基于性能的高层建筑结构抗震设计方法研究的中期报告

基于性能的高层建筑结构抗震设计方法研究的中期报告摘要：本研究基于性能设计理念，提出了一种新的高层建筑结构抗震设计方法。该方法主要包括三个步骤：结构性能目标的确定、结构分析与设计、结构抗震性能评估。其中，结构性能目标的确定是以最小化结构总成本为目标，依次确定可靠性要求、位移控制要求和破坏控制要求。结构分析与设计包括结构初步设计、优化设计和详细设计，其中，采用了基于结构动力学的优化方法以提高结构的抗震性能。结构抗震性能评估包括结构稳定性、耐震性能指标的计算和性能限度的判断。关键词：高层建筑；性能设计；抗震设计；优化设计；性能评估Abstract：Basedontheperformance-baseddesignconcept,anewseismicdesignmethodforhigh-risebuildingsisproposedinthisstudy.Themethodmainlyincludesthreesteps:determinationofstructuralperformanceobjectives,structuralanalysisanddesign,andstructuralseismicperformanceevaluation.Amongthem,thedeterminationofstructuralperformanceobjectivesistominimizethetotalcostofthestructure,andthereliabilityrequirements,displacementcontrolrequirements,andfailurecontrolrequirementsaresequentiallydetermined.Thestructuralanalysisanddesignincludepreliminarydesign,optimizeddesign,anddetaileddesign.Amongthem,anoptimizationmethodbasedonstructuraldynamicsisadoptedtoimprovetheseismicperformanceofthestructure.Thestructuralseismicperformanceevaluationincludesthestabilityofthestructure,thecalculationofseismicperformanceindicators,andthejudgmentofperformancelimits.Keywords:high-risebuilding;performance-baseddesign;seismicdesign;optimizeddesign;performanceevaluation介绍：目前，越来越多的高层建筑出现在城市中心区域，而地震灾害对于高层建筑的破坏性更大，因此高层建筑的抗震性能至关重要。传统的抗震设计方法仅考虑破坏状态下结构的强度要求，而性能设计方法可以同时考虑结构的强度、刚度和耗能等多种因素，使结构在地震作用下具备更好的抗震性能。本研究旨在探索一种基于性能的高层建筑结构抗震设计方法。方法：（1）结构性能目标的确定：该步骤分为三个子步骤。首先确定可靠性要求，即限制结构在设计震度下的失效概率。其次确定位移控制要求，即控制结构在设计震度下的最大位移。最后确定破坏控制要求，即破坏机制的选择和控制，以保证结构在设计震度下不发生全局破坏。（2）结构分析与设计：该步骤分为三个子步骤。首先进行结构初步设计，在考虑结构总成本和可行性的前提下，确定几何形态和材料类型。其次进行结构优化设计，在动力学分析的基础上，利用优化算法进行结构形态、材料和参数的优化，以提高结构的抗震性能和经济效益。最后进行结构详细设计，完成设计图纸和技术规范等资料。（3）结构抗震性能评估：该步骤分为三个子步骤。首先进行结构稳定性分析，确定结构受力状态下的失稳形态。其次进行耐震性能指标计算，包括剪力容量、冲击能力和耗能能力等指标。最后进行性能限度的判断，以评估结构的抗震性能。结果：根据上述方法，针对某高层建筑结构进行了抗震设计，计算结果表明，该结构在设计震度下可以满足可靠性、位移和破坏控制要求，并具有较好的抗震性能。讨论：本研究提出了一种基于性能的高层建筑结构抗震设计方法，能够同时考虑不同的结构性能指标，具有较好的