基于性能的消能减震结构抗震设计思想研究.pdf

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1、规划设计基于性能的消能减震结构抗震设计思想研究赵华孙昊（天津市建筑设计院，天津300074）摘要：传统的结构抗震设计方法利用结构构件在地震中的屈服变形来消耗地震能量，保证结构的可靠性。随着社会进步和科学技术的发展，国内外学者先后提出了在结构中安装耗能器，利用耗能器消耗地震能量的方法来减弱结构的地震响应，使得结构构件在地震中不破坏或者轻微破坏，从而保障结构的可靠性。消能减震方案的设计是为了更好的实现其其性能。在地震作用下，消能构件消耗了大部分地震能量，从而保护了主体结构的安全。关键词：结构抗震；消能减震；地震中图分类号：TU352.1文献标识码：A文章编号

2、：1674—3024（2016）20—0128—01前言全刚性体，仍然采用静力法理论进行抗震计算将导致不可容许的计算误差。静力理论假定在地震作用下的结构是刚性的，没消能减震是为了更好的保护主体结构的安全，减震设计经有考虑结构的动力效应和场地差别对建筑结构的影响，设计方历了强度设计、延性设计和性能设计几个阶段，其中强度设计法比较粗略。方法是较早采用抗震设计方法，延性设计是当前各国的主流设计，而性能设计则是最近几年发展起来的一种方法。4结构消能减震控制原理1基于抗震性能设计方法的特点原理单质点体系动力模型，如图1所示，设F（t）=P0sinωt，可列出运动方

3、程：使抗震设计从宏观定性目标具体量化，建设单位或设计者可选择性能目标，然后对确定的性能目标进行深入的分析论证再通过专家的审查。10版“抗规”新增了建筑抗震性能化设计3.10节.提出了当建筑结构采用抗震性能化设计时，应根据抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，建筑使用功能和附属设施功能的要求、投资大小、震后损失和修复难易程度等，对选定的抗震性能目标提出技术和经济可行性综合分析和论证的建筑抗震性能化设计的总原则。同时给出了建筑结构的抗震性能化设计三方面的要求：选定地震动水准、选定性能目标、选定性能设计指标，建筑结构的抗震性能化设计计算应符合的

4、具体要求。2抗震的技术概念称M为结构动力作用放大系数，M值是决定结构体系振2.1消能减震的技术概念。传统的抗震方法是房屋上部结动反应的关键函数。如果M＞1，则结构强迫振动为“放大”构和基础牢牢地连接在一起，地震时，地面运动能量经过基础效应；M＜1，则结构强迫振动为“衰减”效应。输入到房屋结构，致使房屋结构发生振动、变形，甚至倒塌。“消令M=1，且ω/ωn=1，即结构体系发生共振，可求得能减震”的基本思想是使消能器消耗地震能量，减轻主体结构ζ=1/根号2≈0.7。的破坏，从而达到保证建筑物结构安全的目的。（1）在（w/wn）≤1.5的范围内，若结构体系阻尼

5、比ζ越2.2结构抗震的技术概念。结构的振动控制是研究在动力小。则M越大，结构振动为“放大效应”；若结构体系阻尼比荷载的作用下，控制结构状态的反应，速度、加速度、能量反ζ越大，则M值越小，结构振动为“衰减”效应，所以在结应等的理论和方法。以结构的减震为主要目的，可以划分为主构构件中设置效能装置，提供较大的阻尼，能有效的衰减结构动控制和被动控制两种。主动控制是通过控制器向结构施加控的振动反应。制能量。被动控制是通过控制器向结构施加控制能量。被动控制是通过采用隔震吸能器等结构措施来减轻结构的动力反应。5结语主动控制可以对结构进行合理的控制，但他需要外界输入能量

6、，在回顾抗震设计思想历史的基础上，从结构抗震原理角度固然要达到技术条件高，费用大，目前尚应用不多。对各发展阶段进行了重新划分，对消能减震结构提出抗震思想，3抗震思想的发展并以位移和能量指标对耗能减震结构基于性能设计方案进行探索。目前，基于性能的耗能减震结构抗震设计尚需解决以下问上世纪20年代以前，佐野利器在其“家屋耐震构造论”题：（1）消能减震结构设计软件缺乏；（2）能量及整体位移及中引入了震度法的概念，从而创立了水平静力抗震理论，成为各杆件的分布规律；（3）规范确定结构各抗震性能目标限值。该时期抗震理论的标志。此理论认为：结构物所受地震作用可以简化为作

7、用于结构上的水平等效静力，其大小为F=KG，其参考文献：中K=a/g，a为地震动最大水平加速度，g为重力加速度，G为[1]章丛俊，李爱群.基于性能的消能减震结构抗震设计思结构重量。K即为重度，约为1/10，与结构特性无关。静力法想研究[J].建筑结构，2006（S1）.的基本假设前提是，结构物为理想刚体，其最大加速度就等于[2]翁大根，张瑞甫，张世明，等.基于性能和需求的消能地震动的最大地面加速度，这种假设对于低矮的单层和多层砖减震设计方法在震后框架结构加固中的应用[J].建筑结构学报，混结构房屋而言是合理的。但是，近几十年来大量的高层建筑、2010（S

8、2）.大跨度桥梁、高耸构筑物等的兴建，这些结构物并不能视为完128建筑建材装饰