結(jié)構(gòu)抗震的與設(shè)計(jì)方法簡介

結(jié)構(gòu)抗震的分析與設(shè)計(jì)方法簡介1.結(jié)構(gòu)抗震分析方法結(jié)構(gòu)抗震分析的目的抗震分析的兩個(gè)任務(wù)確定地震作用計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)從1900年左右至今的100多年，已發(fā)展出多種針對(duì)地震作用的分析方法靜力理論靜力法創(chuàng)始于意大利，發(fā)展于日本1900年左右，大森房吉、佐野利器、物部長穗、末廣恭二對(duì)該理論發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)靜力理論靜力理論認(rèn)為結(jié)構(gòu)物所受到的最大基底剪力等于剛性結(jié)構(gòu)物所受到的最大慣性力：靜力理論佐野利器根據(jù)1906年舊金山地震的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，認(rèn)為剛性大的結(jié)構(gòu)物可以取震度k=0.1,該觀點(diǎn)在1923年關(guān)東大地震后，1924年被日本城市建筑法規(guī)采納。k取0.1與結(jié)構(gòu)特性無關(guān)不變的k意味著對(duì)于結(jié)構(gòu)特性不同的房屋采用了不同的安全性標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)相對(duì)高、柔的結(jié)構(gòu)偏嚴(yán)；對(duì)相對(duì)矮、剛的結(jié)構(gòu)偏松。靜力法是較為粗燥的方法反應(yīng)譜理論1920年日本學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)物在簡諧激勵(lì)下的地震反應(yīng)進(jìn)行了研究，但由于對(duì)地震動(dòng)特性缺乏定量的了解，雖有進(jìn)展，仍未使地震反應(yīng)分析脫離靜力階段。1933年美國長灘地震，取得了第一個(gè)強(qiáng)震加速度記錄；1940年美國在ELcentro地震又取得重要強(qiáng)震記錄。20世紀(jì)40年代，在實(shí)際強(qiáng)震記錄和結(jié)構(gòu)自振特性資料的基礎(chǔ)上，美國學(xué)者比奧特(Biot)、貝尼奧夫(Bennioff)、豪斯納(Housner)等人提出了反應(yīng)譜的概念。反應(yīng)譜理論反應(yīng)譜理論考慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與地震動(dòng)特性之間的關(guān)系，同時(shí)保持了靜力理論的形式，它將結(jié)構(gòu)物所受到的最大基底剪力寫為：反應(yīng)譜理論反應(yīng)譜概念經(jīng)過發(fā)展，形成近代反應(yīng)譜理論，其要素為：結(jié)構(gòu)物可以簡化為多自由度體系；多自由度體系的地震反應(yīng)可以按振型分解為多個(gè)單自由度體系反應(yīng)的組合；每個(gè)單自由度體系的最大反應(yīng)可以從反應(yīng)譜求得利用隨機(jī)過程理論處理各振型間的組合振型分解意味著反應(yīng)譜理論處理的對(duì)象是線彈性結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜理論設(shè)計(jì)譜反應(yīng)譜的一般概念是針對(duì)特定的地震記錄的在抗震設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在普遍采用設(shè)計(jì)譜的概念?？挂?guī)的地震影響系數(shù)曲線就是一種加速度設(shè)計(jì)譜。設(shè)計(jì)譜是以大量地震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜特性為依據(jù),經(jīng)統(tǒng)計(jì)和平滑化處理確定的，具有一定的包絡(luò)概率。1959年GWHousner給出了世界上第一條設(shè)計(jì)譜。

設(shè)計(jì)譜包含了大量的地震動(dòng)信息，是抗震設(shè)計(jì)的較為可靠的工具，比較而言，一次時(shí)程分析，只能體現(xiàn)一條特定的地震紀(jì)錄特性，必須多波(比如7條以上)分析，設(shè)計(jì)意義才比較明確。反應(yīng)譜理論TAT,SATWE,PMSAP均均具有水平地地震反應(yīng)譜分分析的功能PMSAP還還新增了豎向向地震反應(yīng)譜譜分析的功能能，并可考慮慮其內(nèi)力組合合，用于設(shè)計(jì)計(jì)。大跨結(jié)構(gòu)、長長懸臂結(jié)構(gòu)，，可能存在豎豎向的二次共共振，宜用反反應(yīng)譜分析考考慮豎向地震震效應(yīng)；規(guī)范范方法（底部部軸力法、直直接地震作用用系數(shù)法）則則可能偏小很很多（比如可可偏小1到2倍），此處處設(shè)計(jì)人員要要特別予以重重視。隨機(jī)振動(dòng)理論論認(rèn)為地震動(dòng)和結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)應(yīng)都是隨機(jī)現(xiàn)象象，只能求得得其統(tǒng)計(jì)特征征，只能求得得結(jié)構(gòu)在概率率意義上的最最大反應(yīng)。根據(jù)這一概念念，較好地處處理了反應(yīng)譜譜分析方法中中的振型組合合問題，并使使得抗震設(shè)計(jì)計(jì)從安全系數(shù)數(shù)法過渡到概概率理論的分分項(xiàng)系數(shù)法。。目前在工程中中的直接應(yīng)用用尚未普及動(dòng)力彈性時(shí)程程分析根據(jù)地震加速速度記錄，直直接積分彈性性動(dòng)力方程，，得到結(jié)構(gòu)反反應(yīng)的位移、、速度和加速速度歷程由于地震動(dòng)的的隨機(jī)性，需需要足夠多的的地震波分析析結(jié)果的平均均值，才能保保證其統(tǒng)計(jì)意意義。目前的設(shè)計(jì)軟軟件可以做單單向分析，也也可以做主向向、次向加豎豎向的三向分分析。PKPM的TAT,SATWE,PMSAP均配有三分量量地震波庫。。PMSAP中可以考慮慮豎向分量，，并可把彈性性時(shí)程的最不不利時(shí)刻的結(jié)結(jié)果或用戶指指定時(shí)刻的結(jié)結(jié)果考慮進(jìn)內(nèi)內(nèi)力組合，用用于設(shè)計(jì)。靜力彈塑性Pushover方法，，

能力譜方方法能力譜方法最最早由Freeman于于1975年年提出，后經(jīng)經(jīng)發(fā)展被美國國ATC40等推薦使用用是一種將靜力力彈塑性分析析與彈性反應(yīng)應(yīng)譜理論相結(jié)結(jié)合、用于計(jì)計(jì)算非線性結(jié)結(jié)構(gòu)在地震作作用下的動(dòng)力力反應(yīng)最大值值的方法使用方便，計(jì)計(jì)算效率高假定結(jié)構(gòu)的地地震反應(yīng)以第第一振型為主主，對(duì)于高振振型效應(yīng)明顯顯的超高層結(jié)結(jié)構(gòu)存在誤差差。誤差到底底會(huì)有多大，，值得進(jìn)一步步研究、論證證。靜力彈塑性Pushover方法，，

能力譜方方法能力譜方法的的基本步驟：：通過給定的側(cè)側(cè)向荷載形式式，以擬靜力力的方式逐步步施加到結(jié)構(gòu)構(gòu)上，得到一一系列的結(jié)構(gòu)構(gòu)反應(yīng)，形成成一個(gè)反應(yīng)序序列，這些反反應(yīng)，稱為結(jié)結(jié)構(gòu)的能力(Capacity)。。在反應(yīng)序列的的每一點(diǎn)p上上，構(gòu)造等效效單自由度體體系，確定等等效周期和等等效阻尼，從從而根據(jù)彈性性反應(yīng)譜，求求得結(jié)構(gòu)在p點(diǎn)、在地震震作用下的最最大反應(yīng)，這這個(gè)最大反應(yīng)應(yīng)稱作結(jié)構(gòu)在在p點(diǎn)的需求求(Demand)。若在某點(diǎn)p處處，結(jié)構(gòu)的能能力與需求相相等，則該點(diǎn)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)在在地震作用下下的解，稱為為性能點(diǎn)。該該點(diǎn)的位移稱稱為目標(biāo)位移移。靜力彈塑性Pushover方法，，

能力譜方方法Pushover方法的的關(guān)鍵問題側(cè)向荷載的分分布形式高階振型效應(yīng)應(yīng)的考慮Pushover方法的的另外一些形形式適應(yīng)譜pushover法（AdaptiveSpectra-basedPushoverProcedure）：：每一加載步步的荷載增量量都基于結(jié)構(gòu)構(gòu)當(dāng)前的動(dòng)力力特性振型pshover法(ModalPushoverAnalysisProcedure,Chopra,2002)：利用各各個(gè)振型的慣慣性力，依次次做pushover，，得到地震反反應(yīng)，最后組組合之靜力彈塑性Pushover方法，，

能力譜方方法PKPM的PUSH軟件件，是一個(gè)專專業(yè)的Pushover分析軟件，，采用了能力力譜方法確定定結(jié)構(gòu)的性能能點(diǎn)。PUSH采用用纖維素模型型的梁柱單元元和基于正交交各向異性(DARWIN-PECKNOLD)砼本構(gòu)關(guān)關(guān)系的微觀模模型墻元，采采用弧長法追追蹤結(jié)構(gòu)反應(yīng)應(yīng)，配備VSS,PCG,波前法三三種快速求解解器，可以考考慮樓板的承承載力貢獻(xiàn)，，可考慮箍筋筋的約束性能能，可進(jìn)行自自動(dòng)網(wǎng)格細(xì)分分。已經(jīng)在數(shù)百個(gè)個(gè)復(fù)雜工程中中應(yīng)用，直接接接力SATWE和PMSAP。動(dòng)力彈塑性時(shí)時(shí)程分析根據(jù)地震加速速度記錄，直直接積分彈塑塑性動(dòng)力方程程，得到結(jié)構(gòu)構(gòu)反應(yīng)的位移移、速度和加加速度歷程由于地震動(dòng)的的隨機(jī)性，需需要足夠多的的地震波分析析結(jié)果的平均均值，才能保保證其統(tǒng)計(jì)意意義。鋼筋砼構(gòu)件的的一維、特別別是高維滯徊徊本構(gòu)關(guān)系，，值得進(jìn)一步步深入研究。。隱式和顯式求求解方法，計(jì)計(jì)算效率問題題動(dòng)力彈塑性時(shí)時(shí)程分析PKPM的EPDA軟件件，是一個(gè)專專業(yè)的動(dòng)力彈彈塑性分析軟軟件。EPDA采用用纖維素模型型的梁柱單元元和基于正交交各向異性(DARWIN-PECKNOLD)砼本構(gòu)關(guān)關(guān)系的微觀模模型墻元，配配備PCG快快速求解器，，可以考慮樓樓板的承載力力貢獻(xiàn)，配有有三向地震波波庫。已經(jīng)在數(shù)百個(gè)個(gè)復(fù)雜工程中中應(yīng)用，直接接接力SATWE和PMSAP。地震反應(yīng)分析方法法小結(jié)基于CQC組合的的彈性反應(yīng)譜方法法是目前抗震設(shè)計(jì)計(jì)的主要工具。彈性時(shí)程分析是超超限結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)的必要補(bǔ)充彈塑性靜力pushover分析析方法和彈塑性動(dòng)動(dòng)力時(shí)程分析方法法，是大震下結(jié)構(gòu)構(gòu)變形驗(yàn)算的主要要手段。2.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法早期抗震設(shè)計(jì)方法法地震力的確定依據(jù)據(jù)靜力理論，一般般取建筑物重量的的10%進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)（日本,佐野利利器,1915））假定地震力與結(jié)構(gòu)構(gòu)特性和地基情況況無關(guān)假定房屋抗震能力力僅與結(jié)構(gòu)承載力力有關(guān)（未考慮結(jié)結(jié)構(gòu)的延性、耗能能等概念）采用安全系數(shù)，進(jìn)進(jìn)行容許應(yīng)力水準(zhǔn)準(zhǔn)上的彈性設(shè)計(jì)反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)(CapacityDesign)我國及多數(shù)國家的的抗震規(guī)范都采用用了反應(yīng)譜理論及及結(jié)構(gòu)的能力設(shè)計(jì)計(jì)原則，其主要特特點(diǎn)為：用規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)線彈性分析北美和歐洲國家的的設(shè)計(jì)譜，是通過過50年超越概率率10%的彈性反反應(yīng)譜除以一個(gè)””延性降低系數(shù)R”或”性能系數(shù)數(shù)q”得出。中國78抗規(guī)的設(shè)設(shè)計(jì)譜，是通過50年超越概率10%的彈性反應(yīng)應(yīng)譜乘以一個(gè)小于于1的結(jié)構(gòu)影響系系數(shù)C得出，與歐歐美本質(zhì)相同。中國的89及01抗規(guī)，設(shè)計(jì)譜直直接采用50年超超越概率63%的的彈性反應(yīng)譜（多多遇地震，小震））反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)(CapacityDesign)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力力設(shè)計(jì)，考慮由彈彈性反應(yīng)譜地震作作用與恒、活、風(fēng)風(fēng)等荷載引起的內(nèi)內(nèi)力的組合?？紤]合理的結(jié)構(gòu)屈屈服機(jī)制及非彈性性變形的需要，按按照相應(yīng)的不同的的延性要求（抗震震等級(jí)），采取不不同的抗震措施，，包括強(qiáng)柱弱梁、、強(qiáng)剪弱彎等內(nèi)力力調(diào)整及抗震構(gòu)造造要求，這些措施施是能力設(shè)計(jì)原理理的重要內(nèi)容，也也是設(shè)計(jì)反應(yīng)譜可可以比彈性譜降低低的主要依據(jù)之一一。概念設(shè)計(jì)（ConceptualDesign）要求：方案設(shè)設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性性、結(jié)構(gòu)的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定，，以使結(jié)構(gòu)能可靠靠地發(fā)揮非彈性延延性變形能力。反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)(CapacityDesign)二道防線設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)可以理解為延延性控制構(gòu)件延性指標(biāo)：軸壓比剪壓比剪跨比跨高比反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)—抗震設(shè)計(jì)極限狀狀態(tài)(三水準(zhǔn))使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)無損壞，不需需修理；或者輕微微損傷，只需稍加加修理。構(gòu)件基本本處于彈性工作狀狀態(tài)。與使用極限狀態(tài)對(duì)對(duì)應(yīng)的地震作用，，多數(shù)建筑可選擇擇50年超越概率率63%的小震(小震不壞水準(zhǔn))；對(duì)甲類建筑及及緊急狀態(tài)下需要要保持其功能的建建筑，可選擇50年超越概率10%的中震。反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)—抗震設(shè)計(jì)極限狀狀態(tài)(三水準(zhǔn))損傷控制極限狀態(tài)態(tài)建筑物發(fā)生較多破破壞，但結(jié)構(gòu)和非非結(jié)構(gòu)構(gòu)件尚能經(jīng)經(jīng)濟(jì)地修復(fù)；越過過此界限，不能再再修復(fù)或經(jīng)濟(jì)地修修復(fù)。與損傷控制極限狀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的地震作作用，多數(shù)建筑可可選擇50年超越越概率10%的中中震(中震可修水水準(zhǔn))；反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)—抗震設(shè)計(jì)極限狀狀態(tài)(三水準(zhǔn))幸存極限狀態(tài)建筑物發(fā)生大量破破壞，不能修復(fù)或或不能經(jīng)濟(jì)地修復(fù)復(fù)；但結(jié)構(gòu)不倒塌塌。與幸存控制極限狀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的地震作作用，多數(shù)建筑可可選擇50年超越越概率2-3%的的大震(大震不倒倒水準(zhǔn))；反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)—結(jié)構(gòu)反應(yīng)的延性性水準(zhǔn)(抗震等級(jí))彈性反應(yīng)結(jié)構(gòu)（比比如延性比<1.5）延性反應(yīng)結(jié)構(gòu)有限延性的結(jié)構(gòu)（（比如延性比=3.5）充分發(fā)揮延性的結(jié)結(jié)構(gòu)（比如延性比比=8.0）根據(jù)結(jié)構(gòu)耗散地震震能量的基本原理理，承載力和延性性這兩個(gè)指標(biāo)充分分刻畫了結(jié)構(gòu)的抗抗震性能。承載力力較高的結(jié)構(gòu)，對(duì)對(duì)其延性變形能力力的要求可有所降降低；若結(jié)構(gòu)承載載力較低，則需要要較高的延性變形形能力。反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)—結(jié)構(gòu)反應(yīng)的延性性水準(zhǔn)(抗震等級(jí))AA1BB1CC1結(jié)構(gòu)抗力S結(jié)構(gòu)位移Du=1.0理想想彈性反應(yīng)u=1.5基本本處于彈性反應(yīng)狀狀態(tài)u=3.5有限限的延性反應(yīng)u=8.0充分分的延性反應(yīng)O反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)構(gòu)能力設(shè)計(jì)—結(jié)構(gòu)反應(yīng)的延性性水準(zhǔn)(抗震等級(jí))我國規(guī)范、規(guī)程按按照不同的設(shè)防烈烈度、房屋高度和和結(jié)構(gòu)體系規(guī)定了了不同的抗震等級(jí)級(jí)，其實(shí)質(zhì)就是從從宏觀上控制不同同結(jié)構(gòu)的延性要求求。不同的抗震等級(jí)對(duì)對(duì)應(yīng)著不同的內(nèi)力力調(diào)整系數(shù)和抗震震構(gòu)造措施抗震等級(jí)為特1級(jí),1,2,3級(jí)的結(jié)構(gòu)，，屬于有有限延性性的結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震等級(jí)級(jí)為4級(jí)的結(jié)構(gòu)屬屬于基本本彈性的的結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜理理論及結(jié)結(jié)構(gòu)能力力設(shè)計(jì)—概念設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則則(結(jié)構(gòu)體體系的抗抗震性能能)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)美國、新新西蘭等等國家認(rèn)認(rèn)為，經(jīng)經(jīng)過專門門設(shè)計(jì)、、施工的的延性抗抗力矩框框架具有有較好的的抗震性性能震害表明明，柔性性底層框框架、豎豎向剛度度或承載載力突變變的框架架、平面面形狀不不規(guī)則的的框架、、構(gòu)造措措施達(dá)不不到延性性要求的的框架、、施工質(zhì)質(zhì)量達(dá)不不到要求求的框架架，破壞壞嚴(yán)重。。我國抗規(guī)規(guī)未強(qiáng)調(diào)調(diào)設(shè)計(jì)特特殊的延延性抗力力矩框架架，對(duì)框框架適用用高度作作了偏嚴(yán)嚴(yán)的規(guī)定定。反應(yīng)譜理理論及結(jié)結(jié)構(gòu)能力力設(shè)計(jì)—概念設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則則(結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的抗震性性能)框剪結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震性能能良好，，明顯優(yōu)優(yōu)于框架架平面布置置需合理理，避免免嚴(yán)重的的扭轉(zhuǎn)效效應(yīng)反應(yīng)譜理理論及結(jié)結(jié)構(gòu)能力力設(shè)計(jì)—概念設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則則(結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的抗震性性能)剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)；框框架核心心筒、筒筒中筒結(jié)結(jié)構(gòu)抗震性能能良好抗倒塌能能力良好好適宜建造造高層建建筑反應(yīng)譜理理論及結(jié)結(jié)構(gòu)能力力設(shè)計(jì)—概念設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則則(結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的抗震性性能)板柱體系系和板柱柱剪力墻墻結(jié)構(gòu)體體系板柱體系系抗震不不利，我我國規(guī)范范規(guī)程未未將其列列入抗震震結(jié)構(gòu)體體系中板柱剪力力墻體系系抗震性性能明顯顯優(yōu)于板板柱體系系，可作作為抗震震體系，，但對(duì)適適用高度度有較嚴(yán)嚴(yán)的限制制。反應(yīng)譜理理論及結(jié)結(jié)構(gòu)能力力設(shè)計(jì)—概念設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則則(結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的抗震性性能)復(fù)雜高層層建筑：：屬不規(guī)規(guī)則或者者特別不不規(guī)則結(jié)結(jié)構(gòu)，需需要精細(xì)細(xì)方案設(shè)設(shè)計(jì)并采采取專門門措施。。9度設(shè)計(jì)計(jì)不采用用帶轉(zhuǎn)換換層、加加強(qiáng)層、、錯(cuò)層和和連體的的結(jié)構(gòu)。。7度8度度設(shè)計(jì)不不宜采用用超過兩兩種的復(fù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)。錯(cuò)層結(jié)構(gòu)構(gòu)的適用用高度宜宜嚴(yán)格限限制B級(jí)高度度建筑不不宜采用用連體結(jié)結(jié)構(gòu)，以以防塌落落。B級(jí)高度度底部帶帶轉(zhuǎn)換層層的筒中中筒結(jié)構(gòu)構(gòu)，當(dāng)外外筒采用用由剪力力墻構(gòu)成成的壁式式框架時(shí)時(shí)，最大大適用高高度應(yīng)適適當(dāng)降低低反應(yīng)譜理理論及結(jié)結(jié)構(gòu)能力力設(shè)計(jì)—概念設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則則(不規(guī)規(guī)則性控控制)平面布置置規(guī)則性性、樓板板開洞扭轉(zhuǎn)控制制，周期期比，位位移比立面布置置規(guī)則性性控制，，避免過過大的外外挑內(nèi)收收樓層剛度度比控制制樓層承載載力比控控制豎向抗側(cè)側(cè)力構(gòu)件件的連續(xù)續(xù)性控制制基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)(Performance-basedDesign)ATC40(1996),FEMA237(1997)提出在既既有建筑筑的評(píng)定定和加固固中使用用多重性能能目標(biāo)的建議美國加州州結(jié)構(gòu)工工程師協(xié)協(xié)會(huì)SEAOC(StructuralEngineersAssociationofCalifornia)1995年提出了了新建房房屋基于于性能的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)2003年美國ICC(InternationalCodeCouncil)發(fā)布了《建筑物及及設(shè)施的的性能規(guī)規(guī)范》日本、歐歐洲相繼繼將抗震震性能設(shè)設(shè)計(jì)的思思想列入入設(shè)計(jì)和和加固標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)(Performance-basedDesign)方法特點(diǎn)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)計(jì)從宏觀觀定性目目標(biāo)向具具體量化化的多重重目標(biāo)過過渡業(yè)主可選選擇所需需的結(jié)構(gòu)構(gòu)性能目目標(biāo)抗震設(shè)計(jì)計(jì)強(qiáng)調(diào)根根據(jù)性能能目標(biāo)進(jìn)進(jìn)行深入入分析和和論證，，利于結(jié)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新新?？梢砸圆捎矛F(xiàn)現(xiàn)行規(guī)范范中未規(guī)規(guī)定的新新結(jié)構(gòu)體體系、新新材料和和新技術(shù)術(shù)可根據(jù)不不同的設(shè)設(shè)防烈度度、場(chǎng)地地條件及及建筑重重要性，，靈活采采用不同同的性能能目標(biāo)和和構(gòu)造措措施具體量化化的性能能目標(biāo)對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)分分析和實(shí)實(shí)驗(yàn)手段段提出了了更高的的要求，，對(duì)分析析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)有積極極的推動(dòng)動(dòng)作用基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)(性能能目標(biāo)的的設(shè)定)地震地面面運(yùn)動(dòng)水水準(zhǔn)（小小震，中中震，大大震）結(jié)構(gòu)性能能水準(zhǔn)SP1:結(jié)構(gòu)完完好，可可繼續(xù)使使用SP2:結(jié)構(gòu)基基本完好好，稍加加維修可可繼續(xù)使使用SP3:結(jié)構(gòu)中中等破壞壞，震后后加固可可繼續(xù)使使用SP4:結(jié)構(gòu)破破壞嚴(yán)重重，不影影響生命命安全SP5:結(jié)構(gòu)保保持穩(wěn)定定，破壞壞嚴(yán)重，，鄰近倒倒塌基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)(性能能目標(biāo)的的設(shè)定)非結(jié)構(gòu)性性能水準(zhǔn)準(zhǔn)NP-A：震后后正常運(yùn)運(yùn)行使用用NP-B：震后后可很快快恢復(fù)正正常運(yùn)行行使用NP-C：破壞壞嚴(yán)重，，不影響響生命安安全NP-D：嚴(yán)重重?fù)p壞基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)(性能能目標(biāo)的的選用)一個(gè)建筑筑物具體體的性能能目標(biāo)可可以這樣樣描述地震地面面運(yùn)動(dòng)水水準(zhǔn)：{小震,中震,大震}結(jié)構(gòu)性能能水準(zhǔn)：：{SP1,SP2,SP3,SP4,SP5}非結(jié)構(gòu)性性能水準(zhǔn)準(zhǔn)：{NPA,NPB,NPC}在一定的的地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)水準(zhǔn)準(zhǔn)下選定定結(jié)構(gòu)性性能水準(zhǔn)準(zhǔn)和非結(jié)結(jié)構(gòu)性能能水準(zhǔn)，，就構(gòu)成成一個(gè)具具體的性性能目標(biāo)標(biāo)基于性能能的抗震震設(shè)計(jì)(美美國FEMA273的的抗震性性能目標(biāo)標(biāo)設(shè)定)aeimklhgdcbfjnpo基本性能能目標(biāo)性能目標(biāo)標(biāo)提高2％10％20％50％接近倒塌塌生命安全全直接使用用可以使用用結(jié)構(gòu)性能能提高地震烈度度增加50年超超越概率率行政管理理部門制制定性能能水準(zhǔn)和和性能目目標(biāo)業(yè)主選用用性能目目標(biāo)(設(shè)計(jì)計(jì)師協(xié)助助)選擇建筑筑方案是否采用用現(xiàn)行處處方式標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行行設(shè)計(jì)確定實(shí)施施目標(biāo)的的措施，，含新結(jié)結(jié)構(gòu)體系系，新技技術(shù)，新新材料和和設(shè)備詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算和必要要的實(shí)驗(yàn)細(xì)部構(gòu)造經(jīng)濟(jì)分析目標(biāo)評(píng)價(jià)專家評(píng)審設(shè)計(jì)通過是否二次設(shè)計(jì)否否修改設(shè)計(jì)否否按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)(設(shè)計(jì)步步驟)基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)

(與與常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)方法的比比較)常規(guī)抗震設(shè)計(jì)抗震性能設(shè)計(jì)設(shè)防目標(biāo)三水準(zhǔn)；小震控制承載力和位移；大震控制位移；按使用功能分甲乙丙丁四類。按照使用功能類別及地震水準(zhǔn)，制定結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)的多個(gè)性能目標(biāo)。由業(yè)主選擇具體工程的預(yù)期目標(biāo)設(shè)計(jì)方法按指令性、處方形式的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)；通過結(jié)構(gòu)布置的概念設(shè)計(jì)、小震彈性設(shè)計(jì)、內(nèi)力調(diào)整、抗震構(gòu)造及大震變形驗(yàn)算，即認(rèn)為實(shí)現(xiàn)宏觀設(shè)防目標(biāo)。除滿足基本要求外，須提出符合預(yù)期性能目標(biāo)的論證，包括結(jié)構(gòu)體系、詳盡的分析、抗震措施和必要的實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)過專門評(píng)估予以確認(rèn)。工程應(yīng)用應(yīng)用廣泛，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)熟悉；對(duì)高度和規(guī)則性有明確限制，尚不能適應(yīng)新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展目前少用，設(shè)計(jì)人員尚未掌握，風(fēng)險(xiǎn)大；為實(shí)現(xiàn)超限結(jié)構(gòu)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了方法，利于技術(shù)進(jìn)步。對(duì)分析和實(shí)驗(yàn)提出更高要求?；谛阅艿牡目拐鹪O(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))復(fù)雜超限結(jié)結(jié)構(gòu)的6個(gè)個(gè)抗震性能能水準(zhǔn)1a：地震震后完好無無損，立即即使用1b：地震震后基本完完好，個(gè)別別構(gòu)件微裂裂縫，不需需修理或稍稍加修理可可繼續(xù)使用用2：地震后后薄弱部位位和重要部部位完好無無損，其他他部位有部部分選定的的延性構(gòu)件件明顯裂縫縫，修理后后可繼續(xù)使使用3：地震后后薄弱部位位和重要部部位輕微損損傷，微裂裂縫，其他他部位有部部分選定的的延性構(gòu)件件中等破壞壞，明顯裂裂縫，進(jìn)入入屈服階段段，需修理理并采取一一定安全措措施才可繼繼續(xù)使用4：地震后后發(fā)生中等等程度破壞壞，多數(shù)構(gòu)構(gòu)件輕微損損壞，部分分構(gòu)件中等等損壞，進(jìn)進(jìn)入屈服，，裂縫明顯顯，經(jīng)修理理加固后可可使用5：地震后后明顯損壞壞，多數(shù)構(gòu)構(gòu)件中等損損壞，進(jìn)入入屈服，裂裂縫明顯，，部分構(gòu)件件嚴(yán)重?fù)p壞壞，整個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)不倒塌塌，局部也也不倒塌，，人員會(huì)受受傷，但生生命安全。。基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))復(fù)雜超限結(jié)結(jié)構(gòu)可供選選擇的性能能目標(biāo)方案案A,B,C,D,E及其含含義地震水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)1a1b2345小震ABCDE中震ABCDE大震ABCDE性能水準(zhǔn)1a性能水準(zhǔn)1b性能水準(zhǔn)2性能水準(zhǔn)3性能水準(zhǔn)4性能水準(zhǔn)5性能目標(biāo)A大震水準(zhǔn)準(zhǔn)：完好性能目標(biāo)B大震水準(zhǔn)準(zhǔn)：基本完完好性能目標(biāo)C大震水準(zhǔn)準(zhǔn)：部分構(gòu)構(gòu)件中等破破壞性能目標(biāo)D大震水準(zhǔn)準(zhǔn)：中等破破壞性能目標(biāo)E大震水準(zhǔn)準(zhǔn)：生命安安全注：對(duì)ABCDE各各性能目標(biāo)標(biāo)，中震時(shí)時(shí)的性能水水準(zhǔn)按照?qǐng)D圖中的大震性能能水準(zhǔn)推前前一級(jí)，小小震的性能能水準(zhǔn)則均均為1a結(jié)構(gòu)穩(wěn)定臨臨界點(diǎn)位移側(cè)向總剪力力基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)：目標(biāo)方方案ABCDE圖解解性能水準(zhǔn)的的判別準(zhǔn)則則性能水準(zhǔn)1a：結(jié)構(gòu)構(gòu)滿足彈性性設(shè)計(jì)要求求；構(gòu)件承承載力和層層間位移滿滿足規(guī)范要要求；計(jì)算算采用作用用分項(xiàng)系數(shù)數(shù)、材料分分項(xiàng)系數(shù)和和抗震承載載力調(diào)整系系數(shù)；性能能目標(biāo)為A,B的結(jié)結(jié)構(gòu)可不考考慮地震內(nèi)內(nèi)力調(diào)整；；抗震構(gòu)造造至少滿足足基本要求求(4級(jí))；基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))性能水準(zhǔn)的的判別準(zhǔn)則則性能水準(zhǔn)1b：結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件承載載力滿足彈彈性設(shè)計(jì)要要求；計(jì)算算采用作用用分項(xiàng)系數(shù)數(shù)、材料分分項(xiàng)系數(shù)和和抗震承載載力調(diào)整系系數(shù)；性能能目標(biāo)為A,B的結(jié)結(jié)構(gòu)可不考考慮地震內(nèi)內(nèi)力調(diào)整；；抗震構(gòu)造造至少滿足足基本要求求(4級(jí))；基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))性能水準(zhǔn)的的判別準(zhǔn)則則性能水準(zhǔn)2：結(jié)構(gòu)薄薄弱部位及及重要部位位的構(gòu)件承承載力滿足足彈性設(shè)計(jì)計(jì)要求；整整個(gè)結(jié)構(gòu)按按照非線性性分析計(jì)算算，允許有有些選定的的部位接近近屈服，但但不應(yīng)發(fā)生生剪切等脆脆性破壞，，抗震構(gòu)造造滿足低延延性(3級(jí)級(jí))要求。?；谛阅艿牡目拐鹪O(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))性能水準(zhǔn)的的判別準(zhǔn)則則性能水準(zhǔn)3：結(jié)構(gòu)薄薄弱部位及及重要部位位不屈服，，即在進(jìn)行行構(gòu)件承載載力設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，抗震組組合內(nèi)力不不調(diào)整，抗抗震承載力力按標(biāo)準(zhǔn)值值計(jì)算(作作用分項(xiàng)系系數(shù)、材料料分項(xiàng)系數(shù)數(shù)和抗震承承載力調(diào)整整系數(shù)均取取1.0)。整個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)按照非非線性分析析計(jì)算，允允許有些選選定的部位位進(jìn)入屈服服段，但不不應(yīng)發(fā)生剪剪切等脆性性破壞，抗抗震構(gòu)造滿滿足中等延延性(2級(jí)級(jí))要求。?；谛阅艿牡目拐鹪O(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))性能水準(zhǔn)的的判別準(zhǔn)則則性能水準(zhǔn)4：整個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)按照非非線性分析析計(jì)算，薄薄弱部位及及重要部位位允許達(dá)到到屈服階段段，但滿足足選定的變變形限制（（如砼結(jié)構(gòu)構(gòu)層間變形形控制在1/500-1/300）。。豎向構(gòu)件件不不應(yīng)發(fā)發(fā)生剪切等等脆性破壞壞，抗震構(gòu)構(gòu)造滿足高高延性(1級(jí))要求求?；谛阅艿牡目拐鹪O(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))性能水準(zhǔn)的的判別準(zhǔn)則則性能水準(zhǔn)5：整個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)按照非非線性分析析計(jì)算，薄薄弱部位及及重要部位位允許達(dá)到到屈服階段段，但滿足足現(xiàn)行規(guī)范范對(duì)大震下下的變形限限制。豎向向構(gòu)件不不不應(yīng)發(fā)生剪剪切等脆性性破壞，抗抗震構(gòu)造滿滿足特種延延性(特1級(jí))要求求。基于性能的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)

(復(fù)雜雜和超限高高層建筑的的抗震性能能目標(biāo))性能目標(biāo)的的選用建議議小震作用下下均應(yīng)滿足足1a重要結(jié)構(gòu)需需要保持彈彈性狀態(tài)；；設(shè)防烈度度較低或地地震反應(yīng)較較小；特別別不規(guī)則結(jié)結(jié)構(gòu)但業(yè)主主愿意付出出經(jīng)濟(jì)代價(jià)價(jià)；等等情情況；可選選AB與A接近近,選的A結(jié)構(gòu)也可可以選B,可降低造造價(jià)在中/大震震作用下，，既具有合合適承載力力又具有一一定延性