基于性能结构抗震设计探究

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1、基于性能结构抗震设计探究摘要：在地震灾害中造成人员伤亡和财产损失的直接主要原因是建筑物的破坏和倒塌。因此，工程结构的抗震问题在国民经济的建设中显得极为重要。本文结合工作实践，分析了承载力设计方法、位移设计方法和能量设计方法3种基于性能的抗震设计方法。关键词：性能，抗震，设计，方法Abstract：intheearthquakedisastercausecasualtiesandpropertylossesdirectlythemainreasonisthedestructionofbuildingsandcollap

2、sed.Therefore,engineeringstructureseismicproblemsintheconstructionofthenationaleconomyisveryimportant.Basedonpractice,thispaperanalyzesthedesignmethod,thedisplacementofbearingcapacityofthedesignmethodanddesignmethodbasedon3energyperformanceoftheseismicdesignmet

3、hod.Keywords：performance,earthquake,thedesign,themethod中图分类号：TU973+.31文献标识码：A文章编号：随着现代社会经济的高速发展，城市数量规模不断扩大，现代化程度不断提高，由地震引起的生命、财产损失越来越严重。如1993年印度得干高原凯拉里镇发生M6.4级地震，使地震区内10个乡村变为废墟，死亡和失踪者近3万人；1994年美国加州北岭发生M6.7级地震，此次地震虽只造成57人的伤亡，但所造成的损失达170亿美元;1995年日本兵库县南部M7.2级地震造成直

4、接和间接人员死亡5438人，受伤4万人以上，直接经济损失达1000亿美元，是关东大地震后日本损失最为严重的地震灾害；1999年土耳其发生M7.4级地震，直接死亡人数达1.5万余人、2万余人受伤，房屋倒塌10万余间；1999年我国台湾发生M7.6级地震，死亡人数2405人，受伤人数11306人，经济损失近100亿美元，而且还因地震造成供电系统受损,使新竹高科技区芯片生产停顿，引起了世界范围内计算机市场价格波动。由此可见，控制震害损失范围已成为工程结构抗震设计的重要内容。基于性能的抗震设计理论（Performance-b

5、asedSeismicDesign,即PBSD）是1992年由美国学者提出的，比较权威的描述是美国SEA0C,ATC和FEMA等组织给出的。可概括为:基于性能的抗震设计理论以结构抗震性能分析为基础，针对每一种抗震作用水准，将结构的抗震性能划分成不同等级，设计者根据结构的用途，业主、使用者及邻居的特殊要求，采用合理的抗震性能目标和合适的结构抗震措施进行设计，使结构在各种水准地震作用下的破坏损失，能为业主选择和承受，通过对工程项目进行生命周期的费效分析后达到一种安全可靠和经济合理的优化平衡。基于性能的抗震设计方法目前主要

6、有3种：承载力设计方法、位移设计方法和能量设计方法。1•承载力设计方法。承载力设计方法是目前各国规范所普遍采用的方法，基于承载力设计方法又可分为静力法和反应谱法。静力法产生于20世纪初期，是最早的结构抗震设计方法上世纪初前后日本浓尾、美国旧金山和意大利Messina的几次大地震中，人们注意到地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用，提出把地震作用看成作用在建筑物上的一个总水平力，该水平力取建筑物总重量乘以一个地震系数。用现在的结构抗震知识来考察，静力法没有考虑结构的动力效应，即认为结构在地震作用下，随地基做整体水平刚体移

7、动，其运动加速度等于地面运动加速度，由此产生的水平惯性力，即建筑物重量与地震系数的乘积，并沿建筑物高度均匀分布。考虑到不同地区地震强度的差别，设计中取用的地面运动加速度按不同地震烈度分别给出。根据结构动力学的观点，地震作用下结构的动力效应，即结构上质点的地震反加速度不同于地面运动加速度，而是与结构自振周期和阻尼比等有关。釆用动力学方法可以求得不同周期单自由度弹性体系质点的加速度反应。以地震加速度反应为坐标，以体系的自振周期为横坐标，所得到的关系曲线称为地震加速度反应谱，用来计算地震引起的结构上的水平惯性力更为合理，即

8、反应谱法。对于多自由度系，可以采用振型分解组合方法来确定地震作用。2•位移设计方法。基于位移/性能的抗震设计方法是近些年来随着人们对结构抗震认识的深入而产生的。根据设计思路的不同，基于位移的抗震设计可以分为：直接基于位移的设计方法、能力谱方法和按延性系数设计的方法。(1)直接基于位移的设计方法。该方法是先假定结构的整体侧移模式，并按照结构动力学