基于结构性能的抗震设计理论与方法课件

结构设计与延性1编辑版pppt结构设计与延性1编辑版pppt提高结构延性的措施根据震害以及近年来国内外试验研究资料，延性框架设计时应注意以下几点：（1）“强柱弱梁”设计原则—控制塑性铰的位置（2）梁柱的延性设计（3）“强节点弱构件”设计原则2编辑版pppt提高结构延性的措施根据震害以及近年来国内外试验研究资料，延性（2）梁柱的延性设计要使结构具有延性，就必需保证框架梁柱有足够的延性，而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。因此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。为此，应遵循：1）“强剪弱弯”设计原则——控制构件的破坏形态2）梁、柱剪跨比限制3）梁、柱剪压比限制4）柱轴压比限制及其它措施5）箍筋6）纵筋配筋率3编辑版pppt（2）梁柱的延性设计3编辑版pppt现行规范中延性设计《建筑抗震设计规范》4编辑版pppt现行规范中延性设计《建筑抗震设计规范》4编辑版pppt5编辑版pppt5编辑版pppt6编辑版pppt6编辑版pppt7编辑版pppt7编辑版pppt现行规范的抗震设计方法

基本原理：基于力的设计方法存在的问题：设防目标单一：主要是保证结构安全不能有效地控制地震造成的损失1999年土耳其IzmitM7.4死1.5亡万余人，伤2万余人1989年美国LomaPrietaM7.1伤亡数百人，经济损失为150亿美元1994年美国NorthridgeM6.7伤亡57人，经济损失为170亿美元1995年日本阪神M7.1死亡5500多人，经济损失达到创纪录的1000亿美元，震后的基本恢复重建工作花费2年，耗资近1000亿美元；1999年我国台湾集镇M7.3死亡2405人，伤11306人，经济损失近100亿美元8编辑版pppt现行规范的抗震设计方法

基本原理：基于力的设计方法8编辑版p抗震设计新理论基本原理：基于性能的抗震设计理论(PerformanceBasedSeismicDesign)基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。发展现状基于性能的抗震设计作为一种更合理的设计理念，代表了未来结构抗震设计的发展方向，引起了各国广泛的重视。9编辑版pppt抗震设计新理论基本原理：基于性能的抗震设计理论(Perfor发展现状美国美国应用技术委员会ATC-33(1992)率先将基于位移的设计思想引入在用结构的抗震加固；美国联邦紧急管理厅资助的国家地震减灾项目NEHRP提出了在用结构基于位移的抗震评估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；

ATC-40(1996)和加州结构工程师协会1995年公布的SEAOC2000都引入了基于位移的抗震设计方法；

美国国际规范委员会(ICC)1997年出版的《国际建筑规范2000(草案)》[IBC2000(Draft)]强调了与结构位移设计有关的内容。

2003年美国ICC(InternationalCodeCouncil)发布了《建筑物及设施的性能规范》10编辑版pppt发展现状美国10编辑版pppt日本1995年开始进行了为期3年的“建筑结构的新设计框架开发”研究项目，并在研究报告“基于性能的建筑结构设计”中总结了研究成果。2000年6月实行了新的基于性能的建筑基准法(BuildingStandardLaw)。欧洲1998年欧洲CEB出版《钢筋混凝土结构控制弹塑性反应的抗震设计：设计概念及规范的新进展》，提出了用基于位移的方法评估在用结构的抗震性能和进行抗震加固设计，将构件塑性铰区的曲率转化为对混凝土极限压应变的要求，以此设计塑性铰区的约束箍筋，避免纵筋压屈并保证混凝土有能力达到要求的极限压应变。欧洲混凝土协会(CEB)于2003年出版了“钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计”报告。澳大利亚则在基于性能设计的整体框架以及建筑防火性能设计等方面做了许多研究,提出了相应的建筑规范(BCA1996)。11编辑版pppt日本11编辑版pppt中国国家自然科学基金“八五”重大项目“城市与工程减灾基础研究”的有关专题就开始涉及到这方面的研究。国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复杂结构体系的关键科学问题和设计理论”的一些专题包含了这方面的部分内容。

中国建筑科学研究院工程抗震研究所联合国内部分高校和研究所开展了“我国2000年工程抗震设计模式规范”的研究，并于2000年《建筑结构学报》第一期介绍了这方面的研究成果。中国工程建设标准化协会标准《建筑工程抗震性态设计通则》（CECS160：2004）

目前正在修订的国家标准《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》拟纳入基于性能的抗震设计方法。12编辑版pppt中国12编辑版pppt基本概念和理论框架1.基本概念

根据地震作用的不确定性（发生时间、强度和持时等）以及结构抗力的不确定性，对不同风险水平的地震作用，使结构满足不同的功能要求。2.理论框架（1）地震风险水平(HazardLevel)-地震设防水准未来可能作用于场地的地震作用的大小。或者说，应选择多大强度的地震作为防御的对象。

13编辑版pppt基本概念和理论框架1.基本概念13编辑版pppt中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防中国地震风险水平地震作用水平50年超越概率重现期（年）小震63.2%50中震10%475大震2~3%2495~1642美国有关部门的研究报告FEMA273、SEAOCVision2000美国地震风险水平地震作用水平FEMA方案SEAOC方案50年超越概率重现期（年）超越概率重现期（年）常遇地震50%7230年50%43偶遇地震20%22550年50%72稀遇地震10%47450年10%474罕遇地震2%2475100年10%97014编辑版pppt中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防（2）性能水平（PerformanceLevel）建筑物在特定的某一地震作用下预期破坏的最大程度。

我国抗震设计规范GB50011-2001小震不坏

基本完好[θ]=1/550中震可修

中等破坏大震不倒

严重破坏[θ]=1/50美国SEAOC关于混凝土框架的性能水平性能水平使用良好使用无害人生安全防止倒塌震害程度基本完好轻微破坏中等破坏严重破坏瞬时Δ/h<1/500<1/200<1/67<1/40永久Δ/h——<1/200<1/4015编辑版pppt（2）性能水平（PerformanceLevel）性能水平（3）性能目标(PerformanceObjective)建筑物应达到的性能水平。结构的性能目标是指在一定超越概率的地震发生时，结构期望的最大破坏程度。我国抗震规范的目标性能是：小震不坏、中震可修、大震不倒。

建筑物性能目标地震风险水平性能水平使用良好使用无害人身安全防止倒塌常遇地震aooo偶遇地震eboo稀遇地震hfco罕遇地震igd基本性能目标：a，b，c，d重要性能目标：e，f，g特别性能目标：h，i不可

接受：o16编辑版pppt（3）性能目标(PerformanceObjective)基于变形（位移）的抗震设计理论与方法1.问题的提出：基于性能的抗震设计→如何具体操作（如何实现，通过何种途径）2.结构性参数强度（strength），刚度(stiffness)，延性(ductility)→均与变形有关刚度（变形）→T→F→M,N,V→构件承载力设计（强度）以变形作为设计变量，最能反映结构的性能。17编辑版pppt基于变形（位移）的抗震设计理论与方法1.问题的提出：基于性能3.结构的破坏程度结构构件和非结构构件：用层间位移控制破坏程度；约束混凝土构件：用混凝土极限压应变控制受压破坏；RC构件屈服后的抗剪强度：与构件的弹塑性变形有很大关系；

结构的破坏程度与变形的关系比受力的关系更为密切。4.基于变形（位移）的抗震设计--以变形（位移）作为设计变量（Deformation/Displacement-BasedSeismicDesginDBSD）5.方法分类（1）直接基于位移的