能力谱设计方法的若干问题课件

能力谱设计方法的若干问题2003年5月能力谱设计方法的若干问题2003年5月1能力谱设计方法的若干问题PBD方法的概念及发展历程从PBD方法看我国现行抗震设计思想DBD方法的基本原理和步骤能力谱设计方法能力—需求曲线方法参考文献能力谱设计方法的若干问题PBD方法的概念及发展历程2PBD方法的概念及发展历程PBD方法设计思路的凸现PBD方法的基本概念PBD方法若干问题及分类PBD方法的规范化进程与实践backPBD方法的概念及发展历程PBD方法设计思路的凸现back3PBD方法设计思路的凸现back地震特点不确定性毁灭性等抗震设计思想使用寿命期内对不同频度和强度的地震有不同的抵抗能力设防目标小震不坏中震可修大震不倒关于抗震设防原则近年震害经受了考验反映了新问题新问题（除具体技术措施外）①房屋倒塌少、人员伤亡少，但经济损失巨大②运转不灵——SanFernando地震中医院严重受损③修复费用可观对抗震设防目标的审视强调共性保证低限体现个性保证低限基于性能的抗震设计PBD方法设计思路的凸现back地震特点抗震设计思想设防目标4back近10年地震的人员伤亡和经济损失时间地点震级死亡人数经济损失备注1992.3.13Erzinci,Turky6.88008亿美元违规、不符合抗震、偷工减料1993.9.29Kailali,India6.210000未经抗震设计、施工质量低劣1994.1.17Northridge,USA6.757>170亿美元抗震设计、救灾应急得当1995.1.17Kobe,Japan7.25438>1000亿美元未经抗震设计（木结构）1995.5.27Sahalin,Russian7.629651996.2.3中国丽江7.030925亿元1996.3.19中国伽师6.9243亿元1996.5.3中国包头6.42627亿元1997.5.10Kane,Iran7.115601998.2.9中国张北6.2499亿元1999.8.17Izmit,Turky7.417000>100亿美元违规、不符合抗震、偷工减料1999.9.21中国集集7.32405>100亿美元同土耳其，地表位错2001.1.26Gujilat,India7.719984未经抗震设计、施工质量低劣back近10年地震的人员伤亡和经济损失时间地点震级死亡人数5PBD方法的基本概念含义以预定的结构性态目标为依据的抗震设计方法几个名词性态目标——在不同地震水准下结构应达到的性能水准性能水准——某地震水准下结构的最大破坏程度地震水准——同一地区按重现期不同划分的地震强度性能指标——描述性能水准的物理量指标体现个性（业主）自主选择（性态目标）（规范）（地震、性能）水准细化backPBD方法的基本概念含义back6PBD方法若干问题及分类PBD方法的若干问题地震水准规范细分？业主选择？（50年、500年、2000年）性态水准规范细分——多级别（比不坏、可修、不倒更细密）性态指标——力、位移（刚度）、速度、能量、损伤抗震设防水准设防水准——细化、优化、个性化分类关系backPBD方法若干问题及分类PBD方法的若干问题back7backPBD方法的分类关系基于性态的设计方法performancedbaseddesign基于承载力的设计方法forceandstrengthmethod基于位移的设计方法displacement-baseddesign基于能量的设计方法energy-baseddesign按延性系数的设计方法能力谱—需求谱设计方法直接基于位移的设计方法静力弹塑性分析pushoveranalysis其它分析或设计步骤otherstepsbackPBD方法的分类关系基于性态的设计方法基于承载力的设8PBD方法的规范化进程与实践规范化进程1995年，美国加州工程师协会SEAOC，Vision20001996年，美国应用技术委员会ATC，ATC-401996年，美国联邦紧急救援署FEMA，FEMA273，2741997年，美国建筑抗震安全委员会BSSC，NEHRPIBC2000，EuroCode8，日本RC结构设计指南PRESS2001年，GB50011-2001（雏形）程序（POA）IDARC（属NCEER）SCM3D（属ETABS系列）DRAIN（Berkeley）实践backPBD方法的规范化进程与实践规范化进程back9back从PBD方法看我国现行抗震设计思想设防水准不坏可修不倒地震水准小震中震大震性态指标力+位移不明确位移形式上①具有PBD的雏形（性态—设计）②设防水准“一刀切”（不区分结构）③性态指标④业主无选择余地（统一）实际上①结构重要性分类②各类结构措施RC结构抗震等级结果：相同地震下不同结构性态不同back从PBD方法看我国现行抗震设计思想设防水准地震水准性10back抗震设防分类与设防标准建筑类别规范建筑的重要性抗震措施地震作用计算甲类GBJ11-89特殊要求的建筑采取特殊的抗震措施按专门研究的地震动参数GB50011重大建筑工程和可能发生严重次生灾害的建筑提高一度（9度适当提高）应高于本地区设防烈度的要求，其值按批准的安评结果确定乙类GBJ11-89国家重点抗震城市生命线工程的建筑提高一度（9度适当提高）原设防烈度GB50011地震时使用不能中断或需尽快恢复的建筑提高一度（9度适当提高）；小规模建筑改变结构型式时可不提高原设防烈度丙类GBJ11-89GB50011甲、乙、丁类以外的一般建筑原设防烈度原设防烈度丁类GBJ11-89抗震次要的建筑降低一度（6度不降）原设防烈度GB50011抗震次要的建筑适当降低（6度不降）原设防烈度back抗震设防分类与设防标准建筑类别规范建筑的重要性抗震措11backDBD方法的基本原理和步骤等代结构层间位移角限值+设计位移剖面=设计位移延性+延性-阻尼曲线=等效阻尼等效质量等效刚度设计位移反应谱等效周期设计基底剪力层间设计剪力设计位移剖面backDBD方法的基本原理和步骤等代结构等效刚度设计位移反12能力谱设计方法能力谱方法的基本步骤与POA方法的差别能力谱方法的影响因素能力谱方法的改进能力—需求曲线法back方法比较对象结束条件结果CSM能力曲线与需求曲线位移能力评价POA能力曲线与反应谱曲线机构/位移超限能力评价（不准确）能力谱设计方法能力谱方法的基本步骤back方法比较对象结束13能力谱方法的基本步骤back能力谱方法的基本步骤back14back能力谱方法的影响因素

SASD与A点对应的需求谱需求点不同阻尼比的需求谱能力谱影响因素推覆曲线（侧推曲线）能力曲线（等效单质点体系确定）等效线性化方法问题需求点的确定需插值或迭代强非线性阶段两谱曲线方向接近平行back能力谱方法的影响因素SD与A点对应的需求谱不同阻尼15back能力—需求曲线方法能力—需求曲线方法的思想变能力谱法的图形迭代为点计算迭代变需求谱曲线为需求曲线（与CS接近垂直）基本步骤两种方法ATC40A方法——变阻尼比ATC40B方法——按μ递增顺序能力—需求曲线方法的关键问题能力—需求曲线方法的改进合理的侧推曲线（POA，P-Δ）双加载模式的能力曲线等效线性化（ 双参数）区间评判需求曲线能力曲线分析结果变化区域DAback能力—需求曲线方法能力—需求曲线方法的思想需求曲线能16选取结构分析模型选择荷载分布模式POA侧推曲线等效单质点化等效线性化需求曲线能力曲线能力评价能力—需求曲线方法基本步骤back选取结构分析模型选择荷载分布模式POA侧推曲线等效单质点化等17back能力—需求曲线方法的关键问题

能力曲线侧推曲线荷载模式结构模型构件模型结构失效标准二阶效应等效单质点化需求曲线屈服刚度系数位移延性系数倒塌极限状态的上下限基底剪力(kN)倒三角模式振型组合模式矩形模式back能力—需求曲线方法的关键问题能力曲线倒塌极限状态的18back参考文献钱稼茹、罗文斌.静力弹塑性分析—基于性能/位移抗震的分析工具.建筑结构.2000.30(6).23-26小谷俊介著.叶列平、钱稼茹译.日本基于性能结构抗震设计方法的发展.建筑结构.2000.30(6).3-9叶列平.李琪.基于性能/位移的能力-需求曲线设计方法.现代地震工程进展—全国地震工程会议论文集.南京.东南大学出版社.2002.430-435（另3篇）A.K.Chopra,R.K.Goel.Capacity-demand-diagrammethodsforestimatingseismicdeformationofinelasticstructures:SDFsystems.UniversityofCalifornia,Berkeley.California,US.PEER.Feb.1999.1-60FederalEmergencyManagementAgency.Guidelinesandcommentaryfortheseismicrehabilitationofbuildings,FEMA273&274.1998B.Gupta,S.K.Kunnath.Adaptivespectra-basedpushoverprocedureforseismicevaluationofstructure,Earthquakespectra.2000.16(2).367-392R.S.Lawson,V.VanceandHelmutKrawinkler.Nonlinearstaticpush-overanalysis-why,when,andhow?5thU.SNationalConferenceOnEarthquakeEngineering.Chicago,Illinois.Jul.1994.283-292BuildingSeismicSafetyCouncil.NEHRPrecommendedprovisionsforseismicregulationsfornewbuildingsandotherstructures.Washington.D.C.BSSC.1997.263-267SEAOCVersion2000.PerformanceBasedSeismicEngineeringofBuildings.ⅠandⅡ:ConceptualFramework.Sacramento,California,US.1999X.X.Qi,J.P.Moehle.DisplacementdesignapproachforRCstructuresubjecttoearthquake,ReportNo.UCB/EERC.Feb.1991.4-12S.K.Kunnath,B.Gupta.Validityofdeformationdemandestimatesusingnonlinearstaticprocedures.theSecondU.S.-Japan-AmericanWorkshoponPerformance-BasedEarthquakeEngineeringMethodologyforReinforcedConcreteBuildingStructures,Sapporo,Hokkaido,Japan.PEER.Oct.2000.117-140熊向阳.戚振华.侧向荷载分布方式对静力弹塑性分析结果的影响.建筑科学.2001.17(5).9-13P.Fajfar.TowardsaNewSeismicDesignMethodologyforBuildings.FacultyofCivilEngineeringandGeodesy,InstituteofStructuralandEarthquakeEngineering.1996Priestlyback参考文献钱稼茹、罗文斌.静力弹塑性分析—基于性能/19Thankyouforyourattention.Thankyouforyourattention.20能力谱设计方法的若干问题2003年5月能力谱设计方法的若干问题2003年5月21能力谱设计方法的若干问题PBD方法的概念及发展历程从PBD方法看我国现行抗震设计思想DBD方法的基本原理和步骤能力谱设计方法能力—需求曲线方法参考文献能力谱设计方法的若干问题PBD方法的概念及发展历程22PBD方法的概念及发展历程PBD方法设计思路的凸现PBD方法的基本概念PBD方法若干问题及分类PBD方法的规范化进程与实践backPBD方法的概念及发展历程PBD方法设计思路的凸现back23PBD方法设计思路的凸现back地震特点不确定性毁灭性等抗震设计思想使用寿命期内对不同频度和强度的地震有不同的抵抗能力设防目标小震不坏中震可修大震不倒关于抗震设防原则近年震害经受了考验反映了新问题新问题（除具体技术措施外）①房屋倒塌少、人员伤亡少，但经济损失巨大②运转不灵——SanFernando地震中医院严重受损③修复费用可观对抗震设防目标的审视强调共性保证低限体现个性保证低限基于性能的抗震设计PBD方法设计思路的凸现back地震特点抗震设计思想设防目标24back近10年地震的人员伤亡和经济损失时间地点震级死亡人数经济损失备注1992.3.13Erzinci,Turky6.88008亿美元违规、不符合抗震、偷工减料1993.9.29Kailali,India6.210000未经抗震设计、施工质量低劣1994.1.17Northridge,USA6.757>170亿美元抗震设计、救灾应急得当1995.1.17Kobe,Japan7.25438>1000亿美元未经抗震设计（木结构）1995.5.27Sahalin,Russian7.629651996.2.3中国丽江7.030925亿元1996.3.19中国伽师6.9243亿元1996.5.3中国包头6.42627亿元1997.5.10Kane,Iran7.115601998.2.9中国张北6.2499亿元1999.8.17Izmit,Turky7.417000>100亿美元违规、不符合抗震、偷工减料1999.9.21中国集集7.32405>100亿美元同土耳其，地表位错2001.1.26Gujilat,India7.719984未经抗震设计、施工质量低劣back近10年地震的人员伤亡和经济损失时间地点震级死亡人数25PBD方法的基本概念含义以预定的结构性态目标为依据的抗震设计方法几个名词性态目标——在不同地震水准下结构应达到的性能水准性能水准——某地震水准下结构的最大破坏程度地震水准——同一地区按重现期不同划分的地震强度性能指标——描述性能水准的物理量指标体现个性（业主）自主选择（性态目标）（规范）（地震、性能）水准细化backPBD方法的基本概念含义back26PBD方法若干问题及分类PBD方法的若干问题地震水准规范细分？业主选择？（50年、500年、2000年）性态水准规范细分——多级别（比不坏、可修、不倒更细密）性态指标——力、位移（刚度）、速度、能量、损伤抗震设防水准设防水准——细化、优化、个性化分类关系backPBD方法若干问题及分类PBD方法的若干问题back27backPBD方法的分类关系基于性态的设计方法performancedbaseddesign基于承载力的设计方法forceandstrengthmethod基于位移的设计方法displacement-baseddesign基于能量的设计方法energy-baseddesign按延性系数的设计方法能力谱—需求谱设计方法直接基于位移的设计方法静力弹塑性分析pushoveranalysis其它分析或设计步骤otherstepsbackPBD方法的分类关系基于性态的设计方法基于承载力的设28PBD方法的规范化进程与实践规范化进程1995年，美国加州工程师协会SEAOC，Vision20001996年，美国应用技术委员会ATC，ATC-401996年，美国联邦紧急救援署FEMA，FEMA273，2741997年，美国建筑抗震安全委员会BSSC，NEHRPIBC2000，EuroCode8，日本RC结构设计指南PRESS2001年，GB50011-2001（雏形）程序（POA）IDARC（属NCEER）SCM3D（属ETABS系列）DRAIN（Berkeley）实践backPBD方法的规范化进程与实践规范化进程back29back从PBD方法看我国现行抗震设计思想设防水准不坏可修不倒地震水准小震中震大震性态指标力+位移不明确位移形式上①具有PBD的雏形（性态—设计）②设防水准“一刀切”（不区分结构）③性态指标④业主无选择余地（统一）实际上①结构重要性分类②各类结构措施RC结构抗震等级结果：相同地震下不同结构性态不同back从PBD方法看我国现行抗震设计思想设防水准地震水准性30back抗震设防分类与设防标准建筑类别规范建筑的重要性抗震措施地震作用计算甲类GBJ11-89特殊要求的建筑采取特殊的抗震措施按专门研究的地震动参数GB50011重大建筑工程和可能发生严重次生灾害的建筑提高一度（9度适当提高）应高于本地区设防烈度的要求，其值按批准的安评结果确定乙类GBJ11-89国家重点抗震城市生命线工程的建筑提高一度（9度适当提高）原设防烈度GB50011地震时使用不能中断或需尽快恢复的建筑提高一度（9度适当提高）；小规模建筑改变结构型式时可不提高原设防烈度丙类GBJ11-89GB50011甲、乙、丁类以外的一般建筑原设防烈度原设防烈度丁类GBJ11-89抗震次要的建筑降低一度（6度不降）原设防烈度GB50011抗震次要的建筑适当降低（6度不降）原设防烈度back抗震设防分类与设防标准建筑类别规范建筑的重要性抗震措31backDBD方法的基本原理和步骤等代结构层间位移角限值+设计位移剖面=设计位移延性+延性-阻尼曲线=等效阻尼等效质量等效刚度设计位移反应谱等效周期设计基底剪力层间设计剪力设计位移剖面backDBD方法的基本原理和步骤等代结构等效刚度设计位移反32能力谱设计方法能力谱方法的基本步骤与POA方法的差别能力谱方法的影响因素能力谱方法的改进能力—需求曲线法back方法比较对象结束条件结果CSM能力曲线与需求曲线位移能力评价POA能力曲线与反应谱曲线机构/位移超限能力评价（不准确）能力谱设计方法能力谱方法的基本步骤back方法比较对象结束33能力谱方法的基本步骤back能力谱方法的基本步骤back34back能力谱方法的影响因素

SASD与A点对应的需求谱需求点不同阻尼比的需求谱能力谱影响因素推覆曲线（侧推曲线）能力曲线（等效单质点体系确定）等效线性化方法问题需求点的确定需插值或迭代强非线性阶段两谱曲线方向接近平行back能力谱方法的影响因素SD与A点对应的需求谱不同阻尼35back能力—需求曲线方法能力—需求曲线方法的思想变能力谱法的图形迭代为点计算迭代变需求谱曲线为需求曲线（与CS接近垂直）基本步骤两种方法ATC40A方法——变阻尼比ATC40B方法——按μ递增顺序能力—需求曲线方法的关键问题能力—需求曲线方法的改进合理的侧推曲线（POA，P-Δ）双加载模式的能力曲线等效线性化（ 双参数）区间评判需求曲线能力曲线分析结果变化区域DAback能力—需求曲线方法能力—需求曲线方法的思想需求曲线能36选取结构分析模型选择荷载分布模式POA侧推曲线等效单质点化等效线性化需求曲线能力曲线能力评价能力—需求曲线方法基本步骤back选取结构分析模型选择荷载分布模式POA侧推曲线等效单质点化等37back能力—需求曲线方法的关键问题

能力曲线侧推曲线荷载模式结构模型构件模型结构失效标准二阶效应等效单质点化需求曲线屈服刚度系数位移延性系数倒塌极限状态的上下限基底剪力(kN)倒三角模式振型组合模式矩形模式back能力—需求曲线方法的关键问题能力曲线倒塌极限状态的38back参考文献钱稼茹、罗文斌.静力弹塑性分析—基于性能/位移抗震的分析工具.建筑结构.2000.30(6).23-26小谷俊介著.叶列平、钱稼茹译.日本基于性能结构抗震设计方法的发展.建筑结构.2000.30(6).3-9叶列平.李琪.基于性能/位移的能力-需求曲线设计方法.现代地震工程进展—全国地震工程会议论文集.南京.东南大学出版社.2002.430-435（另3篇）A.K.Chopra,R.K.Goel.Capacity-demand-diagrammethodsforestimatingseismicdeformationofinelasticstructures:SDFsystems.UniversityofCalifornia,Berkeley.California,US.PEER.Feb.1999.1-60FederalEmergencyManagementAgency.Guidelinesandcommentaryfortheseismicrehabilitationofbuildings,FEMA273&274.1998B.Gupta,S.K.Kunnath.Adaptivespectra-basedpushoverprocedureforseismicevaluationofstructure,Earthquakespectra.2000.16(2).367-392R.S.Lawson,V.VanceandHelmutKrawinkler.Nonlinearstaticpush-overanalysis-why,when,andhow?5thU.S