结构抗震性能设计解读.pdf

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1、结构抗震性能设计解读引言：我国建筑抗震设计主要以下三部分组成：一、规范限定的适用条件；二、结构和构件的计算分析；三、结构和构件的构造要求。对于一个新建建筑物的抗震设计，当满足以上三部分要求时，就是符合规范的设计；当不满足第一部分要求时，就被称为¡超限¡工程，需要采取比规范第二、三部分更严格的计算和构造，以证明该建筑可以达到抗震设防目标，即¡小震不坏，中震可修，大震不倒¡。近年来，随着结构抗震性能设计理论的应用，它实现了结构抗震设计从宏观性的目标向具体量化的多重目标过度。结构抗震性能设计是一种解决¡超限¡工程抗震设计的基本方法。结构抗震性能设计定义：以结构

2、抗震性能目标为基准的结构设计方法。抗震性能设计是解决复杂结构抗震设计问题的基本方法，常用于复杂结构、超限建筑工程的结构设计中，结构抗震性能设计着重于通过现有手段（计算措施及构造措施），采用包络设计方法，解决工程设计中的复杂问题。结构抗震性能设计特点：使抗震设计从宏观性的目标向具体量化的多重目标过度，业主和设计师可以选择所需的性能目标；抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，通过论证可以采用现行规范或标准中还未明确规定的新结构体系、新技术、新材料；有利于针对不同抗震设防要求、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。地震作用：由于建筑结构抗

3、震设计是一个十分复杂的问题，有许多难点，例如：地震地面运动的不确定性；抗震设防水准及对地震作用的预估；地震作用下结构反应分析的正确性；对影响结构抗震性能因素的认识及所采取措施的有效性等。当前世界各国的建筑抗震设计主要采用以下两种方法。拟静力法---加速度反应谱法。它将影响地震作用大小和分布的各种因素通过加速度反应谱曲线予以综合反映，建筑结构抗震设计时利用反应谱得到地震影响系数，进而得到作用于建筑物的拟静力的水平地震作用。目前此方法接受度比较高，且适合于大多数建筑。此理论虽接受度比较高，也比较适合，但仍存在一些问题。加速度反应谱法的不足。一、反应谱虽然考虑

4、了结构动力特性所产生的共振效应，但在设计中仍然把地震惯性力按照静力来对待，所以反应谱理论只是一种准动力理论；二、地震动的三要素是振幅、频谱和持续时间，在制作反应谱过程中只考虑了地震动的前两个要素振幅和频谱，未能反映地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响；三、应谱是根据弹性结构地震反应绘制的，只能笼统地给出结构进入弹塑性状态的结构整体最大地震反应，不能给出结构地震反应的全过程，更不能给出地震过程中各构件进入弹塑性变形阶段的内力和变形状态，因而也就无法找出结构的薄弱环节。直接动力法---时程分析法。此方法根据建筑物所在地区的基本烈度、设计分组的判断估计、建筑

5、物所在场地的类别，选择适当数量的比较适合的地震地面运动加速度的记录或人工模拟合成波等时程曲线，通过数值积分求解运动方程，直接求出建筑结构在模拟的地震运动全过程中的位移、速度和加速度的响应，进而进行建筑结构的抗震设计。这种发方法适用于特别重要、特别不规则的建筑及超高层建筑。时程分析注意事项，一、频谱特性相符，所选多组地震波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所采用的地震影响曲线在统计意义上相符。二、计算结果相近，弹性时程的分析结果应与振型分解反应谱法所的结果相近。三、有效峰值和持续时间，加速度的有效峰值按《建筑抗震设计规范》表5．1．2¡2中所列地震加

6、速度最大值采用，即以地震影响系数最大值除以放大系数(约2.25)得到；有效持续时间一般从首次达到该时程曲线最大峰值的10％那一点算起，到最后一点达到最大峰值的10％为止；不论是实际的强震记录还是人工模拟波形，有效持续时间一般为结构基本周期的(5～10)倍且不小于15秒。性能目标：结构抗震性能设计的基本思路是：¡高延性，低弹性承载力¡或¡低延性，高弹性承载力¡。提高结构或构件的抗震承载力和变形能力，都是提高结构抗震性能的有效途径，而仅提高抗震承载力需要以对地震作用的准确预估为基础。受限于地震研究的现状，应与提高结构或构件的变形能力并同时提高抗震承载力作为抗

7、震性能设计的首选。根据《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中相关条文规定，结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级,结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准。每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应，详见表一。结构抗震性能水准可按表二进行宏观判断。表一结构抗震性能目标性能目标地震水准ABCD多遇地震（小震）1111设防烈度地震（中震）1234预估的罕遇地震（大震）2345表二各性能水准结构预期的震后性能状况结构抗震损坏部位继续使用的可宏观损坏程度性能水准关键部位普通竖向构件耗能构件能性完好不需要修理即1无损坏无

8、损坏无损坏无损坏可继续使用基本完好稍加修理即可2无损坏无损坏轻微损坏轻微损坏继续