HA O J,S R I T H A R A N S．M o d e l i n g o fs t r a i n p e n e t r a t i o ne f f e c t s i n f i b e rＧb a s e d a n a l y s i s o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s[J]．A C I S t r u c t u r a l J o u r n a l,２００７,１０４(２):１３３．[７]㊀欧晓英,林迟,张沛洲,等．基于O p e n S e e s的锈蚀R C结构底部节点性能研究[J]．计算力学学报,２０１３,３０(３):４２９Ｇ４３６．O U X i a o y i n g,L I N C h i,Z HA N G P e i z h o u,e ta l．R e s e a r c ho n p r o p e r t i e so fb o t t o m c o l u m n j o i n to fc o r r o d e d R C s t r u c t u r eb a s e do nO p e n S e e s[J]．C h i n e s eJ o u r n a l o fC o m p u t a t i o n a lM eＧc h a n i c s,２０１３,３０(３):４２９Ｇ４３６．[８]㊀潘志宏,李爱群,孙义刚．反复荷载下锈蚀黏结退化的R C结构数值模拟[J]．中国矿业大学学报,２０１０,３９(３):３６２Ｇ３６７．P A NZ h i h o n g,L IA i q u n,S U N Y i g a n g．N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s u n d e r c y c l i c l o a d s:t h e e f f e c t so fb o n dd e t e r i o r a t i o nd u et or e i n f o rc e m e n tc o r r o s i o n[J]．J o u r n a lo fC h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g&T e c h n o l o g y,２０１０,３９(３):３６２Ｇ３６７．[９]㊀C H E N G H,L IH N,W A N G DS．P r e d i c t i o n f o r l a t e r a l d e f o r m a t i o nc a p a c i t y o f c o r r ode d r e i nf o r c e d c o n c r e t e c o l u m n s[J]．T h e S t r u c t u r a lD e s i g n o fT a l la n dS p e c i a l B u i l d i n g s,２０１９,２８(１):e１５６０．[１０]㊀Z HA N G Y X,B I C I C IE,SE Z E N H,e t a l．R e i n f o r c e m e n t s l i p m o d e lc o n s i d e r i n g c o r r o s i o n e f f e c t s[J]．C o n s t r u c t i o n a n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,２０２０,２３５:１１７３４８．[１１]㊀李磊,王卓涵,张艺欣,等．钢筋混凝土冻融损伤黏结滑移本构模型及其在构件中的应用[J]．建筑结构学报,２０２１,４２(９):２１３Ｇ２２２．L I L e i,WA N GZ h u o h a n,Z H A N GY i x i n,e t a l．B o n dＧs l i p m o dＧe l of f r e e z eＧt h a wd a m ag e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e a n d i t s a p p l i c aＧt i o n f o rm e m b e r s[J]．J o u r n a l o fB u i l d i n g S t r u c t u r e s,２０２１,４２(９):２１３Ｇ２２２．[１２]㊀张艺欣．冻融损伤R C柱及框架结构抗震性能研究[D]．西安:西安建筑科技大学,２０２０．Z HA N G Y i x i n．S e i s m i c p e r f o r m a n c er e s e a r c ho f f r e e z eＧt h a wd a m a ge d r c c o l u m na n dR Cf r a m e s t r u c t u r e s[D]．X i＇a n:X i＇a nU n i v e r s i t y o fA r c h i t e c t u r e a n dT e c h n o l o g y,２０２０．[１３]㊀S E Z E N H,S E T Z L E R EJ．R e i n f o r c e m e n ts l i p i nr e i n f o r c e dc o n c r e t e c o l u m n s[J]．A C IS t r u c t u r a l J o u r n a 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h o u:Z h e j i a n g U n i v e r s i t y,２０１７．[１８]㊀AM L E H L．D e t e r i o r a t i o no f r e i n f o r c i n g s t e e l i nc o n c r e t ed u e t o c o r r o s i o n[D]．M o n t r e a l:M c G i l lU n i v e r s i t y,２０００．[１９]㊀J I N W L,Z HA O Y X．E f f e c to f c o r r o s i o no nb o n db e h a v i o ra n db e n d i n g s t r e n g t h o f r e i n f o rc ed c o n c re t e b e a m s[J]．J o u r n a lo f Z h e j i a n g U n i v e r s i t yＧS c i e n c eA,２００１,２(３):２９８Ｇ３０８．[２０]㊀郑晓燕．锈蚀钢筋与混凝土动态粘结性能研究[D]．南京:河海大学,２００４．Z H E N G X i a o y a n．R e s e a r c h o n d y n a m i c b o n d b e h a v i o rb eＧt w e e nc o r r o d e ds t e e lb a ra n dc o n c r e t e[D]．N a n j i n g:H o h a iU n i v e r s i t y,２００４．[２１]㊀I M P E R A T O R ES,R I N A L D I Z,D R A G OC．D e g r a d a t i o n r e l a t i o nＧs h i p s f o r t h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f c o r r o d e ds t e e l r e b a r s[J]．C o n s t r u c t i o n a n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,２０１７,１４８:２１９Ｇ２３０．[２２]㊀V E C C H I O FJ,C O L L I N S M P．T h e m o d i f i e dc o m p r e s s i o nＧf i e l dt h e o r y f o rr e i n f o r c e d c o n c r e t e e l e m e n t ss u b j e c t e dt os h e a r[J]．A C I J o u r n a l P r o c e e d i n g s,１９８６,８３(２):２１９Ｇ２３１．[２３]㊀C A PÉM．R e s i d u a ls e r v i c eＧl i f ea s s e s s m e n to fe x i s t i n g R/C s t r u c t u r e s[D]．G o t h e n b u r g:C h a l m e r sU n i v e r s i t y o fT e c h n o lＧo g y,a n d M i l a n:M i l a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,１９９９．[２４]㊀MO L I N AFJ,A L O N S O C,A N D R A D EC．C o v e r c r a c k i n g a sa f u n c t i o no fr eb a rc o r r o s i o n:p a r t２ n u m e r i c a lm ode l[J]．M a t e r i a l s a n dS t r u c t u r e s,１９９３,２６(９):５３２Ｇ５４８．[２５]㊀董立国,郑山锁,左河山,等．基于集中塑性铰模型的弯曲破坏锈蚀R C框架柱数值模拟方法[J]．建筑结构学报,２０２０,４１(４):１４０Ｇ１５０．D O N GL i g u o,Z HE N GS h a n s u o,Z U O H e s h a n,e t a l．N u m e r iＧc a l s i m u l a t i o nm e t h od f o r c o r r o de dR Cf r a m e c o l u m n s o f f l e xＧu r a l f a i l u r e b a s e d o n l u m p e d p l a s t i c h i n g em o d e l[J]．J o u r n a l o fB u i l d i n g S t r u c t u r e s,２０２０,４１(４):１４０Ｇ１５０．[２６]㊀郑山锁,董立国,左河山,等．人工气候环境下锈蚀R C框架柱抗震性能试验研究[J]．建筑结构学报,２０１８,３９(４):２８Ｇ３６．Z H E N GS h a n s u o,D O N G L i g u o,Z U O H e s h a n,e ta l．E x p e r iＧm e n t a l i n v e s t i g a t i o n o n s e i s m i c b e h a v i o r s o fc o r r o d e d R Cf r a m e c o l u m n si n a r t i f i c i a lc l i m a t e[J]．J o u r n a lo fB u i l d i n gS t r u c t u r e s,２０１８,３９(４):２８Ｇ３６．[２７]㊀郑山锁,荣先亮,张艺欣,等．冻融损伤低矮R C剪力墙数值模拟方法[J]．工程力学,２０２０,３７(２):７０Ｇ８０．Z H E N GS h a n s u o,R O N GX i a n l i a n g,Z H A N GY i x i n,e t a l．N uＧm e r i c a l s i m u l a t i o no f s q u a tR Cs h e a rw a l l sw i t hf r e e z eＧt h a wd a m a g e[J]．E n g i ne e r i n g M e c h a n i c s,２０２０,３７(２):７０Ｇ８０．[２８]㊀L E B O R G N E M R．M o d e l i n g t h e p o s t s h e a rf a i l u r e b e h a v i o r o f r e i n f o r c e d c o n c r e t ec o l u m n s[D]．A u s t i n:U n i v e r s i t y o fT e x a sa tA u s t i n,２０１２．(本文编辑:张向红)３８第４６卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨㊀丰,等:考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

26CITY AND DISASTER REDUCTION高俊龙，上海师范大学环境与地理科学学院2022级硕士研究生，研究方向为土地利用与自然灾害风险管理研究。

在校期间以第一作者身份参加江苏省首届安全韧性城市科研创新大赛并获二等奖，获上海师范大学2023年度“优秀学生干部”称号。

引言以全球变暖为主要特征的气候变化加剧了极端天气气候事件的频率、强度和持续时长。

根据应急管理部统计数据显示，2010—2022年，我国年均因灾造成的直接经济损失达3689.5亿元。

随着城市化水平的提高，城市中人口和经济等要素的集聚效应愈加明显，城市系统更加复杂，城市各要素的脆弱性和暴露也随之在增加，较小的致灾因子都可能引发连锁反应，形成灾害链，对城市造成较大影响。

由此可见，灾害风险已成为影响我国城市安全和可持续发展的重要因素，开展城市防灾减灾工作也成为降低城市灾害风险的重要途径。

早在新中国成立初期，我国就成立了统筹防灾减灾工作的中央减灾委员会。

改革开放之后，国家进一步加强防灾减灾工作的法治建设，出台了我国第一部减灾规划《中华人民共和国减灾规划（1998—2010年）》； 2002年的“SARS”事件中，我国的防灾减灾体系经受了严峻的考验，引起国家的高度重视，此后不仅设置了国务院应急管理办公室等机构，还出台了《国家突发公共事件总体应急预案》、《国家综合减灾“十一五”规划》以及《国家综合防灾减灾规划（2010—2015年）》等，这些部门和法制法规的出现较大程度上完善了我国应急管理体系，也标志着我国的应急管理进入了“一案三制”的时代。

党的十八大以来，国家安全委员会和应急管理部的设立，以及《“十四五”国家应急体系规划》和《“十四五”国家综合防灾减灾规划》等规划的出台更是标志着我国的应急管理体系进入了现代化的建设进程。

基于Cite Space 的我国城市防灾减灾研究进展分析高俊龙　徐慧　王春阳　陈馨怡27在这一过程中，学者们围绕城市防灾减灾展开研究产出了丰富的成果。

The 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, ChinathHUMAN CASUALTY AND DAMAGE DISTRIBUTION IN RELATION TO SEISMIC INTENSITY IN THE 2006 CENTRAL JAVA EARTHQUAKE IN INDONESIAH. Murakami , D. Pramitasari , and R. Ohno1123Associate Professor, Division of. of Environmental Science and Engr., Graduate School of Sci. and Engr., Yamaguchi University, Ube, Japan 2 Lecturer, Department of Architecture and Planning, Faculty of Engineering, Gadjah Mada University, Yogyakarta, 55281, Indonesia 3 Professor, Dept. of Architecture, Tokyo Institute of Technology, Yokohama, Japan Email: hitomim@yamaguchi-u.ac.jp, dpramitasari@ugm.ac.id , rohno@.titech.ac.jpABSTRACT : The 2006 Central Java (Jogyakarta) earthquake occurred on May 27, and caused 140 thousand dwellings collapsed 190 thousand dwellings heavily damaged, and 5,800 human lives lost. The authors made reconnaissance field survey in June, 2006, collected damage statistics and examined GIS distribution. The seismic intensities were estimated by means of questionnaire survey. Obtained results are as follows. (1) Dwelling collapse rate reached 60% and human loss rate exceeded 1.6% along 20km in NNE direction around epicenter. Human loss rates tend to be smaller for the similar levels of dwelling collapse rates in Java where single story dwellings are common, than in the 1995 Kobe earthquake region. (2) Maximum MSK intensity of 8 or larger is estimated in the epicenter area, while it decreases toward the west direction. Probability of human casualty increases while dwelling damage levels worsened and human loss occurred in approximately 12% of households, when a single wall collapsed or two or more walls totally collapsed. (3) Comparison of building types in damage levels indicated that brick houses are more vulnerable than RC buildings and wooden houses. At MSK intensity 8, responses of many brick houses collapsed reaches 0.77 and the highest, while that of RC buildings is 0.44 and that of wooden houses is 0.11. KEYWORDS: seismic intensity, building vulnerability, human loss, Java earthquake1. INTRODUCTION The 2006 Central Java Earthquake with magnitude 6.3 occurred on Saturday May 27th at 5:53 a.m., local time, or Friday, May 26, 2006 at 22:53:58 (UTC) in Bantul district of Yogyakarta Special State, Indonesia (USGS, 2006). Dwelling damages and human casualty were very severe affecting densely populated farming villages and towns in the State and also urban area of Yogyakarta city. The authors conducted field reconnaissance survey joining a team of Kyushu University in June, 2006. This study aims to elucidate dwelling damages vulnerability and human casualty in relation with seismic intensity and other factors. 2. GIS DISTRIBUTION OF DAMAGE BASED ON STATISTICS 2.1. GIS Distribution of Damage and Human Loss According to the report by the Indonesian Government Disaster Management Center, total human casualty numbered 5,778 people killed and 37,883 people injured, while dwelling damage numbered 139,859 dwellings totally collapsed and 190,025 dwellings heavily damaged. The area affected by this earthquake is the special state of Yogyakarta and Klaten district, which belongs to Central Java State. GIS files for the affected area, which contains ARC-GIS shape file layers of polygons are used to map damage distribution. We collected damage statistics of dwelling damage and human casualty in sub-district or village levels by visiting district or sub-district offices. Dwelling damage and human casualty were investigated officially atThe 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, Chinathvillage levels and were reported to sub-districts, to districts, to provinces and to the central government thru administrative hierarchy. Dwelling damage levels in Java were classified into 4 levels as follows; total collapse, heavy damage, moderate or light damage and apparently no damage. In case of MSK seismic intensity definition, building damage levels are classified into 5 as follows: Grade 1 slight damage, Grade 2 moderate damage, Grade 3 heavy damage, Grade 4 destruction, Grade 5 total damage. Total collapse Java may be regarded as corresponding to Grade 4 and 5, heavy damage to Grade 3, and moderate or light damage to Grade 1 and 2. Table 2.1 indicates district-wise damage and human casualty statistics reported by the Indonesian national government. Bantul district suffered by far the heaviest damage with 0.5% human loss, while Klaten district followed with 0.09% human loss. According to the National Population Census in 2000, average household members are 3.4 person / household in Jogyakarta Special Province and 4.0 person / household in Central Java Province. Percentage of urban population is 57.7% in Jogyakarta Special Province, while it is 40.4% in Central Java State. Table 2.1Province DistrictDamage statistics reported by Indonesian Government as of June 27, 2006Population (1000s) Dead Injured Refugee Completely destroyed 71,763 19,113 4,685 6,085 7,454 109,100 29,988 307 386 10 51 17 30,759 139,859 Heavily damaged 71,372 27,687 8,430 5,408 11,033 123,930 62,979 696 386 214 1,808 12 66,095 190,025 Slightly Dead/Popul damaged ation 73,669 49,065 9,672 15,364 27,218 174,988 98,552 708 546 780 2,476 74 103,136 278,124 0.50% 0.03% 0.01% 0.05% 0.01% 0.14% 0.09% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.01%823.4 4,143 12,026 778,251 955.2 246 3,777 153,596 386.8 24 2,179 205,625 419.2 218 313 74,592 695.7 84 1,086 140,012 3280.2 4,715 19,381 1,352,076 1139.2 1,045 18,127 713,788 941.7 4 300 12,770 1158.1 10 5,108 712.1 1 4 9,806 838.3 3 67 16,302 1010.6 0 4 2,022 32900.0 1,063 18,502 759,796 GRAND TOTA 45260.5 5,778 37,883 2,111,872 damage: http://www.bakornaspbp.go.id/html/buletindijjateng.htm population: the National Population Census in 2000, after BAPPENAS (2006), Source: Data BPS Data Dan Informasi Keminiskan (2004)Bantul Jogjakarta Sleman Special Kulon progo Province Jogjakarta Gunung Kidul TOTAL Klaten Central Boyolali Jawa Magelang Province Purworejo Sukoharjo Wonogiri TOTALFigure 2.1 shows damage distribution obtained by UNOSAT and epicenters. Figure 2.2 shows dwelling damage and fatality distribution using sub-district-wise statistics. Pleret, Jetis, and Pundong sub-districts of Bantul district are in concentrated high damage zone over 60% of collapse ratio extending from NNE to SSW for approximately 20km. Gantiwarno and Wedi sub-districts located in the southern parts of Klaten district depict 30-60% total collapse ratio, which agrees with our field observation. Damage distribution agrees well with UNOSAT (2006) early estimation on their web-site after the earthquake (Fig. 2.1). The earthquake source locations estimated using Real-time-JISNET data by Nakano et al. (2006) agree with the severe damage zone in Fig. 2.2. High damage zone extends to north to Sleman district, in the east of Jogjakarta (Yogyakarta) city. Human loss distribution in Figure 2.2 indicates similar pattern as the dwelling collapse ratio. Human loss ratio in Pleret, Jetis, andYogyakartaFigure 2.1 Damage distribution obtained by UNOSAT[1] and the location of the epicenter by USGS[2] and the mechanism of the moment centroid by NIED[3] (after Kawase, et al., 2006)The 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, ChinathPundong sub-districts reach 0.8% to 1.6% and that concentration extends approximately 20km along the NNE to SSW direction.YogyakartaTEMPEL SAMIGALUH KALIBAWANG SLEMAN SEYEGAN MLATI TURICANGKRINGAN PAKEM Karangnongko Manisrenggo Ngapen Ceper Klaten Utara Pedan Kebonarum Klaten Tengah Karangdowo Klaten Selatan Jagonalan Kali Kotes TrucukNGAGLIK NGEMPLAK MINGGIR GIRIMULYOKALASANPrambanan Cawas Bayat GODEAN TEGALREJO DEPOK Gantiwarno Wedi JETIS NANGGULANMOYUDAN GAMPINGGONDOKUSUMAN Weru PRAMBANAN KRATONKOTAGEDE WIROBRAJANUMBULHARJO BERBAH GEDANG SARI KOKAP MANTRIJERONBANGUNTAPAN SEDAYU NGAWEN PENGASIH KASIHAN PIYUNGAN SEWON SEMIN SENTOLO PATUK PAJANGAN NGLIPAR PLERET JETIS TEMON BANTUL WATES PANJATAN WATES LENDAH PANDAK BAMBANG LIPURO IMOGIRI DLINGO PLAYEN WONOSARI KARANGMOJO PONJONGGALUR SRANDAKAN PUNDONG SANDEN KRETEKDwelling Collapse %subdistrict_2COLLAPSE_R0.0 - 5.5 5.6 - 17.9PALIYAN PURWOSARI SEMANU20kmSAPTO SARI TANJUNGSARI GIRISUBO18.0 - 34.5 34.6 - 62.4 62.5 - 73.2YogyakartaTEMPEL SAMIGALUH KALIBAWANGTURICANGKRINGAN Karangnongko Manisrenggo Ngapen Ceper Klaten Utara Pedan Kebonarum Klaten Tengah Karangdowo Klaten Selatan Jagonalan Kali Kotes TrucukPAKEM SLEMAN SEYEGAN MLATINGAGLIK NGEMPLAK GIRIMULYO MINGGIRKALASAN Prambanan Cawas Bayat GODEAN TEGALREJO DEPOK Gantiwarno Wedi JETIS NANGGULANMOYUDAN GAMPING GONDOKUSUMAN Weru PRAMBANAN KRATON KOTAGEDE WIROBRAJAN UMBULHARJO BERBAH GEDANG SARI KOKAP MANTRIJERON BANGUNTAPAN SEDAYU NGAWEN PENGASIH KASIHAN PIYUNGAN SEWON SEMIN PATUK SENTOLO PAJANGAN NGLIPAR PLERET JETIS TEMON BANTUL WATES PANJATAN WATES LENDAH PANDAK DLINGO PLAYEN WONOSARI KARANGMOJO PONJONGHuman Loss (%)subdistrict_2HUMAN_L_R0.00 - 0.03 0.04 - 0.23 0.24 - 0.48BAMBANG LIPURO IMOGIRI GALUR SRANDAKAN PUNDONG SANDEN KRETEK PURWOSARIPALIYAN SEMANUSAPTO SARI TANJUNGSARI GIRISUBO0.49 - 0.81 0.82 - 1.64Figure 2.2 GIS distribution of dwelling collapse rate (%) above and human loss rate (%) below using sub-district damage statistics data.The 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, Chinath% human loss2.2. Relation of dwelling collapse and human loss Figure 2.3 shows the relation between rate of dwellings totally collapsed and rate of human loss for village statistics in Bantul District. Normal correlation is obvious with correlation coefficient R=0.896 and human loss rate further increases while total collapse rate exceeds 60%. Linear regression equation is obtained as follows. FR = 0.023 CR – 0.17 (2.1)3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 -0.5 % total collapse 20 40 60 80 100where FR: Fatality Rate (%), CR: Dwelling Collapse Damage Rate (%) Based on the damage report of the 1995 Kobe earthquake by Fire Research Institute of Japan, the following relation between dwelling heavy damage rate and human loss rate is given for earthquake damage estimation manual (Fig. 2.4). FRW = 0.0359 x CHR (2.2)Figure 2.3 Relation of total collapse % and human loss % in the Java earthquakewhere FRW: Fatality Ratio in Wooden Buildings (%) CHR: Wooden Dwelling Collapse and Heavy Damage Ratio (%) For the same levels of dwelling damages, fatality ratio in Java is approximately half of that in the Kobe earthquake, probably because single story dwellings are majority in Java, while two story dwellings were common in Kobe. In Central Java, more two story dwellings have been constructed along urban sprawl and economic development of the area. It is very important to provide education and training of dwelling earthquake safety (seismic resistance) for local residents (home owners) and carpenters, otherwise we are afraid that human casualty could be doubled in future earthquakes.Human loss % in wooden buildingsWooden building heavy damage %Figure 2.4 Relation of dwelling heavy damage rate (%) and human loss rate (%) for the 1995 Kobe earthquake (Disaster Mitigation Division of Cabinet Office, Japan).3. SEISMIC INTENSITY ESTIMATION BY QUESTIONNAIRE SURVEY 3.1. Survey Method In order to estimate strength of seismic shaking in the disaster area, we conducted questionnaire survey of seismic intensity. The author (H.M.) made the questionnaire based on MSK intensity scale definition and utilized for the field reconnaissance survey of the 2001 Gujarat, India earthquake (Murakami, 2001). Out of the 26 questions, 16 are used to estimate seismic intensity as indicated in Table 3.1. Based on the 12 scale MSK seismic intensity definition, each item category is given a respective intensity coefficient in the form ofThe 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, Chinathfuzzy membership functions, corresponding to likelihood of seismic intensity.Table 3.2 Locations where intensity questionnaire survey was conducted along Pleret, Imogiri, and Klaten observation lines and MSK intensities estimatedNo. MSK MSK Sub-district District Epic. Subvillage Village Code effective intensity intensity KECAMATA KABUDist ** DUSUN DESA data (mean) (st.dev) N PATEN (km) Pleret Loc03 KEDUN 8 8.2 0.2 Kedungpring Bawuran Pleret Bantul 1.8 obs. Loc04 TEGAL 9 9.1 1.5 Tegalrejo Bawuran Pleret Bantul 1.8 line Loc02 KAUM 3 8.5 0.3 Kauman Pleret Pleret Bantul 2.5 Loc01 WONO 4 7.0 1.0 Ketonggo Wonokromo Pleret Bantul 3.1 Loc05 PACAR 10 8.8 1.2 Bibis Timbulharjo Sewon Bantul 3.9 Loc06 KOWEN 4 7.8 0.5 Kowen II Timbulharjo Sewon Bantul 5.5 Loc07 MELIK 3 7.5 0.3 Gandekan Bantl Bantul Bantul 8.8 Imogiri Loc08 KARAN 7 8.4 1.4 Mojohuro Sriharjo Imogiri Bantul 4.8 obs. Loc09 SRIHA 0 Minggiran Imogiri Imogiri Bantul 7.3 line Loc10 MANGG 8 7.4 0.7 Maggung Wukirsari Imogiri Bantul 3.7 Loc11 PULOK 8 8.3 0.6 Pulokadang Canden Jetis Bantul 5.3 Loc12 BAKUL 8 7.7 0.6 Bakulan Patalan Jetis Bantul 7.2 Loc13 PENI 5 7.9 0.6 Peni Palbapang Bantul Bantul 8.9 Bantul 10.9 Loc14 GILAN 3 7.7 0.1 Srandakan KaGilangharo Pandak Klaten Loc16 CUCUK 10 7.9 0.6 Gupala Cucukan Prambanan Klaten 18.3 obs. Loc17 MLESE 9 8.2 0.7 Mlese Mlese Gantiwarno Klaten 20.6 line Loc18 PASUN 10 8.0 0.3 Jabung Jabung Gantiwarno Klaten 23.8 Loc19 JABUN 8 8.0 0.5 Pasung Pasung Wedi Klaten 22 Loc20 NGAD 0 Jenon Ngandong Gantiwarno Klaten 19 6.9 Survey Loc21 16 7.0 0.4 Purbayan Kotagedhe Yogyakart Imogiri Bantul 4.4 by R. Loc22 16 6.9 0.4 Payaman UtarGirirejo Ohno Loc23 16 8.1 Segoroyoso Pleret Bantul 1.1 1.1 Loc24 15 8.5 Bawuran Pleret Bantul 1.8 1.5 Tegalrejo Loc25 16 7.3 0.2 Bungasan Karangturi Gantiwarno Klaten 22 Loc26 16 7.3 0.4 Kaligayam Wedi Klaten 25.5 Total 212 *: Address of each respondent was examined and effective data for each village were selected. ** Distance from Epicenter (7.89 deg.S, 110.41 deg.E, depth 10km, by Nakano, M. et al. (2006)) Loc. No.The previous questionnaire was revised considering common dwelling types and living environment in the Central Java region and was translated to Indonesian and Javanese language. The questionnaire of 4 page long contains 26 questions, in which 6 ask location and dwelling type at the time of earthquake occurrence, 8 ask intensity of shaking by observation of people, hanging objects and furniture, 6 ask building damages, 2 ask road damage and ground failure, 2 ask entrapment and human casualty of oneself or family members, 2 ask personal attributes.Table 3.1 Intensity coefficients covered by different question items and categoriesIntensity Coefficients Coverage Range Question Items 1 1. Feel eq 4. Shaking indoors 5. Shaking 10. Awaken 11. Frightened 12. Hanging objects 13. Furniture 14. Noises 15. Plaster damage 16. Damage to outer walls 17. Roof tile damage 18. Damage to brick houses 19. Damage to wooden houses 20. Damage to RC buildings 21. Damage to roads 22. Ground deformation 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310.5In the field reconnaissance, four senior students in the Department of Architecture and Planning, Gadjah Mada University worked as interviewers for three days. The students met villagers and local people evacuating and asked questions of the seismic intensity form. Prof. Kawase made microtremor observation on the ground of elementary schools along Prelet, Imogiri, and Klaten observation lines that is EW direction and transverse to the fault line. The intensity questionnaire survey was conducted at the same locations. Altogether, 150 questionnaire responses were obtained covering 17 locations as indicated in Table 3.2.6.59.5The 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, ChinathMSK IntensityOhno, R. et al. (2007) conducted interview survey for human response during and after the earthquake and recovery and reconstruction process of the affected people in November and December, 2006. They made seismic intensity survey using the same questionnaire. Table 3.2 includes their survey results. The effective intensity questionnaire data collected are 212 cases from 23 locations. 32. MSK Seismic Intensity Estimated Seismic intensity for each questionnaire is estimated using fuzzy set intensity coefficients and mean value for each location is obtained (Table3.2). Standard deviation is 0.7 or less for 17 locations, while it exceeds 1.0 for 6 other locations. The table indicates also epicentral distances measured using epicenter decided by Nakano et al (2006), that is, Latitude 7.89 deg S, and Longitude 110.41 deg E. For Pleret and Imogiri observation lines, estimated seismic intensities are around 8.6 and are largest at the far east village of Bawuran, which seems to be the nearest to the epicenter. The seismic intensities decrease from east to west and are 7.5 to 7.7 around Bantul city in the western most location. Seismic intensities of Gantiwarno and Wedi in Klaten district are around 7.9 to 8.2, where dwelling damages were severe. MSK intensity vs. epicentral distance is plotted in Fig. 3.1. Intensities attenuate from the epicenter to 10km distance, though they are largely scattered, probably due to the effects of source and local soil conditions. Villages at around 20km epicentral distance are located in Klaten district and they show high intensities.9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 0 10 20 30 Epicentral Distance, kmFigure 3.1 MSK epicentral distance.intensityvs.1 no damage 3 large cracks of walls 5 many collapsed 100% 80% 60% 40% 20% 0% brick houses2 little damage 4 some collapsedRC buildingswooden housesFigure 3.2 Comparison of damage levels of 3.3. Building types and seismic vulnerability dwellings in your neighborhood among brick Structural types of buildings one was located at the houses (Q18), wooden houses (Q19), and RC time of the earthquake, that is, mostly dwellings (Q6) buildings are brick masonry (21%), half timber and masonry (37%), wood (15%), and RC frame (27%). It seems that not many respondents actually live in traditional type of timber frame dwellings. As for the number of stories, 97% answered single story, while 3% answered two stories. Locations at the time of earthquake occurrence are inside (71%), outside (28%), and in a vehicle (1%). Those who were awake before the earthquake occurrence are 66%. Movement of furniture in rooms indicates that most fell (39%), many moved and some fell (24%). Wall damages of a building one was located suggest severe damage levels as a single wall collapsed (19%), and two or more walls collapsed (41%). Figure 3.2 shows comparison of the damage levels of different types of dwellings or buildings in the neibourhood (Q18, Q19, and Q20). Damage categories in Fig. 3.1 may correspond to official damage statistics as follows; 2. little damage corresponds to slightly or moderately damaged, 3. large cracks of walls and 4. some collapsed correspond to heavily damaged, and 5. many collapsed corresponds to completely destroyed. It clearly indicates that brick masonry suffered heaviest level of damage with most collapsed, followed by RC dwellings and by wooden dwellings. In case of wooden dwellings, responses of large cracksThe 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, Chinathof walls count few, suggesting there were either no damage or serious damage. If wooden dwellings mean traditional type of timber frame with woven bamboo wall panels, they are not likely to suffer many cracks. We may need more information regarding damage patterns of traditional timber frame dwellings, however, it is very important that traditional timber frame dwellings with bamboo net wall panels and light tile roofing are lighter in weight than masonry dwellings and are reasonable to be more seismic resistant and are less lethal to the occupants even when heavily damaged. Construction method and damage characteristics of traditional timber dwellings are described by Ohno et al. (2006). Figure 3.3 shows relations of human casualty of family members against the damage levels of dwellings. Entrapment probability significantly increases while damage level reaches to large cracks and partial wall collapse and it reaches to 60% in case of total collapse of a dwelling. In the same manner, human casualty increases as wall damage deteriorates and human loss occurred in approximately 12% of households, when a single wall collapsed or two or more walls totally collapsed. Using the intensity questionnaire data, rate of “many collapsed” response for brick, wooden, and RC dwellings are plotted vs. MSK intensity of the locations (Fig. 3.4). It is clearly observed that brick houses suffered highest rate of collapse, while RC buildings and wooden dwellings follow with lower rates of collapse. Data plotted in Fig. 3.3 are divided into MSK levels and average ratio of people who observed many of houses or buildings of each type collapsed are indicated in Table 3.3.1 no 3 yes treated by doctor 5 deceased 0% no damage small cracks large deep cracks collapse single wall total collapse 20% 2 yes lightly injured 4 yes hospitalized1.0 Brick house collpased Wooden house collapsed RC collapsed MSK intensity vs many collapse 2006 Jogyakarta Eq40%60%80%100%Ratio of "many collapsed"0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 6 7 8 MSK Intensity 9 10Figure 3.3 Casualty of family members in relation to the damage levels of dwellings according to the questionnaire data.Figure 3.4 MSK intensity vs. rate of “many collapsed” response to neighborhood dwellings.4.CONCLUDING REMARKSTable 3.3 Average ratio of people who observed many of houses or buildings of that type collapsed.MSK 7 MSK 8 MSK 9We made GIS maps to indicate distribution of dwelling Brick houses 0.32 0.77 0.92 collapse rate and human loss rate and clarified that there is RC 0.12 0.44 0.72 intensive damage zone extending for 18km in NS Wooden houses 0.08 0.11 0.69 No of locations 6 13 4 direction along Prelet, Jetis, and Pundong sub-districts with total collapse rate over 60% and human loss rate over 1.6%. Fatality rate against dwelling collapse rate in Java is approximately half of that in Kobe earthquake, possibly because single story dwellings are the majority in Java while many two story dwellings in Kobe were collapsed.The 14 World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, ChinathSeismic intensity survey by questionnaire method was conducted during the field reconnaissance and intensity was estimated using fuzzy set intensity coefficients based on MSK intensity definition. It was found that damage levels of brick masonry dwellings are severer than RC dwellings and wooden dwellings in the same neibourhood suggesting traditional timber frame dwellings are lighter and more earthquake resistant. Probability of entrapment and casualty of oneself or family members clearly increases along damage level of dwellings. Twelve % of human losses in households were observed in case of total collapse with two or more walls collapsed. Study results indicate that traditional timber frame dwellings sustained less collapse and damage than brick houses in this earthquake. However, many people seem still prefer to reconstruct brick houses due to modern and urban image, security, easy maintenance and/or availability of building materials. It is very important to extend education and training how to build earthquake resistant houses to people and local home builders in recovery and restoration stages. ACKNOWLEDGEMENTS The authors wish to express hearty gratitude for those people in disaster area for cooperation to the questionnaire survey. We appreciate the kind support provided by the faculty members of the Department of Architecture and Planning, Faculty of Engineering of Gadjah Mada University for their help for the survey. GIS data of disaster area were kindly provided by Geological Engineering Department of Gadjar Mada University. The authors wish to express great appreciation to the other members of our team, namely, Prof. K. Watanabe, Prof. H. Kawase of Kyushu University. REFERENCES BAPPENAS (2006). Preliminary Damage and Loss Assessemnt, Yogyakarta and Central Jawa Natural Disaster, A Joint report of BAPPENAS, the Provincial and Local Governments of D.I. Yogyakarta, the Provincial and Local Governments of Central Java, and international partners, June 2006, 140pp. Disaster Mitigation Divison of Cabinet Office, Government of Japan: Manual for earthquake damage estimation, http://www.bousai.go.jp/manual/ Indonesian Government Disaster Management Center: http://www.bakornaspbp.go.id/ Kawase, H., et al. (2006). Investigation on the damage by the May 27, 2006 Central Java earthquake, Symposium of Natural Disaster Sciences, Japan. Murakami, H. (2001). 6.2 Estimation of MSK Seismic Intensity by Questionnaire Method, A comprehensive survey of the 26 January 2001 earthquake (Mw7.7) in the State of Gujarat, India, Report by the Research Team Supported by the Grant-in-aid for Specially Promoted Research (pp.64-70). Murakami, H., D. Pramitasari (2007). 4.1 Damage distribution based on statistical data, 4.2 Seismic intensity estimation by questionnaire survey, Report on the Damage Investigation of the 2006 Central Java Earthquake, Architectural Institute of Japan, pp.84-97. Nakano, M. et al. (2006). The 2006 Java Earthquake revealed by the broadband seismograph network in Indonesia, Submitted for publication in EOS, Transactions, American Geophysical Union. Ohno, R., and S. R. Marcillia (2006). Field survey of the damage caused by the Central Java earthquake of May 27, 2006, Research Reports on Earthquake Engineering, CUEE, Tokyo Institute of Technology，No.99, pp.65-76. Ohno, R., and S. R. Marcillia (2007). 4.3 Analyses of the residents’ condition and behavior based on interview, Report on the Damage Investigation of the 2006 Central Java Earthquake, Architectural Institute of Japan, pp.103-113. Statistics Indonesia http://www.bps.go.id/sector/population/pop2000.htm UNOSAT (2006). http://unosat.web.cern.ch/unosat/asp/ USGS (2006). /eqcenter/eqinthenews/2006/usneb6/。

第４６卷㊀第３期２０２４年５月地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报C H I N A E A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GJ O U R N A LV o l ．４６㊀N o ．３M a y,２０２４㊀㊀收稿日期:２０２２Ｇ０５Ｇ０８㊀㊀基金项目:中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(２０１９A ０１,２０２１E E E V L ０３０１);国家自然科学基金项目(５２１７８５１４)㊀㊀第一作者简介:雍㊀飞(１９９７－),男,硕士研究生,主要从事地震工程研究.E Ｇm a i l :y o n g f e i _c n ＠１６３．c o m .㊀㊀通信作者:公茂盛(１９７６－),男,研究员,主要从事地震工程研究.E Ｇm a i l :gm s h i e m＠１６３．c o m .雍飞,公茂盛,杨游．基于等损伤的主余震序列型地震动P G A 放大系数谱研究[J ]．地震工程学报,２０２４,４６(３):５８４Ｇ５９２．D O I:１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０５０８００１Y O N GF e i ,G O N G M a o s h e n g ,Y A N G Y o u ．P G Aa m p l i f i c a t i o n f a c t o r s p e c t r u m o fm a i n s h o c k Ｇa f t e r s h o c ks e q u e n c e Ｇt y pe g r o u n d m o t i o n sb a s e do ne q u a l d a m a g e [J ]．C h i n aE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g J o u r n a l ,２０２４,４６(３):５８４Ｇ５９２．D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０５０８００１基于等损伤的主余震序列型地震动P G A 放大系数谱研究雍㊀飞１,２,公茂盛１,２,杨㊀游３(１．中国地震局工程力学研究所,地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江哈尔滨１５００８０;２．地震灾害防治应急管理部重点实验室,黑龙江哈尔滨１５００８０;３．中国市政工程中南设计研究院有限公司,江西南昌３３００００)摘要:大地震发生后往往会伴随强余震发生,强烈余震会加重结构的破坏程度,在抗震设计及结构损伤评估中考虑余震的影响是一重要课题.采用N G A ＧW e s t ２数据库建立主余震序列型地震动记录数据集,基于损伤等效思想定义主余震作用下P G A 放大系数α,针对单自由度体系结构,通过动力时程分析建立不同相对强度㊁不同场地条件下平均P G A 放大系数谱,进一步通过回归分析构建P G A 放大系数谱的预测方程,分析统计结果的离散性.结果表明:P G A 放大系数谱受场地条件影响较小,受主余震相对强度影响显著;放大系数谱值随周期增大而减小.谱预测方程能够提供目标损伤下结构的主震P G A 放大需求,并可以作为设计谱调整系数使用,以实现在结构抗震设计及结构损伤评估中考虑余震的影响.关键词:主余震序列型地震动;单自由度体系;峰值加速度;相对强度中图分类号:P ３１５㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１０００Ｇ０８４４(２０２４)０３－０５８４－０９D O I :１０．２００００/j．１０００Ｇ０８４４．２０２２０５０８００１P G Aa m p l i f i c a t i o n f a c t o r s pe c t r u mo fm a i n s h o c k Ｇaf t e r s h o c k s e q u e n c e Ｇt y p eg r o u n dm o t i o n s b a s e d o n e q u a l d a m a ge Y O N GF e i １,２,G O N G M a o s h e n g １,２,Y A N G Y o u ３(１．K e y L a b o r a t o r y o f E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g a n dE n g i n e e r i n g V i b r a t i o n ,I n s t i t u t e o fE n g i n e e r i n g M e c h a n i c s ,C E A ,H a r b i n１５００８０,H e i l o n g j i a n g ,C h i n a ;２．K e y L a b o r a t o r y o f E a r t h q u a k eD i s a s t e rM i t i g a t i o n ,M i n i s t r y o fE m e r g e n c y M a n a g e m e n t ,H a r b i n１５００８０,H e i l o n g j i a n g ,C h i n a ;３．C h i n aM u n i c i p a lE n g i n e e r i n g C e n t r a l S o u t hD e s i g na n dR e s e a r c hI n s t i t u t eC o ．,L t d ．,N a n c h a n g ３３００００,J i a n gx i ,C h i n a )A b s t r a c t :S t r o n g a f t e r s h o c k so f t e no c c u ra f t e re a r t h q u a k e s ,i n c r e a s i n g th ee x t e n to fs t r u c t u r a l d a m a g e ．T h u s ,t h e i n f l u e n c e o f a f t e r s h o c k s o n s t r u c t u r e s i n s e i s m i c d e s i g n a n d s t r u c t u r a l d a m a gea s s e s s m e n t i s a n i m p o r t a n t t o p i c．I nt h i s s t u d y,t h eN G AＧW e s t２d a t ab a s ew a su s e d i ne s t a b l i sＧh i n g t h e d a t e s e t o fm a i n s h oc kＧa f t e r s h o c k s e q u e n c eＧt y p e g r o u n dm o t i o n s．B a s ed o nd a m a ge e q u i vＧa l e n c et h e o r y,t h e p e a k g r o u n d a c c e l e r a t i o n(P G A)a m p l if i c a t i o n f a c t o r u n d e r m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c kg r o u n d m o t i o n sw a sd e f i n e d．Th e n,t h ea v e r a g eP G Aa m p li f i c a t i o nf a c t o rs p e c t r ao f t h e s t r u c t u r ew i t h a s i n g l e d e g r e e o f f r e e d o ms y s t e mu n d e r d i f f e r e n t r e l a t i v e i n t e n s i t i e s a n d d i f f e rＧe n t s i t e c o n d i t i o n sw e r e o b t a i n e d t h r o u g hd y n a m i c t i m eＧh i s t o r y a n a l y s i s．T h e p r e d i c t i o ne q u a t i o n o f t h eP G Aa m p l i f i c a t i o nf a c t o r s p e c t r u m w a sc o n s t r u c t e dt h r o u g hr e g r e s s i o na n a l y s i s,a n dt h e d i s c r e t e n e s so ft h es t a t i s t i c a lr e s u l t s w a sa n a l y z e d．R e s u l t ss h o w t h a tt h eP G A a m p l i f i c a t i o n f a c t o r s p e c t r u mi s l e s sa f f e c t e db y s i t ec o n d i t i o n sb u t a f f e c t e db y t h e r e l a t i v e i n t e n s i t y o fm a i nＧs h o c kＧa f t e r s h o c k g r o u n d m o t i o n s,a n dt h ev a l u eo f t h ea m p l i f i c a t i o nf a c t o rs p e c t r u m d e c r e a s e s w i t hi n c r e a s i n g p e r i o d．T h es p e c t r a l p r e d i c t i o n e q u a t i o n c a n p r o v i d et h e P G A a m p l i f i c a t i o n r e q u i r e m e n t o f t h em a i n s h o c ku n d e r t a r g e t d a m a g e,a n d i t c a nb eu s e da s t h e a dj u s t m e n t c o e f f iＧc i e n t o f ad e s i g ns p e c t r u m．I na d d i t i o n,t h i s e q u a t i o nc o n s i d e r s t h e i n f l u e n c eo f a f t e r s h o ck s i na s e i s m i c d e s i g na n d s t r u c t u r al d am a g e a s s e s s m en to f a s t r u c t u r e．K e y w o r d s:m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c k s e q u e n c eＧt y p e g r o u n dm o t i o n;s i n g l e d e g r e e o f f r e e d o ms y s t e m;p e a k g r o u n da c c e l e r a t i o n;r e l a t i v e i n t e n s i t y０㊀引言历次大地震表明,强震发生后往往伴随着多次余震发生,有些余震震级还较大[１Ｇ２],如１９９９年９月２１日我国台湾集集发生７．６级地震后,一周内又发生多次较大余震[２];２０１０年９月年新西兰C h r i s tＧc h u r c h发生７．１级地震没有造成人员伤亡,而２０１１年２月在同一地区发生的６．３级强余震却造成了１４６人死亡,３００人失踪[３].强烈的余震会加重工程结构震害,还会影响震后救灾以及结构震后修复和加固成本.一直以来,国内外学者对余震地震动特性和余震对结构响应做了大量研究,包括主余震地震动构造㊁余震对结构地震响应影响㊁主余震序列型地震动非弹性反应谱特征等[４Ｇ７],通过研究学者普遍认为在结构抗震设计与抗震性能评估中应该考虑余震影响[８Ｇ１１].M a h i n[１２]最早开展了主余震对结构的影响研究,认为不可忽略余震对结构延性和滞回耗能的影响.L i等[１３]采用重复法和随机法构造主余震序列,研究钢结构在余震中的倒塌概率,结果表明钢结构在经历强主震后即使遭遇强度小的余震也会发生倒塌.G o d a等[１４]根据广义大森定律使用衰减法生成余震,研究其对木结构地震响应的影响,发现震级大㊁峰值加速度高㊁距离短的余震才会对结构造成额外伤害.于晓辉等[１５]对比了上述三种构造方法,发现重复法和随机法构造的主余震序列会比衰减法高估余震的强度,并且会造成较大的增量损伤. S o u r e s h j a n i等[１６]对框架剪力墙结构在地震序列作用下的抗震性能进行了研究,表明主余震能显著增加结构的残余位移和最大相对位移,余震峰值加速度与主震峰值加速度之比是决定框架剪力墙结构地震响应的重要指标.M a s s u m i等[１７]研究发现主余震同时考虑地震动竖向和水平分量会增大结构的倒塌概率.刘平等[１８]根据 等强代换 原则,对比了主余震序列型地震动作用下配置不同强度钢筋的框架结构抗震性能,发现余震对配置高强钢筋结构的抗倒塌性能有不利影响.Z h a i等[１９]研究了主余震序列型地震动作用下具有不同滞回模型的单自由度(S i n g l eD e g r e eO fF r e e d o m,S D O F)体系非线性响应,得出强余震对非退化系统响应需求影响比退化系统更明显的结论.G o d a等[２０]研究认为,真实主余震地震动记录不完整会低估其对结构的影响. P i r o o z等[２１]研究了主震及其余震间的时间间隔,给出了时间间隔关于自振周期和强震持时函数,以确定结构在主震结束后停止自由振动所需的时间.杜云霞[２２]研究表明尽管第二次地震作用较小,３层框架结构经历两次地震作用的累积损伤却十分明显.上述研究表明,余震对结构抗震性能及破坏状态有着不可忽略的影响,更需要在结构设计阶段予以充分考虑.针对此问题,本文提出了一种考虑余震影响的抗震设计谱修正方法,可以用于抗震设计谱修正及考虑余震影响对结构进行抗震设计.首先,根据实际发生的地震及其余震,筛选出了主余震型序列地震动;然后,基于单次主震作用下和主余震作用下结构损伤相等的思想,定义了峰值加速度(P G A)放大系数,并对不同周期S D O F结构进行了５８５第４６卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀雍㊀飞,等:基于等损伤的主余震序列型地震动P G A放大系数谱研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀非线性时程反应分析,通过调整主震峰值加速度使得主震作用下和主余震作用下结构损伤相等,得到主震P G A放大系数谱;最后,统计建立了放大系数谱预测方程,并分析了地震动随机性对P G A放大系数及其离散性影响.放大系数谱预测方程可以作为设计谱调整系数,进而可以实现在结构抗震设计中考虑余震对结构的影响.１㊀主余震序列型地震动为了得到研究需要的实际地震中主余震序列型地震动记录,根据文献[２３]对主余震序列型地震划分标准,从太平洋地震工程研究中心的强震记录数据库(N G AＧW e s t２)(h t t p://p e e r．b e r k e l e y．e d u/ n g a/)选取了９次主震事件及其１８次余震事件,选取原则为:(１)主震和余震的矩震级M W均大于５．０,且震级之差在０~２．４之间;(２)主震地震动记录和余震地震动记录均来自同一台站;(３)主震地震动记录和余震地震动记录的两个水平分量P G A均值大于０．０４g,峰值速度(P G V)均值大于１c m/s;(４)台站所在场地的剪切波速v S３０在１００~１０００m/s之间;(５)一个台站记录到多次余震时,只选取震级最大的余震地震动记录;(６)地震序列时间定为从主震发生起３个月内.根据上述筛选原则,共选取了２８６个台站记录到的５９４条主震地震动记录和５９４条余震地震动记录,将每一个台站的主震地震动记录及其对应余震地震动记录拼接构成主余震序列地震动记录,共得到５９４条主余震地震动记录.表１给出了根据上述原则选取的主余震序列型地震动基本信息.数据集包含了２８６个台站,台站所在场地剪切波速的分布情况如图１所示,v S３０在１５０~８５０m/s之间.因为N G AＧW e s t２数据库只给出场地的等效剪切波速v S３０,根据文献[２４]建议,将５９４条主余震地震动记录按我国抗震规范场地分类方法分为Ⅰ类㊁Ⅱ类和Ⅲ类,表２给出了这三类场地的地震动数量.地震震级(矩震级M W)Ｇ断层距(R r u p)分布如图２所示.图３给出了台站C H YＧ０３５记录到的主震记录和余震记录拼接后得到的主余震地震动记录,结构进行地震反应分析时在主震和余震之间增加了６０s的时间间隔,以保证结构在主震后有充分的时间达到新的平衡位置.２㊀P G A放大系数本节针对单自由度体系结构,基于损伤等效思想定义P G A放大系数,以此作为地震影响系数调整值以在结构抗震时考虑余震影响.表１㊀主余震序列型地震动基本信息T a b l e１㊀B a s i c i n f o r m a t i o no fm a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ks e q u e n c eＧt y p e g r o u n dm o t i o n s地震名称发震时间矩震级M a n a g u a,N i c a r a g u aＧ０１１９７２Ｇ１２Ｇ２３６．２４M a n a g u a,N i c a r a g u aＧ０２１９７２Ｇ１２Ｇ２３５．２０F r i u l i,I t a l yＧ０１１９７６Ｇ０５Ｇ０６６．５０F r i u l i(a f t e r s h o c k１),I t a l y１９７６Ｇ０５Ｇ０７５．２０I m p e r i a lV a l l e yＧ０６１９７９Ｇ１０Ｇ１５６．５３I m p e r i a lV a l l e yＧ０７１９７９Ｇ１０Ｇ１５５．０１I m p e r i a lV a l l e yＧ０８１９７９Ｇ１０Ｇ１６５．６２I r p i n i a,I t a l yＧ０１１９８０Ｇ１１Ｇ２３６．９０I r p i n i a,I t a l yＧ０２１９８０Ｇ１１Ｇ２３６．２０C o a l i n g aＧ０１１９８３Ｇ０５Ｇ０２６．３６C o a l i n g aＧ０５１９８３Ｇ０７Ｇ２２５．７７W h i t t e rN a r r o w sＧ０１１９８７１０Ｇ０１５．９９W h i t t e rN a r r o w sＧ０１１９８７１０Ｇ０４５．２７N o r t h r i d g eＧ０１１９９４Ｇ０１Ｇ１７６．６９N o r t h r i d g eＧ０２１９９４Ｇ０１Ｇ１７６．０５N o r t h r i d g eＧ０４１９９４Ｇ０１Ｇ１７５．９３N o r t h r i d g eＧ０６１９９４Ｇ０３Ｇ２０５．２８C h iＧC h i,T a i w a n,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２０７．６２C h iＧC h i,T a i w a nＧ０２,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２０５．９０C h iＧC h i,T a i w a nＧ０３,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２０６．２０C h iＧC h i,T a i w a nＧ０４,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２０６．２０C h iＧC h i,T a i w a nＧ０５,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２２６．２０C h iＧC h i,T a i w a nＧ０６,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２５６．３０C h iＧC h i,T a i w a n(a f t e r s h o c k５),T a i w a n,C h i n a１９９９Ｇ０９Ｇ２５６．３０L＇A q u i l a,I t a l y２００９Ｇ０４Ｇ０６６．３０L＇A q u i l a(a f t e r s h o c k１),I t a l y２００９Ｇ０４Ｇ０７５．６０L＇A q u i l a(a f t e r s h o c k２),I t a l y２００９Ｇ０４Ｇ０９５．４０表２㊀不同场地的地震动数量T a b l e２㊀N u m b e r o f g r o u n dm o t i o n s a t d i f f e r e n t s i t e s 场地类别土层剪切波速v S３０/(m/s)地震动数量Ⅰ类场地＞５１０１４６Ⅱ类场地(２６０,５１０]３１２Ⅲ类场地(１５０,２６０]１３６图１㊀剪切波速分布F i g．１㊀H i s t o g r a mo f v S３０６８５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年图２㊀震级Ｇ距离关系F i g ．２㊀M a g n i t u d e Ｇd i s t a n c e r e l a t i o n s h ip图３㊀台站C H Y Ｇ０３５的主余震地震动记录F i g．３㊀R e c o r do fm a i n s h o c k Ｇa f t e r s h o c k g r o u n dm o t i o n o b t a i n e db y st a t i o nC H Y Ｇ０３５２．１㊀P G A 放大系数及其计算方法计算P G A 放大系数的方法是基于调幅后主震地震动作用下结构损伤和未调幅主余震序列型地震动作用下结构损伤相等的思想[２５]:通过不断提高主震地震动P G A 使得结构经历主震后损伤状态(D I m )与经历主余震序列型地震动后损伤状态(D I s e q )相等,计算提高后的主震P G A 与提高前主震P G A 的比值,如式(１)所示:α＝P G A 调整后P G A 调整前㊀(１)式中:α表示P G A 放大系数;P G A 调整后为D I m 与D I s e q 相等时的主震地震动P G A ,P G A 调整前为提高前的主震地震动P G A .为了研究余震对P G A 放大系数的影响,用余震地震动峰值加速度(P G A a )与主震地震动峰值加速度(P G A m )的比值P G A a/P G A m 表示主余震的相对强度,通过调幅余震使得主余震地震动相对强度达到０．２㊁０．４㊁０．６㊁０．８和１．０.值得说明的是,相对强度表征的是余震相对主震的强弱程度,并非单个地震动的强弱.P G A 放大系数的意义在于:可以在一定程度上反映余震对结构的影响.对地震反应分析而言,在获取余震地震动记录困难或缺少余震地震动记录的情况下,P G A 放大系数可以从损伤等效角度使主震地震动替代主余震地震动来分析地震响应;对结构抗震设计而言,P G A 放大系数能够量化结构在主余震地震动作用下的P G A 增大需求,并且作为设计谱调整系数使用,在设计阶段将余震对结构影响纳入地震影响系数中.图４给出了计算P G A 放大系数流程,具体计算过程如下:图４㊀放大系数流程图F i g ．４㊀F l o wc h a r t o f c a l c u l a t i n g m a gn i f i c a t i o n f a c t o r (１)将主震地震动记录和主余震地震动记录的主震部分调幅至一定水平(以０．２g 为例),对余震地震动记录进行调幅,使主余震地震动记录达到不同的相对强度(０．２㊁０．４㊁０．６㊁０．８㊁１．０);(２)以主余震序列型地震动为输入对结构进行非线性动力时程分析,计算此时结构损伤指数D I s e q ,并将D I s e q 定为目标损伤D I a i m ,同样的方法得到主震地震动作用下的损伤指数D I m ;(３)判断D I m 是否等于D I a i m ,若相等则计算α,否则以０．０１g 的增量提高主震地震动记录的峰值加速度P G A m ;(４)对提高P G A m 后的主震记录再次进行非线性动力时程分析得到此时D I m ,重复步骤(３),直到D I m 与目标损伤D I a i m 相等,根据式(１)计算P G A 放大系数α值.在对S D O F 体系结构进行时程反应分析时,采用双线性滞回模型,损伤指数采用最为常用的P a r k ＧA n g 损伤指标,计算S D O F 体系在主震和主余震下的损伤指数,通过不断迭代步骤(３)达到预期７８５第４６卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀雍㊀飞,等:基于等损伤的主余震序列型地震动P G A 放大系数谱研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀结果.计算单自由度体系结构损伤指数时,采用双线性本构模型,强度折减系数R y 取４,屈服后刚度取０．０２倍初始刚度,周期取０~６s ,其中周期０~２s 间隔０．１s ;２~４s 间隔０．２s ;４~６s 间隔０．４s .对每个S D O F 体系和每条地震动记录分别重复上述步骤(１)~(４),将每条主余震地震动记录及其主震地震动记录计算记为一个工况,那么就能得到３５个S D O F 体系在５９４个工况下对应５个相对强度的１０３９５０(５９４ˑ３５ˑ５)个P G A 放大系数α,以此作为对P G A 放大系数谱进行分析和评价的依据.２．２㊀结构损伤指标在衡量结构地震损伤水平时,需要选取合适的结构损伤指标,目前研究者发展了多个损伤指标模型,包括基于变形㊁基于能量㊁基于退化㊁基于低周疲劳和基于变形与能量的双参数损伤模型等[２６],而主余震序列型地震动作用下结构会产生累积损伤[１５],这说明损伤指标应该包含累计损伤参数.在对比各类损伤指标后,选取P a r k ＧA n g 损伤指标进行分析,该损伤指标是双参数模型,在结构损伤评价中被广泛使用.P a r k ＧA n g 损伤指数计算如式(２)所示:D ＝μ－１μu －１＋βE hF y X y μu㊀(２)式中:μu ㊁μ分别为结构在单调荷载下极限延性系数和地震动作用下延性系数;E h 为结构滞回耗能;F y ㊁X y 分别为结构的屈服强度和屈服位移;参考他人研究结果,无量纲参数β取０．１５[２７].３㊀影响因素分析３．１㊀主余震相对强度根据图４所示流程计算所得各主余震相对强度下P G A 放大系数.图５给出了Ⅰ类㊁Ⅱ类和Ⅱ类场地不同相对强度下P G A 放大系数α的均值.可以看出:P G A 放大系数与主余震相对强度有关,随着相对强度增大,Ⅰ㊁Ⅱ㊁Ⅲ类场地均值P G A 放大系数也增大;相对强度P G A a /P G A m ＝０．２时,三类场地均值P G A 放大系数均接近１．０;相对强度P G A a/P G A m ＝１．０时,Ⅰ类场地均值P G A 放大系数最大可以达到１．２１,此时结构在主余震作用下P G A 增大需求达到最大,说明地震动相对强度较大的主余震对结构影响显著.图５㊀主余震相对强度对放大系数的影响F i g ．５㊀E f f e c t o f r e l a t i v e i n t e n s i t y o fm a i n s h o c k Ｇa f t e r s h o c ks e q u e n c e s o na m pl i f i c a t i o n f a c t o r ８８５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年㊀㊀相对强度大于０．４时,短周期段P G A放大系数大于长周期段,表明短周期结构在主余震地震动作用下的P G A增大需求大于长周期结构.对于Ⅰ类场地,场地均值P G A放大系数随着周期的增大而减小,同样的趋势也出现于Ⅱ类㊁Ⅲ类场地,这里不做赘述.出现上述现象的原因是长周期单自由度体系强度比短周期单自由体系强度低,强度低的结构更容易破坏,因此少量提高主震P G A就能使结构达到目标损伤水平,使P G A放大系数变小.３．２㊀场地条件影响按照Ⅰ类㊁Ⅱ类㊁Ⅲ类场地计算所得各类场地的均值放大系数αⅠ㊁αⅡ㊁αⅢ,再用各类场地均值放大系数与Ⅰ类场地均值放大系数αⅠ相比,得到归一化的P G A放大系数比αⅠ/αⅠ㊁αⅡ/αⅠ㊁αⅢ/αⅠ.本节通过P G A放大系数比来量化场地条件的影响,图６给出了这三类场地在不同相对强度下的放大系数比(以相对强度０．４㊁０．６为例).可以看出:场地条件对均值P G A放大系数比基本没有影响.Ⅱ㊁Ⅲ类图６㊀场地条件对放大系数比的影响F i g．６㊀E f f e c t o f s i t e c o n d i t i o no na m p l i f i c a t i o n f a c t o r r a t i o场地的αi/αⅠ(i＝Ⅱ㊁Ⅲ)都接近１,且αⅠ/αⅠ㊁αⅡ/αⅠ㊁αⅢ/αⅠ的差值都小于５％,说明均值P G A放大系数受场地条件的影响较小,几乎可以忽略.３．３㊀离散程度分析为准确评估结构在主余震地震动作用下P G A放大需求,有必要研究P G A放大系数离散程度的影响因素.结构弹塑性地震响应的离散性与地震输入的随机性有关,地震动统计特征可以描述地震输入的随机性[２８],因此,通过相对强度和场地条件来描述地震输入的随机性.变异系数能够比较两组数据的相对离散程度,因此通过变异系数来描述P G A放大系数的离散性.图７给出了不同条件下P G A放大系数谱的离散性,可以看出:P G A放大系数离散性与相对强度和场地条件有关.由图７(a)㊁(b)㊁(c)可知:在同一周期处变异系数随相对强度的增大而增大,表明相对强度越大,P G A放大系数越离散,即P G A a/P G A m＝１．０㊁T＝１．５s时P G A放大系数比P G A a/P G A m＝０．８㊁T＝１．５s时离散.同一相对强度下变异系数先增大后趋于平稳:短周期段变异系数会随着周期增大而增大,表明在短周期段周期越大数据离散程度越大,而长周期段变异系数趋于平稳,说明P G A放大系数在长周期段对周期变化不敏感,与短周期相比,长周期数据离散程度相对稳定.由图７(d)可以看出,与Ⅰ类㊁Ⅱ类场地变异系数相比,Ⅲ类场地变异系数小,则数据离散程度比Ⅰ类㊁Ⅱ类场地小;Ⅱ类场地变异系数在大部分周期都介于Ⅰ类和Ⅲ类场地之间,场地越硬数据越离散.图７中变异系数最大值不超过０．３,说明统计数据离散性较小,统计结果可以准确评估结构在主余震地震动作用下P G A增大需求.４㊀放大系数谱模型为了建立不同周期的放大系数谱值,通过回归建立了P G A放大系数谱的预测方程,以此实现在抗震设计中修正规范谱和考虑余震对结构的影响.由前述分析可知,场地条件对P G A放大系数影响不超过５％,且没有随周期变化呈单调递增或单调递减的趋势,因此回归分析中没有区分场地类别.提出的预测方程由如式(３)所示:α＝aˑE X P(－bˑT)＋c,０＜Tɤ６s㊀(３)式中:a㊁b㊁c均为回归系数;T为S D O F体系结构周期,回归模型为指数函数与常函数组合形式.通过非线性最小二乘法计算得到回归结果和拟合优度如表３所列.９８５第４６卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀雍㊀飞,等:基于等损伤的主余震序列型地震动P G A放大系数谱研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图７㊀P G A放大系数的离散性F i g．７㊀D i s c r e t e n e s s o fPG Aa m p l i f i c a t i o n f a c t o r表３㊀回归参数表T a b l e３㊀T a b l e o f r e g r e s s i o n p a r a m e t e r s 相对强度a b c拟合优度R２０．２０．４９３８０．０００４０．５０７７０．６０１３０．４０．０１４６０．５６５４１．００６３０．９３１５０．６０．０３６８０．４７８４１．０１７８０．９５２１０．８０．０６９１０．４６２４１．０３６３０．９７１１１．００．１１３９０．４９３９１．０６２６０．９８３０由表３可知,相对强度(P G A a/P G A m)ȡ０．４时,该回归模型拟合优度均在０．９以上,最高可达０．９８３０,说明P G A放大系数谱拟合程度很好,预测方程能够准确预测放大系数;在P G A a/P G A m＝０．２时,回归模型的拟合优度为０．６０１３,低于其他４个相对强度的拟合优度,表明此时P G A放大系数预测结果较差,这可能与回归模型有很大关系.回归模型为指数函数与常函数组合形式,在不同相对强度下,回归模型是确定的,且模型中指数部分和常数部分所占的权重均不相同.就各自函数特点而言,常数部分不会随因变量变化而改变自变量;指数部分不然,相对强度为０．２的统计值在整个周期段均近似接近１;而回归模型由于存在指数部分,在自变量T趋近于０时,因变量(拟合值)越大;因此,统计值和拟合值在周期T趋近于０的部分产生了较大的误差.这也是造成拟合优度变小的主要原因,但总体不影响结果适用性,尤其是P G A a/P G A m＝０．２时整个周期谱值均接近１(图８),且此时模型与统计结果最大绝对误差在T＝０．１s处,仅为７ˑ１０－４,因此以上结果是完全可以接受的.图８㊀P G A放大系数拟合值和统计值对比F i g．８㊀C o m p a r i s o nb e t w e e n f i t t i n g a n d s t a t i s t i c a l v a l u e so fP G Aa m p l i f i c a t i o n f a c t o r０９５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年㊀㊀图８给出了拟合值和统计值的对比,图中可知, P G A放大系数谱有较为统一规律,在同一相对强度下,随着周期增大,放大系数α逐渐减小,最后趋于饱和;在同一周期下,相对强度越大则放大系数越大,即设计谱的调整系数越大.相对强度为０．６㊁０．８㊁１．０时,谱形状曲线特征明显,P G A放大系数随周期呈指数衰减,P G A放大系数在短周期段随周期变化敏感,长周期段趋于稳定;相对强度为０．２㊁０．４时,预测方程虽然为指数函数和常函数组合形式,但是谱形状接近平稳的直线,说明此时P G A放大系数受周期影响小.在整个周期段,相对强度越低,谱曲线越紧密,并且P G A放大系数在相对强度为０．２㊁０．４时不超过１．０５,说明相对强度较低的主余震对P G A放大系数影响小,可以不考虑调整设计谱;随着相对强度的增大,P G A放大系数越来越大,相对强度对P G A放大系数影响越来越明显.５㊀结论本文基于N G AＧW e s t２数据库选取了５９４条主余震序列型地震动记录,对这些地震动记录进行调幅,使其具有不同的相对强度,采用P a r kＧA n g损伤指数来表征结构损伤,计算单自由度体系在目标损伤下P G A放大系数,统计分析了主余震相对强度和场地条件对P G A放大系数及其离散性的影响,根据统计结果构建了P G A放大系数谱及其预测方程.主要结论如下:(１)场地条件对P G A放大系数的影响可以忽略,而主余震相对强度对P G A放大系数影响较大,主余震相对强度越大对P G A放大系数影响越明显,相对强度较低(P G A a/P G A mɤ０．４)的主余震对P G A放大系数的影响较小,小于２．５％.(２)相对强度P G A a/P G A m＞０．４时,短周期段P G A放大系数大于长周期段,表明余震对短周期结构的影响比长周期结构明显,即考虑主余震时短周期段结构对P G A放大需求要大于长周期结构.(３)P G A放大系数谱的离散性与相对强度和场地条件均有关,场地越硬㊁主余震相对强度越大都会增加P G A放大系数的离散程度.对与P G A放大系数的统计结果,其变异系数不超过０．３,建立的P G A放大系数谱预测方程拟合优度最高可达０．９,统计结果及预测方程可以准确评估结构在主余震地震作用下P G A放大需求.另外,由于Ⅳ类场地主余震序列型地震动记录很少,仅对Ⅰ㊁Ⅱ㊁Ⅲ类场地进行了分析,但从结果来看,放大系数谱受场地条件影响很小.因此,对于Ⅳ类场地而言,上述结果也具有一定参考价值.基于等损伤思想建立的P G A放大系数谱,可以用来对抗震设计谱进行调整与修正,以使在结构抗震设计中考虑余震对结构的影响.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀王泽龙．考虑主余震序列相关性的余震地震危险性分析[D]．秦皇岛:燕山大学,２０２３．WA N GZ e l o n g．A n a l y s i s o f a f t e r s h o c k s e i s m i c h a z a r d c o n s i d e rＧi n g t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e nm a i n a n d a f t e r s h 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q u a k e s e q u e n c e o n t h e a r c h i t e c t u r a l e n g i n e e r i n g [J]．J o u r n a l o f D i s a s t e r P r e v e n t i o n a n dM i t i g a t i o nE n g i n e e r i n g,１９８７,７(３):１Ｇ１０,８６．[５]㊀温卫平．主余震地震动参数特征及损伤谱研究[D]．哈尔滨:哈尔滨工业大学,２０１５．W E N W e i p i n g．S t u d y o n p a r a m e t e r c h a r a c t e r i s t i c s a n dd a m a g e s p e c t r a f o rm a i n s h o c ka f t e r s h o c k g r o u n dm o t i o n s[D]．H a r b i n:H a r b i n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,２０１５．[６]㊀OMO R IF．O nt h ea f t e rＧs h o c k so f e a r t h q u a k e s[J]．J o u r n a lo f t h eC o l l e g eo fS c i e n c e,I m p e r i a lU n i v e r s i t y o fT o k y o,１８９４,７(２):１１１Ｇ２００．[７]㊀D IS A R N O L,P U G L I E S EF．E f f e c t so fm a i n s h o c kＧa f t e r s h o c k s e q u e n c e s o n f r a g i l i t y a n a l y s i s o fR Cb u i l d i n g sw i t h a g e i n g[J]．E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s,２０２１,２３２:１１１８３７．[８]㊀张沛洲,康谨之,欧进萍．主余震序列作用下钢混框架结构损伤与抗震性能分析[J]．地震工程与工程振动,２０１４,３４(３):１Ｇ８．Z H A N GP e i z h o u,K A N GJ i n z h i,O UJ i n p i n g．D a m a g e a n d s e i sＧm i c p e r f o r m a n c e a n a l y s i s o fR Cf r a m e s t r u c t u r e su n d e rm a i nＧs h o c kＧa f t e r s h o c ke a r t h q u a k es e q u e n c e s[J]．E a r t h q u a k eE n g iＧn e e r i n g a n dE n g i n e e r i n g D y n a m i c s,２０１４,３４(３):１Ｇ８．[９]㊀赵春风,周磊,于娜,等．考虑主余震作用下的核岛厂房结构易损性研究[J]．地震工程与工程振动,２０２１,４１(１):１１３Ｇ１２１．Z H A OC h u n f e n g,Z HO U L e i,Y U N a,e ta l．F r a g i l i t y a n a l y s i s１９５第４６卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀雍㊀飞,等:基于等损伤的主余震序列型地震动P G A放大系数谱研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀o fn u c l e a ri s l a n d s t r u c t u r e u n d e r m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c k s eＧq u e n c e s[J]．E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g a n dE n g i n e e r i n g D y n a mＧi c s,２０２１,４１(１):１１３Ｇ１２１．[１０]㊀韩建平,李军．考虑主余震序列影响的低延性钢筋混凝土框架易损性分析[J]．工程力学,２０２０,３７(２):１２４Ｇ１３３．H A NJ i a n p i n g,L I J u n．S e i s m i c f r a g i l i t y a n a l y s i s o f l o wＧd u c t i l eR Cf r a m ea c c o u n t i ng f o rth ei n f l u e n c eo f m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ks eＧq u e n c e s[J]．E n g i n e e r i n g M e c h a n i c s,２０２０,３７(２):１２４Ｇ１３３．[１１]㊀L U O Q,H E M J,C H E N F,e ta l．P r o b a b i l i s t i cs e i s m i c p e rＧf o r m a n c e a s s e s s m e n t o f t i m b e rＧs t e e l h y b r i d s t r u c t u r e s s u b j e cＧt e d t om a i n s h o c kＧa f t e r s h o c k s e q u e n c e s[J]．S o i lD y n a m i c s a n dE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g,２０２１,１４１:１０６５３２．[１２]㊀MA H I NSA．E f f e c t so f d u r a t i o na n da f t e r s h o c k so n i n e l a s t i cd e s i g ne a r t h q u a k e s[C]//P r o c e e d i n g so f t h e７t h W o r l dC o nＧf e r e n c eo n E a r t h q u a k eE ng i n e e r i n g．I s t a n b u l:S t r u c t u r a lA sＧp e c t s,１９８０:６７７Ｇ６８０．[１３]㊀L IY,S O N G R Q,V A N D EL I N D TJW．C o l l a p s e f r a g i l i t y o f s t e e l s t r u c t u r e s s u b j e c t e d t o e a r t h q u a k em a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ks e q u e n c e s[J]．J o u r n a lo fS t r u c t u r a lE n g i n e e r i n g,２０１４,１４０(１２):１２１Ｇ１３２．[１４]㊀G O D A K,S A L AM IM R．I n e l a s t i c s e i s m i c d e m a n d e s t i m a t i o n o fw o o dＧf r a m eh o u s e s s u b j e c t e dt o m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ks eＧq u e n c e s[J]．B u l l e t i no fE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g,２０１４,１２(２):８５５Ｇ８７４．[１５]㊀于晓辉,乔雨蒙,代旷宇,等．主余震序列作用下非线性单自由度体系的增量损伤分析[J]．工程力学,２０１９,３６(３):１２１Ｇ１３０．Y U X i a o h u i,Q I A O Y u m e n g,D A IK u a n g y u,e t a l．I n c r e m e n t a ld a m a g ea n a l y s i so fn o n l i ne a rs i n g l eＧd e g r e eＧf r e e d o m s y s t e m ss u b j e c t e d t om a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ke a r t h q u a k es e q u e n c e s[J]．E n g i n e e r i n g M e c h a n i c s,２０１９,３６(３):１２１Ｇ１３０．[１６]㊀S O U R E S H J A N IO K,MA S S UM IA．S e i s m i cb e h a v i o ro fR C m o m e n t r e s i s t i n g s t r u c t u r e sw i t hc o n c r e t es h e a rw a l l u n d e rＧm a i n s h o c kＧa f t e r s h o c k s e i s m i c s e q u e n c e s[J]．B u l l e t i n o f E a r t hＧq u a k eE n g i n e e r i n g,２０２２,２０(２):１０８７Ｇ１１１４．[１７]㊀MA S S UM I A,S A D E G H I K,G H A E D I H．T h e e f f e c t s o f m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ki ns u c c e s s i v ee a r t h q u a k e so nt h er eＧs p o n s e o fR C m o m e n tＧr e s i s t i n g f r a m e s c o n s i d e r i n g t h e i n f l uＧe n c e of t h ev e r t i c a l s e i s m i cc o m p o n e n t[J]．A i nS h a m sE ng iＧn e e r i n g J o u r n a l,２０２１,１２(１):３９３Ｇ４０５．[１８]㊀刘平,王超,张健新．主余震作用下高强钢筋混凝土框架的易损性分析[J]．世界地震工程,２０２２,３８(１):２０Ｇ２７．L I UP i n g,WA N GC h a o,Z H A N GJ i a n x i n．F r a g i l i t y a n a l y s i s o fh i g hs t r e n g t hr e i n f o r c e dc o n c r e t e f r a m es t r u c t u r e ss u b j e c t e dt o m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c k e a r t h q u a k e s e q u e n c e s[J]．W o r l dE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g,２０２２,３８(１):２０Ｇ２７．[１９]㊀Z HA IC H,W E N W P,L IS,e t a l．T h ed a m a g e i n v e s t i g a t i o n o f i n e l a s t i cS D O Fs t r u c t u r eu n d e r t h e m a i n s h o c kＧa f t e r s h o c ks e q u e n c eＧt y p e g r o u n d m o t i o n s[J]．S o i lD y n a m i c sa n dE a r t hＧq u a k eE n g i n e e r i n g,２０１４,５９:３０Ｇ４１．[２０]㊀G O D A K,T A Y L O RCA．E f f e c t s o f a f t e r s h o c k s o n p e a kd u cＧt i l i t y d e m a n dd u e t o s t r o n gg r o u n dm o t i o n r e c o r d s f r o ms h a lＧl o wc r u s t a l e a r t h q u a k e s[J]．E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g&S t r u cＧt u r a lD y n a m i c s,２０１２,４１(１５):２３１１Ｇ２３３０．[２１]㊀P I R O O Z R M,HA B A S H IS,MA S S UM I A．R e q u i r e dt i m eg a p b e t w e e n m a i n s h o c ka n da f t e r s h o c kf o rd y n a m i ca n a l y s i so f s t r u c t u r e s[J]．B u l l e t i no fE a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g,２０２１,１９(６):２６４３Ｇ２６７０．[２２]㊀杜云霞．考虑两次地震作用的R C框架结构地震反应分析研究[D]．哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,２０１７．D U Y u n x i a．S t u d y o ns e i s m i c r e s p o n s eo fR Cf r a m e s t r u c t u r ec o n s ide r i n g t w o c o n s e c u t i v e e a r t h q u a k e s[D]．H a r b i n:I n s t i t u t eo fE n g i n e e r i n g M e c h a n i c s,C h i n aE a r t h q u a k eA d m i n i s t r a t i o n,２０１７．[２３]㊀蒋海昆,杨马陵,付虹,等．震后趋势判定参考指南[M]．北京:地震出版社,２０１５．J I A N G H a i k u n,Y A N G M a l i n g,F U H o n g,e ta l．R e f e r e n c eg u i d e f o r p o s tＧe a r t h q u a k et r e n dd e t e r m i n a t i o n[M]．B e i j i n g:S e i s m o l o g i c a l P r e s s,２０１５．[２４]㊀吕红山,赵凤新．适用于中国场地分类的地震动反应谱放大系数[J]．地震学报,２００７,２９(１):６７Ｇ７６．LÜH o n g s h a n,Z H A O F e n g x i n．S i t ec o e f f i c i e n t ss u i t a b l et oC h i n a s i t e c a t e g o r y[J]．A c t a S e i s m o l o g i c a S i n i c a,２００７,２９(１):６７Ｇ７６．[２５]㊀管英珺．考虑多次地震作用的设计地震动确定方法研究[D]．哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,２０１５．G U A N Y i n g j u n．R e s e a r c h o n d e t e r m i n a t i o nm e t h o d s o f d e s i g ng r o u n dm o t i o nc o n s i d e r i n g m u l t iＧe a r t h q u a k ee v e n t s[D]．H a rＧb i n:I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g M ec h a n i c s,C h i n a E a r t h q u a k eA d m i n i s t r a t i o n,２０１５．[２６]㊀杨游,杨永强,公茂盛,等．建筑结构损伤模型研究综述[C]//第２８届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)．南昌:[s．n．],２０１９:４４７Ｇ４５５．Y A N G Y o u,Y A N G Y o n g q i a n g,G O N G M a o s h e n g,e t a l．R eＧs e a r c ho nd a m a g em o d e l o f b u i l d i n g s t r u c t u r e s[C]//P r o c e e dＧi n g s o f t h e２８t hN a t i o n a l C o n f e r e n c eo nS t r u c t u r a lE n g i n e e rＧi n g(V o l u m eⅡ)．N a n c h a n g:[s．n．],２０１９:４４７Ｇ４５５．[２７]㊀F A J F A R P．E q u i v a l e n td u c t i l i t y f a c t o r s,t a k i n g i n t oa c c o u n t l o wＧc y c l ef a t i g u e[J]．E a r t h q u a k eE n g i n e e r i n g&S t r u c t u r a lD y n a m i c s,１９９２,２１(１０):８３７Ｇ８４８．[２８]㊀叶列平,陆新征,马千里,等．屈服后刚度对建筑结构地震响应影响的研究[J]．建筑结构学报,２００９,３０(２):１７Ｇ２９．Y EL i e p i n g,L U X i n z h e n g,MA Q i a n l i,e t a l．I n f l u e n c e o f p o s tＧy i e l d i n g s t i f f n e s st os e i s m i cr e s p o n s eo fb u i l d i n g s t r u c t u r e s[J]．J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s,２００９,３０(２):１７Ｇ２９．(本文编辑:任㊀栋)２９５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀地㊀震㊀工㊀程㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２４年。