钢筋混凝土框架结构基于性能塑性设计方法

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1、钢筋混凝土框架结构基于性能塑性设计方法摘要：为预测和控制钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下的非弹性性能，基于功能平衡原理，提出了一种钢筋混凝土框架结构基于性能的塑性设计方法.该方法预先选定目标侧移和屈服机制，根据功能平衡方程即可得到结构的设计基底剪力；采用塑性设计法设计框架构件和节点，以达到预期的屈服机制和性能.采用此方法对一幢8层钢筋混凝土框架结构进行了设计，并采用动力时程分析法验证了该方法的可行性.研究结果表明，采用基于性能的塑性设计方法设计的钢筋混凝土框架结构最终呈现预期的屈服机构，非弹性性能沿结

2、构高度分布均匀合理.关键词：基于性能的塑性设计；目标侧移；屈服机制；功能方程中图分类号：TU391文献标志码：APerformanceBasedPlasticDesignMethodofReinforcedConcreteFramesXIONGErgang1，ZHANGQian2（1.SchoolofCivilEngineering，ChanganUniversity，Xian710061，China；2.SchoolofCivilEngineering，XianEuraisaUniversity，Xi

3、an710065，19China）Abstract：Inordertodesirablypredictandcontroltheinelasticactivityofreinforcedconcrete（RC）framessubjectedtoseveregroundmotions，onthebasisofenergyworkbalanceaperformancebasedplasticdesign（PBPD）methodforthedesignofRCframeswaspresented.IntheP

4、BPDmethod，thedesignbaseshearisobtainedbasedontheenergyworkbalanceandpreselectedtargetdriftandyieldmechanism.Plasticdesignwasperformedtodetailtheframemembersandconnectionsinordertoachievethetargetedyieldmechanismandbehavior.Themethodwasappliedtoaneightsto

5、reyRCframeandvalidatedbyinelasticdynamicanalyses.Theresultsindicatethattheframesdevelopdesiredstrongcolumnswaymechanisms，andthestorydriftsarewellwithinthetargetvaluestomeetthedesiredperformanceobjectives.Keywords：PBPD（performancebasedplasticdesign）；targe

6、tdrift；yieldingmechanism；workenergyequation19众所周知，根据现行规范设计的钢筋混凝土框架结构在大震作用下会经历较大的非弹性变形.现行抗震设计规范通常基于结构弹性性能，间接考虑结构的非弹性性能.即根据规范的弹性反应谱，计算结构在小震作用下的基底剪力和弹性侧移，用计算所得的组合内力设计构件并验算侧移；罕遇地震下的非弹性侧移按弹性侧移乘以侧移增大系数估算，且该侧移不应超过规范规定的侧移限值，而对于结构的延性和耗能能力，大多是通过构造措施获得的.可是，采用上述方法设计

7、的结构（尽管满足所有规范条文）在罕遇地震下会经历较大的非弹性变形，其非弹性性能在一定程度上难以预测和控制[18].非弹性性能包括结构构件和节点的严重屈服和屈曲，而非弹性性能在结构中的不均匀分布会导致不利的结构响应，有时甚至整体倒塌或需要进行大修[910].19近年来，数次强烈地震给人类造成了巨大的生命财产损失.基于强度的抗震设计方法已经不能满足要求，基于性能的抗震设计思想已得到重视.基于性能的结构抗震设计理论（PBSD）以提高结构的抗震性能为目标，要求所设计的结构在未来地震作用下具有可预见的抗震能力，与

8、传统的抗震设计思想相比，它具有多级性、全面性、灵活性的特点，更能被多数业主和结构设计者接受.尽管如此，目前基于性能的抗震设计方法在很大程度上依赖于这样一个反复的迭代过程，即“评估性能”―“修正设计”―“评估性能”，直至所设计的结构达到预期的性能[1112].而且，基于性能的抗震设计方法也没能给结构工程师提供如何修正初始设计以达到预期性能目标的指南.正是基于此，本文提出了钢筋混凝土框架结构基于性能的塑性设计方法（PBPD）.该方法根据预定的屈