基于性态的结构抗震设计展望论文

1、基于性态的结构抗震设计展望【摘要】 随着经济的发展和技术水平的提高，人们对建筑物的要求越来越高，高层建筑巨大壳体结构等等越来越多的容入到我们的生活，这对抗震设计来说也是心的挑战，如何建造既经济又安全可靠的建筑物是社会的需要。还有一些情况是，按照客户的要求来进行抗震设计，满足客户的需要，也是我们面临的一个问题。现在人们提出了，基于性态的抗震设计，值得我们更深入的学习研究。【关键字】抗震设设计 基于性性态 设计方方法1.1基于于性态的的结构抗抗震设计计方法所谓基于性性态的抗抗震设计计是指，根根据建筑筑物的重重要性和和用途，并并考虑建建筑物处处场地的的地震强强度及其其能接受受的地震震破坏水水平、建建

2、造费用用和震后后修复费费用及投投资者的的经济实实力，选选择合适适的结构构性态设设计目标标：并根根据不同同的性态态目标提提出不同同的抗震震设防标标准，使使设计的的建筑在在未来地地震中具具备预期期功能。因因此，基基于性态态的抗震震设计方方法比只只强调保保障生命命安全的的单一设设防目标标的抗震震设计方方法更为为科学和和合理，已已成为抗抗震设计计理论新新的发展展方向。2.1抗震震设计方方法简介介为了更好的的了解基基于性态态的抗震震设计方方法，先先来了解解一下抗抗震设计计的发展展历程，以以及当代代实际工工程中用用到的方方法。2.1.11 静力理理论阶段段静力法的基基本假设设前提是是,结构物物为理想想刚体

3、,其最大大加速度度就等于于地震动动的最大大地面加加速度,这种假假设对于于低矮的的单层和和多层砖砖混结构构房屋而而言是合合理的。静静力理论论假定在在地震作作用下的的结构是是刚性的的，没有有考虑结结构的动动力效应应和场地地差别对对建筑结结构的影影响，设设计方法法比较粗粗略。2.1.22 反应谱谱方法反应谱是指指地震波波作用在在单质点点体系上上，求得得的位移移、速度度或加速速度等反反应的最最大值与与单质点点体系自自振周期期间的关关系。反反应谱理理论假设设:结构是是弹性的的,地震反反应可以以采用叠叠加原理理来进行行振型组组合;结构所所有支座座处的地地震动完完全相同同,基础与与土层之之间无相相互作用用;

4、结构的的最不利利地震反反应等于于它的最最大地震震反应,而与其其它动力力反应参参数无关关。2.1.33 动力理理论阶段段其本质是建建立构件件的恢复复力模型型、结构构的简化化计算模模型，并并得到与与设计反反应谱相相匹配的的地面运运动加速速度时程程后，直直接求解解动力方方程。采采用数值值积分法法，进行行连续分分段处理理，最终终求得在在低周反反复地震震波下，结结构在每每一时刻刻的加速速度、速速度和位位移的动动力时程程。在弹弹性范围围内考虑虑强度极极限，在在非线性性范围内内考虑变变形极限限和能量量损耗，以以具体体体现“小震不不坏、中中震可修修、大震震不倒”的要求求。3.1基于于结构性性能的抗抗震设计计理

5、论20世纪990年代初初，美国国学者率率先提出出了基于于性能的的结构抗抗震设计计概念（Perrforrmannce-Bassed Seiismiic DDe-ssignn 简称PBSSD），PBSSD理论提提出多目目标的设设计理念念，它所所确定的的抗震功功能目标标既要保保证生命命安全又又要考虑虑到经济济财产损损失。因因此，在在设计中中应当进进行全面面费用分分析，选选择经济济效果最最佳的抗抗震设计计方案。该该理论更更强调个个性设计计，结构构功能目目标可按按实际需需要、用用户要求求、投资资能力选选择不同同等级的的设防目目标，并并有利于于减隔震震技术和和高强高高性能砼砼等新材材料的推推广应用用。同时

6、时，结构构的抗震震能力是是按选定定的抗震震功能目目标进行行设计，具具有可预预见性。基于性态的的抗震设设计理论论主要包包括：确确定地震震设防水水准、选选择合适适的抗震震性态目目标、研研究抗震震性态的的分析方方法和研研究基于于性态的的抗震设设计方法法等。地地震设防防水准是是指未来来可能作作用于场场地的地地震作用用的大小小。为了了使结构构满足多多水准的的设防要要求，需需要根据据不同重重现期选选择所有有可能发发生的，对对应不同同等级的的用于结结构抗震震设计的的地震动动参数。结构抗震性性态的目目标是指指针对某某一地震震设防水水准而期期望达到到的结构构抗震性性能等级级。基于于性态的的抗震设设计应既既有效地

7、地减轻工工程结构构的地震震破坏，减减少经济济损失和和人员伤伤亡，又又能合理理地使用用有线的的资金，保保障结构构在地震震作用下下的使用用功能。因因此，结结构抗震震性态目目标的确确定应综综合考虑虑场地和和结构的的功能与与重要性性、投资资与效益益、震后后损失与与恢复重重建、社社会效益益以及业业主的承承受能力力等诸多多因素。美美国学者者建议将将结构抗抗震性态态目标分分为基本本性能目目标、重重要性能能目标和和安全临临界性能能目标等等三个等等级。抗震性态分分析方法法主要包包括线性性静力分分析方法法、线性性动力分分析方法法、非线线性静力力分析方方法和非非线性动动力分析析方法。非非线性静静力分析析又称静静力弹

8、塑塑性（Pussh-ooverr）分析析，是一一种简化化的结构构弹塑性性分析方方法，其其主要原原理是：在结构构上施加加恒定荷荷载的同同时，逐逐级增加加往复荷荷载并计计算结构构在各级级荷载作作用下的的变形和和内力。当当加荷至至某些构构件进入入塑性后后，整个个结构的的特性发发生改变变，通过过修改结结构刚度度矩阵并并重新进进行计算算，以调调整所施施加的往往复荷载载的大小小和分布布。这样样就可得得到结构构在往复复静力作作用下的的弹塑性性性能。该该方法的的主要用用途是检检验新建建结构及及评估现现有结构构的性能能是否满满足不同同强度地地震下的的性态目目标。非非线性动动力分析析法又称称为弹塑塑性时程程分析法

9、法，在建建立构件件的恢复复力模型型、结构构的简化化计算模模型，并并得到与与设计反反应谱相相匹配的的地震波波后，采采用逐步步积分法法求出结结构在每每一时刻刻的弹塑塑性地震震响应。非非线性静静力分析析方法和和非线性性动力分分析方法法是我国国建筑筑抗震设设计规范范（GB5500111-220100）规定定的用于于对不规规则且具具有明显显薄弱部部位可能能导致地地震时严严重破坏坏的建筑筑结构进进行罕遇遇地震作作用下的的弹塑性性变形分分析时所所采用的的方法。基于性态的的抗震设设计方法法主要包包括基于于位移的的设计方方法、综综合设计计法、能能力设计计法。基基于位移移的抗震震设计法法（Dissplaacemm

10、entt-Baasedd Seeismmic Dessignn）是指指用量化化的位移移作为设设计指标标，针对对不同地地震设防防水准，制制定相应应的目标标位移，并并通过设设计，使使结构子子啊给定定水准地地震作用用下达到到预先指指定的目目标位移移，从而而控制结结构的抗抗震性能能。该方方法是由由美国加加州大学学伯克利利分校得得Mohhelee和Priiesttly等人提提出的，最最早应用用于桥梁梁的抗震震设计中中。综合合设计法法（Commpreehennsivve DDesiign Appproaach）是由由美国学学者Berrterro等人提提出来的的，该方方法首先先确定业业主所能能接受的的最低性

11、性态目标标，在对对场地的的适宜性性做出评评价后，进进行总体体概念设设计和综综合数值值设计，最最终确定定结构和和非结构构构件的的尺寸。能能量设计计法（Eneergyy Deesiggn AApprroacch）认为为，结构构的破坏坏程度是是由地震震输入的的总能量量和结构构耗散能能量的能能力决定定的。通通过控制制结构或或构件的的耗能能能力，可可达到控控制整个个结构抗抗震性能能的目的的。该方方法可用用于估计计接哦股股的潜在在破坏程程度并用用于结构构的消能能减振设设计。4.结语基于性态的的抗震设设计理论论的研究究是一项项有重要要意义的的课题,它的研研究与发发展有待待国内外外土木工工程界和和地震工工程学界界的共同同努力。目目前需要要研究的的问题有有:(1)建立立合理的的性态设设计理论论框架;(2)关于于地震危危险性和和设防地地震水准准的研究究;(3)结构构抗震性性态水准准的划分分;(4)建立立合理的的可以反反映结构构反应的的性能指指标;(5)完善善设计反反应谱;(6)基于于性态的的设计方方法的改改进和新新的设计计方法的的提出;(7)对结结构性态态进行准准确的评评估;(8)结构构性态的的明确说说明;(9)新型型结构和和特殊结结构(如隔震震或