浮放文物防震技术的现状研究

为保护我国馆藏浮放文物,基于文献查阅的方法,本文总结论述了我国博物馆文物的存放方式和地震中的破坏形式,指出了传统防震措施的局限性;同时着重探讨了国内外浮放文物隔震技术的现状,并归纳指出了楼层反应谱的计算方法及其影响因素,以及指出了摩擦系数、宽高比等对浮放文物运动状态的影响,且较为详细地介绍了隔震装置的国内外研究现状。同时,指出国内仍需在浮放文物振动控制技术标准和设计方法方面做进一步研究。     

单向地震作用下浮放文物倾覆风险评估方法研究

为评估博物馆内浮放文物的地震倾覆风险，将浮放文物、浮放展柜简化为双层浮放的规则块体，利用分体式有限元模型对“博物馆建筑结构-浮放展柜-浮放文物”系统中的地震动力传播过程进行模拟，研究不同宽高比的浮放文物在单向地震波激励下的摇摆运动响应，并采用增量动力分析开展浮放文物地震倾覆易损性分析。据此，提出了两种馆藏浮放文物地震倾覆风险评估方法：一种是将浮放文物地震倾覆易损性曲线与场地危险性曲线进行卷积运算得到文物的地震倾覆风险；另一种则是基于动力放大作用评估文物地震倾覆风险。利用这两种评估方法对某博物馆内浮放扁壶文物进行了风险评估。研究表明：当展柜尺寸一定时，文物宽高比越小，地震倾覆风险越大；两种评估方法均能有效评估馆藏浮放文物地震倾覆风险，其中基于易损性分析的风险评估方法能精确地计算出文物地震倾覆风险值，而基于动力放大作用的评估方法能快速、准确地进行地震倾覆风险值计算，便于应用。     

降低重心法加固馆藏浮放文物振动台试验

为探索馆藏浮放文物的有效抗震加固方法,采用振动台试验手段,研究了降低重心法加固浮放文物的抗震效果.基于某博物馆展柜原型尺寸,制作了1:1比例陈列柜模型.在陈列柜内浮放一轻质陶瓷文物,并考虑在陶瓷内增设沙袋以降低重心,进行了振动台试验.通过白噪声激励,获得了陈列柜基频分布;通过输入3种类型、4种强度的地震波,获得了陈列柜和文物在地震作用下的典型震害症状、位移响应、加速度响应和和动力放大系数.通过数值模拟,从理论上对降低重心法加固浮放文物的抗震效果进行了进一步论证.结果表明:陈列柜的主要频率在23.7 ～30.6Hz之间,与输入地震波的基频相差较大,因而在地震作用下震害不明显;降低重心法加固文物后,文物震害减轻,位移及加速度响应减小,但在地震波强度较大时仍可能产生倾覆,因此该方法具有一定的局限性.     

馆藏文物的防震问题亟需重视

博物馆、纪念馆、文物保护与文物管理单位收藏的可移动文物,包括历史上各时代的代表性实物、艺术品、文献、手稿、图书资料等,统称为馆藏文物。     

大高宽比浮放馆藏文物动力响应的安全控制指标研究

为了对大高宽比浮放馆藏文物抗摇摆和抗倾覆提出更有效的安全控制指标，对浮放陶瓷花瓶开展了振动台试验，得到了其发生摇摆的临界条件。建立了长方体和圆柱体两种空心花瓶的精细化有限元模型，并以试验结果加以验证。利用验证后的有限元模型开展数值分析，得到浮放文物启动摇摆和发生倾覆对应的地面峰值加速度临界值。基于能量平衡理论推导和对试验数据的拟合，提出了分别以峰值加速度和峰值速度作为安全控制指标的“双水准”浮放馆藏文物安全判别方法。结果表明：浮放文物启动摇摆的条件不依赖于地震波的频谱特性和文物底面形状，但发生倾覆的条件则与二者相关；地震的峰值加速度并不能作为判断浮放系统是否发生倾覆的充要条件，尤其对于频率较高的地震激励，以峰值加速度作为安全控制指标往往偏于保守；通过算例验证，提出的以地面峰值速度和地面峰值加速度为指标的判别准则具有良好的适用性和可靠性。     

《馆藏文物防震规范》关键技术——博物馆楼层水平动力放大系数研究

针对《馆藏文物防震规范》(WW/T 0069—2015)第4.4.2条中楼层水平动力放大系数展开研究。首先,选定计算楼层水平动力放大系数的动力学研究方法和概率统计基本理论;其次,基于不同博物馆馆类型、不同结构类型、不同建筑场地和不同地震强度的钢筋混凝土结构建立多个有限元模型,分别采用四条地震波进行激励求取其加速度包络值,应用概率统计理论方法求得博物馆各楼层具有95%保证率的楼层水平动力放大系数;最后,通过参数优化,逐个剔除对楼层水平动力放大系数贡献率小的参数,得到两参数的楼层水平动力放大系数。研究提出了适用于规则体型钢筋混凝土博物馆结构的楼层水平动力放大系数,可通过结构层数和楼层两参数查表得到,便于规范中经验公式法实施。     

震后文物建筑的保护与修复问题刍议

5.12汶川地震使四川等地众多文物建筑严重损毁。针对震灾的具体情况,对震后文物建筑保护与修复工作原则和程序进行探讨,强调对震毁文物建筑隐蔽部位和薄弱部位及其受损原因的记录分析,以及对文物建筑周边历史环境进行修复的重要意义;建议各援助单位之间应建立定期的交流研讨机制,以促进中国传统建筑抗震研究和震后应急预案的建立;申明对位于地震多发地段的文物建筑进行全面数字化测绘工作的重要性和紧迫性。     

教育体验型文物建筑保护的可拓设计方法

研究了教育体验型文物建筑的保护设计中突出教育个性、保护教育形态和表达教育意蕴的可拓设计方法,对文物建筑保护设计具有本体论和方法论意义层面上的启示和借鉴作用,使文物建筑及其环境能更好地满足体验需求。     

幼儿园防震建筑的心理设计

本文是从儿童心理的角度分析,解决幼儿园建筑防震设计中关于心理方面的设计,利用儿童的心理,在各个感官的方面去剖析和提出一些关于幼儿园建筑防震设计的可行性和需要注意的一些问题。     

谈文物建筑的保护

《世界建筑》出版文物建筑保护的专号,这说明,文物建筑保护事业在我们国家已经越来越受到重视。保护文物建筑,首先从排除破坏文物建筑的原因下手。要找出原因,对症下药。破坏的原因有两大类,一是自然的,一是人为的。根据世界各地的经验教训看,人为的破坏是主要的。在我国,前一时期的人为破坏主要是不懂文物建筑的价值,任意拆除。现在,随着认识的提高,这种破坏本来可以渐渐减少,但是,十分急速的城乡建设却使这种拆除变得更加普遍地威胁着文物建筑。同时,新的破坏威胁又应时出现或者渐趋严重,这主要是旅游公害和错误的修缮。大规模的旅游业会破坏文物建筑的环境和它的本身,错     

近场强震作用下上海地区百米高层建筑地震动反应分析

首先,依据汶川地震中不同震中距基岩地震波记录,选取假设上海近场发生M8.0级强震时的基岩地震波.然后,对上海某百米高层建筑场地进行深覆盖土层地震反应分析,获得该场地在近场强震时的地表波.最后,以此百米高层建筑为例,分析该结构在此地表波作用下的地震动反应特点,从而评估近场强震对上海高层建筑的影响.分析结果表明:结构在双向地震动作用下的反应与单向地震动作用下的反应有明显不同.其中,地震动垂直分量对结构顶层节点竖向反应放大作用显著;地震动水平分量对结构顶层节点三个方向反应都有放大效应;地震动水平分量对结构层间位移角起决定性作用;地震动水平分量对结构底层角柱内力的影响大于地震动垂直分量对其的影响.     

性能设计中设防标准与设计参数的确定

传统的抗震设防标准不能有效地控制结构的的破坏和经济损失。提出在基于性能的抗震设计理论中,应该以某些地震动参数作为抗震设防的依据;而且将地震设防等级分为常遇地震、偶遇地震、罕遇地震和稀罕地震四级,并指出抗震设计时可以选用设计地面运动加速度和场地特征周期作为设计参数。     

组合隔震技术在高烈度区复杂高层结构中的应用研究

为探讨近断层的复杂高层建筑结构的隔震设计要点,结合某高层医院建筑结构设计实例,研究9度设防强地震输入、体型特别不规则和高预期抗震性能目标条件下采用隔震技术的适应性及对应措施,提出发挥不同隔震器件和减震装置性能特点的组合隔震技术方法。结果表明,组合隔震可减小隔震橡胶支座面压和水平变形,减少塔楼偏置引起的结构扭转效应、竖向高位收进引起的高振型效应,结构构件损伤程度和范围大幅降低,屈服耗能机制更为合理,有效提升了建筑结构的抗震能力。分析比较近场速度脉冲型地震波与考虑1.5近场增大系数的常规地震波作用下复杂高层隔震结构的地震响应差别,结果表明,在速度脉冲型地震波作用下的隔震层位移、上部结构层间位移角及层剪力均大于考虑1.5近场增大系数的常规地震波,采用1.5近场增大系数不能包络近场地震效应,隔震设计时应慎重考虑。     

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于 ABAQUS 软件的 32CPU 显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土–框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明：大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。     

Application research of combined isolation technology in complex high-rise building in high seismic intensity region

为探讨近断层的复杂高层建筑结构的隔震设计要点，结合某高层医院建筑结构设计实例，研究9度设防强地震输入、体型特别不规则和高预期抗震性能目标条件下采用隔震技术的适应性及对应措施，提出发挥不同隔震器件和减震装置性能特点的组合隔震技术方法。结果表明，组合隔震可减小隔震橡胶支座面压和水平变形，减少塔楼偏置引起的结构扭转效应、竖向高位收进引起的高振型效应，结构构件损伤程度和范围大幅降低，屈服耗能机制更为合理，有效提升了建筑结构的抗震能力。分析比较近场速度脉冲型地震波与考虑1.5近场增大系数的常规地震波作用下复杂高层隔震结构的地震响应差别，结果表明，在速度脉冲型地震波作用下的隔震层位移、上部结构层间位移角及层剪力均大于考虑1.5近场增大系数的常规地震波，采用1.5近场增大系数不能包络近场地震效应，隔震设计时应慎重考虑。     

罕遇地震作用下框架-核心筒结构弹塑性反应分析

采用有限元软件进行单向、双向罕遇地震作用下框架-核心筒结构弹塑性时程分析,通过单向、双向罕遇地震作用下结构响应对比,分析了双向罕遇地震作用对结构顶点位移、层间位移角、楼层相对扭转角及相对加速度的影响;通过改变地震波输入角度,考察了其对结构响应的影响。结果表明:单向、双向罕遇地震作用下的结构层间位移角曲线较为相似,但是双向罕遇地震作用下的结构层间位移角明显较单向作用下的大;地震动特性对楼层扭转角的影响较为显著,一般相对扭转角最大值均出现在结构的顶层;楼层响应相对加速度最大值一般出现在结构底部1/5~3/5结构高度内或结构的顶部;地震波输入角度对结构响应的影响较大。     

考虑巨震的四级地震设防水平一致风险导向定义与决策分析

防止结构倒塌、保障生命安全是确定抗震设防标准的首要目标。抗震设防水准的决策应该从只考虑地震危险性的“一致危险”原则向考虑地震危险性区域差异和工程结构抗倒塌能力不确定性的“一致风险”原则过渡。新颁布的第五代地震动参数区划图已提出第四级设防水准“极罕遇地震”（或“巨震”）,但是现行抗震设计规范仍然采用三水准设防原则,抗震设计从当前的三水准设防原则向四水准设防原则转变已成为当前工程界迫切需要解决的问题,但是目前各国对巨震的定义还比较混乱。该文阐述四级地震设防水平决策的风险导向原理,提出确定风险导向地震设防水平的解析方法。针对我国大陆地区的地震环境和抗震设防情况,给出目标倒塌风险以及相应于巨震、大震和中震的目标条件倒塌概率的建议值。采用这些建议值以及地震危险性参数的简化确定方法,初步计算并得到了相应于四级地震设防水准的风险导向地震动参数PGA值。通过与我国现行抗震设计规范、最新版地震动参数区划图和我国学者对各级设防水准地震定义的PGA值进行对比分析,发现该文得到的巨震PGA值大于最新版地震动参数区划图定义的巨震PGA值,而小震、中震和大震的PGA值则小于我国现行抗震设计规范规定的PGA值。     

强烈地震下农村砌体结构墙体重要性与抗震评定

为了明确强烈地震中农村砌体结构不同构件的重要性差异,从而有针对性地采取措施使结构抗震评定与加固维修更合理,以中国农村典型砌体结构为研究对象,从静力响应和动力响应的角度,分析了地震影响系数、构造柱(圈梁)设置、墙体平立面位置、地震波频谱特性及地震波持时对墙体重要性的影响,并将墙体重要性系数引入农村砌体结构的抗震评定。研究结果表明:随着地震影响系数的增加,受拉区墙体的重要性增大,受压区墙体的重要性减小; 地震影响系数较小时,设置构造柱、圈梁砌体结构墙体比未设置构造柱、圈梁的墙体重要性大,反之亦然; 同一平面位置的墙体受压重要性随楼层从上到下增大; 地震峰值强度、频谱特性和持续时间等动力参数对墙体重要性系数均有一定的影响,但地震动加速度峰值是墙体抗剪重要度最主要的影响因素; 在农村砌体结构房屋的抗震评定中,引入墙体的重要性系数,能明确砌体结构房屋中的关键墙体。     

基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析

在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出了基于增量动力分析的超高层混合结构地震易损性分析方法,该方法可以从概率角度定量评估该类工程结构的抗震性能。以设计的某50层超高层混合结构为算例,采用上述方法对该结构进行地震易损性分析,依据指定不同强度地震作用下各极限状态的结构地震易损性概率,评定该结构的抗震性能。结果表明：该超高层混合结构在7度多遇地震作用下,处于正常使用和基本可使用状态;在7度设防地震作用下,处于基本可使用和修复后使用状态;在7度罕遇地震作用下,处于修复后使用和生命安全状态。该结构基本满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求,具有良好的抗震性能。     

上海软土场地的地震反应特征分析

近年来的宏观震害资料和强震观测记录已经证明：场地条件不仅对地震动的峰值加速度和频谱形状具有重要的影响,而且与不同类型工程结构的地震反应和震害机理也具有相当密切的关系.上海地区的第四纪沉积土层呈水平层状分布,基岩埋深可达300m左右,且浅部普遍发育有滨海沼泽相软土.因此,上海地区上覆深厚、软弱的沉积土层,对场地的地震反应特性无疑具有重要的影响.文章基于一维场地地震反应的等效线性化频域分析方法,建立了上海软土场地的动力分析模型,以El Centro地震波为例,重点分析了上海地区场地土的地震反应加速度反应和频谱特征.研究表明,在7度抗震设防即场地地面峰值加速度（PGA）等于0.1 g的情况下,上海软土场地的地表峰值加速度具有放大特性,地表加速度的频谱组成具有低频放大,高频过滤的特征,地面运动加速度反应谱的卓越周期也具有向长周期方向移动的趋势.