结构抗震性能评估方法探究现状和发展方向

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1、结构抗震性能评估方法探究现状和发展方向　　摘要：对结构抗震性能评估方法的研究现状进行了系统的概括和总结，详细阐述了基于性能的抗震设计理论的产生背景、基本概念、主要内容和特点，深入分析了基于性能的抗震分析和设计方法，并指出了这一研究领域的发展方向，供相关研究人员参考借鉴。关键词：抗震设计；基于性能；抗震性能评估方法中图分类号：TU352.1+1文献标识码：A一、引言12地震是具有突发性和毁灭性的自然灾害，是我国的主要自然灾害之一。我国有一半以上的地区都曾经不同程度的遭受过地震灾害。地震引发的房屋倒塌和建筑物使用功能的丧失

2、会导致重大人员伤亡和财产损失。与其它类型荷载相比，地震荷载具有发生频率低、强度大、随机性强的特点，导致在一定的设计基准期内，在有限的社会经济条件下，不可能使结构在强烈地震荷载作用下，完全不发生破坏。针对这一特点，国内外普遍采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三级设防准则，目的是使结构在设计基准期内遭受低于本地区设防烈度的多遇地震时不发生破坏或无需修理仍可继续使用；当遭受本地区设防地震作用时，可能损坏，但经过修理仍可继续使用；当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震作用时，结构不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。这一原则同样适

3、用于已建结构的安全评定，已被世界各国的规范所广泛采用。然而，近十年来发生的多次大的地震灾害所导致的严重损失使得越来越多的工程人员和研究学者认识到以往的三级设防准则实际上是以保证人的生命安全为主要目标的抗震设防准则，据此设计的建筑物结构在罕遇地震作用下可以实现避免倒塌而不危及人的生命安全的目标，但地震灾害所造成的经济损失和社会影响可能会远远超过社会和业主所能承受的极限。随着现代社会的急速发展，科技的日新月异，世界城市化进程的加快和城市功能越来越趋向于集成化、智能化和密集化，意味着地震灾害所造成的经济损失将会越来越严重，使

4、得社会和业主对建筑结构抗震性能提出更高的要求：建筑结构在罕遇地震作用下不仅能够抵御倒塌，而且还能够保证震后建筑使用功能的延续并尽可能的减少经济损失。因此，为实现“使结构在未来地震中的抗震性能符合人们预先设定目标”的新型抗震理念既基于性能的抗震设计思想应运而生。12基于性能的抗震设计的目的，是在不同地震设防水准下有效控制结构破坏状态并实现多层次性能水平，尽可能减小建筑物在全寿命期内的总体建造及运行费用。目前基于性能的抗震设计的研究主要包括抗震设防水准的确定、结构性能水平及其量化指标、结构性能目标的选择以及基于性能的抗震设

5、计方法等。性能设计的首要任务是确定结构的破坏准则，这不仅要求选择合适的参数指标来对结构或构件的抗震性能进行描述，还要对这些参数进行量化。对此，各国专家学者结合试验和工程经验进行了深入研究并给出了各种的准则。建立地震损伤准则后，就需要有与之相对应的抗震性能评估方法。每一种损伤准则在建立时候的出发点是不同的，这也就决定了评估方法上也不可能做到完全一样，每一种方法都有其独特性。二、研究现状（一）基于位移的结构抗震性能评估方法基于位移的抗震设计方法主要是用位移指标来控制建筑物的抗震性能，在设计时进行定量分析，使结构的塑性变形能

6、力能够满足未来地震作用下的变形需求。与传统方法相比较，两者最主要的区别是后者由承载力计算位移，而前者则基于位移的设计方法由位移来计算承载力[1]。Newmark和Hall[2]最早在1969年提出：无论结构处于弹性或者是非弹性状态，其顶点位移与地面运动位移相等，即等位移原则。在Newmark12的研究基础上，各国学者开始利用非线性反应谱进行结构设计。将位移作为设计控制指标同时也诞生了各种各样的非线性反应谱。Pal等人[3]较早的在塑性反应谱方面进行研究，并从塑性反应谱中发现结构的设计地震荷载根据结构周期和延性需求的不同

7、可以进行不同程度的折减。童根树等[4]对塑形屈服强度需求系数谱进行研究并得到了屈服强度需求系数与周期及延性系数的关系。Aschheim等人[5]分析了P-delta效应对屈服点谱的影响。在大量非线性反应谱研究的基础上，研究人员从各自不同角度提出了多种多样的位移设计方法。Tjhin等人[6]提出了RC剪力墙结构基于屈服位移的抗震设计方法。该方法建立在屈服时对屋顶位移估计的基础上，所需的基底剪力由等效单自由度体系的屈服点反应谱来确定。Goel等人[7]采用塑性设计谱来代替弹性设计谱，提出了改进的直接基于位移的性能抗震设计方

8、法，较好的解决了按照后者设计的结构位移和延性需求被低估的问题。Panagiotakos等人[8]研究了多层钢筋混凝土框架结构的塑性变形需求估计方法，通过上千次的非线性动力分析确定了估计多层框架最大塑性层间位移和构件转角的原则。梁兴文等人[9]利用等截面悬臂柱的侧移曲线作为结构的初始侧移模式，并根据性能水平确定结构的目标位移，在此基