钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计-论文.pdf

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1、建筑工程·428·JianZhuGongCheng钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计卢艳丽中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院　河北　石家庄　050000【摘　要】　随着经济的发展，人们生活水平有所提高，对于建筑物的要求也越来越高，尤其是近年来，地震灾害给人们带来了巨大损害，所以对于建筑物的抗震能力要求也越来越高，尤其是钢筋混凝土结构的广泛应用更加注重抗震性能。本文主要就钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计进行了分析研究。【关键词】　钢筋混凝土结构；地震损伤性能；设计一、地震设防水准地震设防水准主要指的是在工

2、程设计过程中，按照工程的具体场地环境与拟定设防目标，对于具体的社会经济条件进行综合考虑，从而确定设防参数，或者说需要设计何种设防强度为防御对象。设防水准合理性制定，需要按照设防目标的不同，全面考虑工程结构的当前投资以及未来设计基准期内，遭遇灾害时的损失预期值的条件下，通过优化进行确定。设防水准的确定过程可参照图1所示：在很大程度上，延性系数法的精确度都是比较依赖其所使用的等延性系数谱，当前，常用的弹塑性等延性系数谱建立步骤如下：①数值定义地面运动；②选择并确定所绘反应谱的阻尼比毛；③选择周期Tn的值；图1　设防水准的

3、确定过程④确定周期Tn和阻尼比毛等于所选值的线性体系反应u（t），根据u（t）确定峰值变形u0和峰值内力f0=ku0地震重现期的长短是地震设防水准主要的划分依据，美国加州工程学会21世纪委员会（（SEAOC）把地震设；防水准分成了四个等级，我国《建筑抗震设计规范》则是使用三级抗震设防水准，也就是常说的“小震、中震以⑤确定初始刚度k相同和屈服力的弹塑性体系反应u（t），按照u（t）确定体系的最大变形um，依及大震”。从理论层面来讲，地震设防水准的划分等级越多就越能够针对结构有可能发生的地震动破坏水准进行据下式得出相应的

4、延性系数：【1】有效控制，那么也就能够对结构的性能需求层次进行更精细的划分。研究者们建议设防水准大部分都是在三级以上。其中，美国FEMA-356中采用的设防水准如表1所示：表1　FEMA-356抗震设防水准⑥在屈服强度系数足够多的情况下，重复分析从而获得覆盖感兴趣的延性范围的数据点。⑦对于所选择，由第5步的结果确定，若所选的对应的不止一个。⑧确定第6步中求得的对应的谱纵坐标，由求出屈服位移，然后还可以利用下式，求出Dy，Vy，Ay而在钢筋混凝土结构震害等级与损伤指数如表2所示表2T。的范围需要对3-7步重复，从而得到

5、适用于第6步中所选的值的反应谱；变换值，获得一系列等延性的反应谱。在此基础上进行回归分析，对于各类场地类型、特征周期分区下的延性需求谱数学模型进行统计分【2】析。延性法进行的抗震结构设计，需要在概率意义上确保结构延性能力要强于预期地震所激起的最大非弹性变形（延性需求）；在估计延性需求的过程中，重中之重在于强度折减系数和延性反应谱；研究分析延性能力，通常情况下，围绕约束混凝土的本构模型和各类塑性铰长度的定量进行研究分析。2、能力谱法该法起初分析结构的弹塑性性能，作为对结构给定地震的抗震性能评估。能力谱法简单介绍如下。依

6、据一定的单元进行模型的计算，然后实施弹塑性pushover分析，得到基底剪力一顶点位移图曲线，也就是能力曲线（如图3）.按一定的假定，把原结构等效为以第一振型为卞的单自由度体系。并把等效体系的基底剪力（V，）一顶点位移（s，）曲线转换为加速度反应谱（s+）一位移反应谱（s）曲线，也就是能力谱曲线（如图4）。二、结构的抗震性能水准结构的抗震性能水准主要是在某一特定地震设防水准下，建筑物可以达到的预期破坏的最大程度，它表现出在地震作用下结构所处的破坏状态。近年来，随着社会的不断发展和进步，工程界对结构的抗震性能水准的划分

7、水平也在不断进步，逐渐走向精细化和准确化。SEAOC提出依据地震动水平的不同来给抗震性态水准进行定义，FEMA中把结构的抗震性态分为三个水准与两个范围：震后直接居住（ImmediateOccupancyLevel）·可控破坏（DamageControl）、生命安全（LifeSafety、有限度的安全（LimitedSafety、防止倒塌（CollapsePrevention）oK.G.Smith在总结SEAOC，ATC，FEMA研究的基础上给出了基于层间位移的结构性能水准划分，如表2所示：表2　结构性能水准的划分图3

8、　　　　　　　　　　　　　　图4需求谱曲线，就是把设计规范或设计文件规定的加速度一周期曲线，转换为加速度一位移反应谱曲线，也就是弹性需求谱曲线（如图5），或弹塑性需求谱曲线（如图6）或弹塑性需求谱曲线（如图7）。将能力谱曲线与需求谱曲线放入同一坐标系中，如果没有交点，则结果抗震性能不足；如果有交点即为对应的【2】性能点（如图7所示）。三、结构性