工程结构抗震课程结课论文-建筑结构基于性能的抗震设计

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1、基于性能的抗震设计第十五组建筑结构基于性能的抗震设计——基本概念与实例分析第十五小组35基于性能的抗震设计第十五组建筑结构基于性能的抗震设计第1章绪论1.1概述地震是危及人民生命财产安全的突发性自然灾害，常常带来毁灭性的结果。它对人类社会的危害主要表现在两个方面：(1)地震引起建筑物的破坏、倒塌将导致严重的人身伤亡和惨重的财产损失。(2)地震以及地震造成的水灾、火灾等次生灾害将破坏人类社会生存的自然环境，产生巨大的社会影响。人类在适应自然和改造自然的过程中，不断地探索抵御地震的方法，从20世纪初日本最初提出简单的抗震设计思想，到目前

2、国际上普遍认可的“小震不坏、中震可修和大震不倒”的指导思想，经过近一个世纪的努力，抗震设计已经取得了很大的进步[1]。并且在实际地震中也表明，按照现行抗震设计规范设计的建筑在地震中表现出良好的抗震性能[2]。建筑结构在地震反应分析和抗震设计方法也在不断地发展和完善。同时，抗震设防标准以及设计方法的合理性也在不断经受强烈地震的验证。在抗震设防的早期阶段，抗震设防是以单一设防水准来保证结构安全为标准的。经历了一个世纪的发展，随着人们对地震动特性和结构动力特性理解的不断加深，结构抗震设计理论从最初的静力阶段和反应谱阶段，发展到动力阶段及目

3、前的基于性能的抗震设计理论阶段。1.2基于性能抗震设计理论的提出1.2.1震害分析和反思35基于性能的抗震设计第十五组当前各国抗震设计理论多采用二级或三级设计思想，即以“小震不坏、中震可修，大震不倒”作为设防水准，据此制定抗震规范和条例。按这种以保障生命安全为基本目标的抗震设计理论所设计的建筑物，在地震中基本保证了生命安全，却不能在大震甚至中小地震中有效地控制地震破坏所造成的直接和间接经济损失，而这种破坏和损失往往超出了设计者的预料，超过了社会和业主所能承受的范围。例如，1989年美国LomaPrieta地震(M7.1)，伤亡数百人

4、，但造成的经济损失达150亿美元；1994年美国Northbridge地震(M6.7)，伤亡数百人，造成的经济损失亦达200亿美元；1995年日本Kobe地震(M7.2)，死亡5500多人，造成的经济损失则高达1000亿美元，且震后的恢复重建工作持续了两年多时间，耗资近1000亿美元[4,5]，1999年我国台湾发生7．6级地震，死亡人数2103人，总死伤人数超过1万，经济损失达3766亿新台币。造成的经济损失异常之大，给社会经济及人们的心理带来了巨大的负面效应。结构工程和地震工程学者从一系列大地震中认识到：“小震不坏、中震可修和大

5、震不倒”的抗震设防准则，实际上是以保证人的生命安全为目标的抗震设防准则。据此设计的建筑在罕遇地震下可以避免倒塌而不危及人的生命安全，但地震所造成的经济损失即建筑使用功能丧失和震后恢复重建费或所花费的时间可能大大超过社会和业主所能承受的限度。这些震害说明随着经济的发展、社会化程度的提高和人口密度的增加，潜在的地震损失呈上升趋势，甚至中等强度的地震造成的损失就可能超出社会和业主所能承受的程度。在台湾地震中，由于生产计算机芯片的工厂遭受破坏，导致全球的计算机价格上涨，这说明随着经济全球化和网络经济的发展，一时一地的严重自然灾害会引起全球经

6、济的震荡，而且智能化程度越高、技术密集性越高，系统所在的结构物遭受破坏后，其灾难性后果就越严重。值得重视的是人们对潜在的地震灾害估计不足，甚至一些专家对此过于乐观。1995年阪神地震中，当时任东京大学国际减灾工程研究中心主任的片山恒雄教授正在大阪参加一个国际减灾会议，地震发生约4小时后，他在房间里估计了震害并将其记载在笔记本上：“最多死亡6人，需住院治疗的伤者约250"-500人。倒塌的木结构住宅50～100栋，严重破坏的建筑10～20栋。受到严重影响的桥梁10座，其中发生落梁的有3座。有30处发生火灾，但不会大规模蔓延。主要干道和

7、铁路会发生6～12小时的停车事件”。但事实相去甚远，在阪神地震后截止1995年2月27日，死亡人数5438人，受伤人数34523人，倒塌住宅房屋89423栋，半破坏68762栋，部分破坏32970栋(神户市有的区尚未统计在内)35基于性能的抗震设计第十五组，公共建筑破坏547栋，其它建筑破坏3105栋，道路破坏9402处，火灾531件，烧毁房屋面积达百万平方米[6]。基于对上述问题的深刻反思，美国、日本、新西兰等国家都把基于性能的抗震设计理论作为改进抗震设计理论、完善抗震设计规范的重要研究课题。基于性能的抗震设计理论将是21世纪工程

8、抗震的大潮流，王亚勇建议中国2l世纪的抗震设计规范应顺应国际发展的趋势，结合我国的国情展开研究[4,19]。1.2.2现代抗震设计理论的发展概况现代的抗震设计理论是经历了一个世纪的发展，随着人们对地震动特性和结构动力特性理解的不断加深