基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、緒論1、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展階段（1）剛性設(shè)計（2）柔性設(shè)計（3）延性設(shè)計（4）結(jié)構(gòu)控制設(shè)計（5）基于性能的抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)控制設(shè)計的優(yōu)缺點1、主動控制有良好的適應(yīng)性，但由于土木工程結(jié)構(gòu)本身質(zhì)量巨大，因此需要的外部能量也較大。在災(zāi)害發(fā)生的同時很難保證。同時溢出影響和遲時效應(yīng)難以解決。2、許多被動控制措施（TMD、TLD）在小震和常規(guī)風(fēng)荷載的作用下對于減小結(jié)構(gòu)的加速度和位移反應(yīng)提高居住舒適度有較好的效果;而在大震和颶風(fēng)等作用下在保證結(jié)構(gòu)安全方面效果不理想。3、控制系統(tǒng)要求比結(jié)構(gòu)具有更高的可靠性，因此造價較高?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計思想的產(chǎn)生背景1、通過對現(xiàn)有的抗震設(shè)計思想和方法的反思，人們認識到必須從以往只注重結(jié)構(gòu)安全，向全面注重結(jié)構(gòu)的性能、安全及經(jīng)濟等諸多方面發(fā)展。2、高新技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，使業(yè)主和使用者對建筑結(jié)構(gòu)有了更多的性能要求，如安全、舒適、經(jīng)濟、和易維護等。3、建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展使得不同的建筑目標性能能夠得以實現(xiàn)。2、基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1、基于性能的抗震設(shè)計思想是20世紀90年代美國學(xué)者提出的，它是使設(shè)計出的結(jié)構(gòu)在未來的地震災(zāi)害下能夠維持所需求的性能水平。目前各國普遍采取的是“三水準、兩階段”的抗震設(shè)計思想是以保障生命安全為主要設(shè)防目標的，它可以做到大震時主體結(jié)構(gòu)不倒，但可能造成中小震下結(jié)構(gòu)正常使用功能的喪失而引起的巨大經(jīng)濟損失（如內(nèi)裝修、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、信息技術(shù)設(shè)備等等）。具有局限性，難以滿足性能的要求。3、基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計內(nèi)容

基于性能的抗震設(shè)計包括了地震風(fēng)險水平的確定、性能水平和目標性能的選擇、適宜場地的確定、概念設(shè)計、初步設(shè)計、最終設(shè)計、設(shè)計過程重的可行性檢查、設(shè)計審核以及結(jié)構(gòu)施工過程中的質(zhì)量保證和使用過程中的檢測維護的細化工作等等。4、基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標性能目標性能的確定包括：

（1）、定義一組合適的建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能水平。

所謂的性能水平是指一種有限的破壞狀態(tài)（2）定義一組相應(yīng)的地震風(fēng)險和相應(yīng)的設(shè)計水平（3）確定建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計的目標性能結(jié)構(gòu)的目標性能是指在一定超越概率的地震發(fā)生時，結(jié)構(gòu)期望的最大破壞程度5、基于性能抗震設(shè)計的兩類目標性能社會需求屬于第一類目標性能，主要包括：a、建筑使用者和他人的生命安全；b、災(zāi)害可能引起的社會損失。此類目標性能是規(guī)范給出的各類結(jié)構(gòu)的目標性能，是所有結(jié)構(gòu)必須遵循的最低要求，它反應(yīng)的是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的“共性”。個人要求屬于第二類目標性能，主要包括：a、生命安全；b、避免財產(chǎn)損失；c、維護正常使用性能。此類目標性能是根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途及業(yè)主使用者的特殊要求，可以因結(jié)構(gòu)而異，它反應(yīng)的是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的“個性”。二、結(jié)構(gòu)全壽命總費用評估2.1投資—效益準則所謂投資—效益準則,就是在設(shè)計中除了考慮技術(shù)因素外,還考慮經(jīng)濟、社會、政治等諸多因素,它所追求的設(shè)計目標就是在結(jié)構(gòu)壽命周期的總費用最小,即在結(jié)構(gòu)的初始造價與結(jié)構(gòu)未來的損失期望中,達到一種優(yōu)化平衡。是基于性能的抗震設(shè)計重要原則。SEAOCVision指出：“結(jié)構(gòu)的目標性能水平應(yīng)綜合考慮下列因素來決定：建筑物的居住情況、建筑物性能的重要性、建筑物破壞所導(dǎo)致的直接經(jīng)濟損失、間接經(jīng)濟損失及人員的傷亡、建筑物作為歷史或文化名勝的潛在重要性等”國際標準《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》指出可靠性的目標水準應(yīng)取決于失效后果和安全措施費用之間的平衡，即努力降低下式給出的壽命周期的總費用：Ctot=Cb+Cm+∑PfCfCb、Cm、Cf分別為房屋成本、維護和拆除的預(yù)期費用、失效費用；Pf為壽命周期的失效概率。2.2基于投資-效益準則的抗震優(yōu)化設(shè)計模型結(jié)構(gòu)的全成本包括初始造價和風(fēng)險兩個方面。風(fēng)險是概率意義上的量，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在著大量的不確定性（如外部環(huán)境、結(jié)構(gòu)特性以及結(jié)構(gòu)整體分析模型）。故應(yīng)采用基于可靠度的設(shè)計方法作為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計未來的發(fā)展方向。

基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)該以結(jié)構(gòu)可靠度理論作為基礎(chǔ)?；谕顿Y-效益準則的抗震優(yōu)化設(shè)計模型可寫為如下表達式式中,x為設(shè)計變量,W為目標函數(shù),Co(x)為結(jié)構(gòu)的初始造價,第二項為結(jié)構(gòu)失效損失期望,Pfs(x)為結(jié)構(gòu)體系失效概率,[Pfs]為相應(yīng)的目標值,Cfs為該功能失效時的損失值,cfspfs代表該模式失效時的損失期望,gj(x)≤0為確定性約束條件。上述優(yōu)級化模型稀的缺點崖：在其壽撥命期內(nèi)區(qū)，一個芒結(jié)構(gòu)的元破壞或昌失效可屬能是由花于不同正類型的巧自然災(zāi)柏害及人餃為災(zāi)害舊，在不冶同的災(zāi)澆害下結(jié)杯構(gòu)的破下壞和失故效模式豎可能不打同；即耽使考慮困特定的勉一種災(zāi)片害引起門的結(jié)構(gòu)科破壞和扔失效，扇由于災(zāi)料害荷載雕的嚴重源不確定睛性，也釣由于結(jié)壟構(gòu)具有漲多方面圖的使用燭性能，叉致使失冒效模式騾可能相潮差很大衡，失效液造成的瓶損失也哥相差很冰大。沒有考區(qū)慮實際派結(jié)構(gòu)不免同失效李模式的氣重要性辮。結(jié)構(gòu)體楊系可靠愉度度計容算非常倒復(fù)雜。式中,矮第二項為已結(jié)構(gòu)失效百損失期望蔽,是所考繞慮的np個不同結(jié)稱構(gòu)功能失已效時結(jié)構(gòu)璃失效損失鵲期望值的輪和,Pfi(x)為韻基于該功支能i的結(jié)痰構(gòu)體系失挖效概率,忽[Pfi]為相應(yīng)脅的目標值憐,Cfi為該功圈能失效速時的損老失值,CfiPfs代表該模微式失效時痰的損失期討望.2.3參結(jié)構(gòu)壽放命周期總潔費用評估結(jié)構(gòu)壽沖命周期盛總費用板評估涉釋及3個評方面：賀壽命周侵期總費態(tài)用模型貍、結(jié)構(gòu)乓失效損拐失值估穩(wěn)計，結(jié)孟構(gòu)性能徹失效概抄率的計伍算。W=Ci+Cm+CfW為壽命周兩期總費用吳，Ci為初始造刮價，Cm為檢查疤維護費偷用，Cf為失效損蝕失期望，斥包括直接銷損失和間版接損失。趣這3項相賢互關(guān)聯(lián)，座如下圖所現(xiàn)示：其中，苗結(jié)構(gòu)的失效損失一般可斬分為直接損失和間接損失，主要包筆括：由于稅結(jié)構(gòu)失效陸所需要的東維護和更溪換費用，駝結(jié)構(gòu)喪失遵性能引起吐的間接損構(gòu)失，人員均傷亡損失鄙以及由于箏結(jié)構(gòu)失效贏而產(chǎn)生的氣社會、政息治、心理額上的損失診等。它不挑僅與結(jié)構(gòu)華失效損失億值有關(guān)，融還與這種叫失效模式吐發(fā)生的概健率有關(guān)。2.3.堵1結(jié)禿構(gòu)壽命周梳期總費用榆評估中的之貼現(xiàn)率結(jié)構(gòu)壽命冰周期總費摩用評估中森可以采用折適當?shù)馁N午現(xiàn)率，把怪未來的費乏用轉(zhuǎn)化為義現(xiàn)值，從甘而可以進丸行總費用爬現(xiàn)值的評抄估。2.3駁.2具初始輛費用其一是直請接根據(jù)結(jié)復(fù)構(gòu)具體的睛設(shè)計方案膀進行造價包估算；（個性拾）其二是薄建立某汁一類結(jié)厲構(gòu)初始秋費用與膏代表性塑的設(shè)計嚇參數(shù)（到如結(jié)構(gòu)平可靠度漫、設(shè)計幫強度）暫之間的脾近似關(guān)取系。（共性傳）初始費胃用的評錦估一般輪采取兩挽種策略桐：初始費稼用—可毫靠度（戲失效概吐率）的畜關(guān)系初始費用倆—設(shè)計強箱度的關(guān)系C0為初始崖費用基支準值（失當rd=S0時的初始指費用）；肺rd為設(shè)計抗著力；S0為荷載效歇應(yīng)的均值練；k1為標準化樹后的費用漿增長率，懷對于特定奏的結(jié)構(gòu)可序以從設(shè)計弓中得到一隆般情況下千隨設(shè)計抗舞力和荷載戶均值變化店而變化.2.3化.3碰檢查久維護費茅用結(jié)構(gòu)合喉理的維尼修策略能應(yīng)該使忽維修費敏用和風(fēng)聰險之間晉達到合理的四平衡，戲考慮技而術(shù)、經(jīng)戲濟、管鋸理等多殘方面，誤如：1、從衰結(jié)構(gòu)的帆安全性念能方面臭考慮，籌即在設(shè)償施的結(jié)負構(gòu)遭到破壞或節(jié)有損壞的貿(mào)可能性時磨進行修復(fù)巨。2、從結(jié)倍構(gòu)的使用瞎性能方面捕考慮，即步在設(shè)施的位使用上受到影殿響后進基行修復(fù)既。3、從美脈學(xué)及社會買需要方面畫進行考慮墊，即主觀鎖上考慮修復(fù)。4、從涉經(jīng)濟方映面考慮派，目的疼在于將妄維修費垂用降至刮最低的修復(fù)。2.3砌.4雖結(jié)構(gòu)疾失效模凝式和破孤壞準則人員感受針失效模式正常使用恰失效模式結(jié)構(gòu)安東全失效畏模式包括極展值荷載追作用下孝結(jié)構(gòu)最張大變形秧強度超滾過極限撕值而引愿起結(jié)構(gòu)劍發(fā)生重滔大破壞欲甚至倒亡塌；以膊及在常豬規(guī)荷載趙作用下厲結(jié)構(gòu)發(fā)偵生疲勞蓬破壞。1、強度榨破壞準則結(jié)構(gòu)破壞也是由最大欺應(yīng)力或內(nèi)意力超過允惠許值引起梨的，即Q是由最嗽大應(yīng)力或時內(nèi)力可以墻是剪力、轉(zhuǎn)彎矩或應(yīng)鋼力；[Q抓]為相應(yīng)的喂允許值，強度使倒用準則哪方便，向但在地時震作用下結(jié)構(gòu)常泊常進入非村線性狀態(tài)治，這時內(nèi)氣力或應(yīng)力高增加不多，但還甲有很大的脂塑性變形箱過程，因東此無法準練確反應(yīng)和區(qū)別結(jié)壁構(gòu)屈服后單在某一階短段的破壞黨強度.Q≥[譽Q]結(jié)構(gòu)失攔效的主緩要判別黎準則2、變形憶破壞準則結(jié)構(gòu)破壞員是由變形墊過大引起叼的，可采季用結(jié)構(gòu)的竹延性系數(shù)或嘆直接采觸用層間慨變形來蒙表示?！鱱≥[u也]△u檔、[堪u]分別為結(jié)含構(gòu)層間變釀形反應(yīng)和慰允許值。2.3.欺5失粉效損失費習(xí)用1、失賞效損失咱費用的素評估模狐型Nt表示在時吹間段內(nèi)的猶所有荷載叢工況，Cj表示在個當時第掏j個性雨能失效毛時的損列失值，λ為年貼現(xiàn)率注，Pij為第i居個災(zāi)害縣荷載工豈況下第駛j個極各限狀態(tài)意的失效效概率，伍k所考聰慮的極說限狀態(tài)2、結(jié)構(gòu)丙失效損失炮值估計Kand刷a和Sh蓄ah提出么的模型損失的分喉類：a、結(jié)構(gòu)鏟破壞，需腥要維修或峰更換。b、建筑鏈物內(nèi)物品舟損壞，需劫要維修或膽更換。c、非結(jié)鋼構(gòu)構(gòu)件破面壞，需要罩維修或更崖?lián)Q。d、儀殖器設(shè)備崇損壞，紫需要維躬修或更盞換。e、脊性能失染效f、受冰傷g、死零亡h、心個理傷害不同用掩途建筑贊結(jié)構(gòu)的括分類：A、私有未房屋B、供出字租的公寓C、小勒商店D、高晚層辦公丟樓E、豎醫(yī)院F、抓消防站G、核誦電站根據(jù)我糊國實際肯情況的行結(jié)構(gòu)失級效損失繡值估計2.4翼人員傷亡銹損失評估一般情況愧下可以采殲用兩種方閉法來處理梨人員傷亡堅損失問題卵，一是人催員傷亡損哪失的貨幣崗化處理，驗計入結(jié)構(gòu)華壽命周期嫂總費用中笑；另一種發(fā)是將人員錘傷亡與結(jié)硬構(gòu)壽命周痕期總費用柔分開考慮摸，要求人三員傷亡率義在一個可來以接受的傘范圍內(nèi)，刑并將這一慈要求作為近約束條件脖加進問題往的數(shù)學(xué)模能型之中。2.4.眾1人糠員傷亡損露失的貨幣辣化通過支付鼓意愿來進悼行人員傷纖亡損失評稅估。支付意崗愿是指在狼假想市姿場下人爆們對環(huán)產(chǎn)境物品既、公共盞物品或嚴者某種已服務(wù)愿野意支付祖的貨幣那量。2.4這.2屈基于生惠命質(zhì)量伏的人員松傷亡損冶失費用顏評估通過生命質(zhì)萬量指標和避免死亡父隱含費用來對人員察的傷亡損嘆失費用進紋行評估2.4殿.3岡人員喝傷亡的劫風(fēng)險水理平人員傷字亡損失市的貨幣菠化處理挖常導(dǎo)致本一些人訂類倫理鞋方面的際爭論，避因此可照以將人箱員傷亡鎖與結(jié)構(gòu)干壽命周頓期總費徹用分開液考慮，按參照整秧個社會穴各種活濱動的人牛員傷亡遮風(fēng)險水護平，是蟻建筑破廣壞導(dǎo)致欣的人員避傷亡率犧在一個遞可以接幻玉受的范垃圍。2.4.鵲4人錯員傷亡損瘦失的評估各模型D為地震娛引起的死瞇亡人數(shù)，遺H為建筑嚷物倒塌數(shù)竹，P為地仁震破壞區(qū)處的人口數(shù)魚，W為地帖震破壞區(qū)頭的建筑總毒數(shù)，S為拉嚴重破壞惱（部分倒魄塌）的建魂筑數(shù)量，凝x為建筑嗎的破壞率駱，B為發(fā)頃生火災(zāi)的辨建筑數(shù)量坦，F(xiàn)與火為災(zāi)有關(guān)的壟參數(shù)，T粉為與地震鉆發(fā)生的時懶間有關(guān)的適參數(shù)，E換為與年代評有關(guān)的參堆數(shù)。人們基于裳不同的側(cè)尋重點又提敵出了以下塘的一些模敘型三、基于謀投資—效槽益準則的趕結(jié)構(gòu)目標貍性能3.1遠結(jié)構(gòu)目殼標可靠度呆的優(yōu)化決彼策根據(jù)投斗資—效爐益準則腎,本文駱提出以殘下3種拉結(jié)構(gòu)目拒標可靠度優(yōu)悼化決策抬模型：式中:和[Psi]為設(shè)計夫變量,是徑基于性能獅i的結(jié)構(gòu)任目標可靠烤度;目標程函數(shù)包括稱3部分,率C0([Psi])為結(jié)紙構(gòu)的初始千造價,Cm([Psi])為命檢查維無修費用女,第3葛項是所奴考慮的旨np個不同劣結(jié)構(gòu)性丟能失效勢時結(jié)構(gòu)練失效損懷失期望祥值的和付,Cfi為該性能泰失效時的才損失值.模型1捷概念模鍵型此處換話個角度撲，在目串標可靠寬度優(yōu)化件決策模茶型中,尾把結(jié)構(gòu)邀設(shè)計方賴案也作汽為設(shè)計墊變量,看這樣,故根據(jù)設(shè)棗計方案旺可以很古方便地畜得到結(jié)缺構(gòu)造價臉,從而妹解決了斃結(jié)構(gòu)造融價評估鄉(xiāng)豐這一困鍛難.基碧于這種濾考慮，著提出了瞧以下兩愚種優(yōu)化撫模型:參數(shù)規(guī)劃尿法及約束禁放松法該模型斧的目標扣函數(shù)中叼可以看揀出，結(jié)笛構(gòu)造價吼必須表僑示為結(jié)份構(gòu)目標腥可靠度跟的函數(shù)蜓，即由太結(jié)構(gòu)目責(zé)標可靠哥度唯一聯(lián)決定結(jié)濾構(gòu)的初朝始造價銳。模型2獸參數(shù)筒規(guī)劃法式中:x就表示結(jié)構(gòu)奪設(shè)計方案潑的設(shè)計變獸量向量,萬可以是與飄結(jié)構(gòu)布局句、拓撲、顛形狀、尺瞎寸等有關(guān)俯的變量;爪目標函數(shù)狂中，C0(x)和簽Cm(x)分弦別為結(jié)構(gòu)釀的初始造旱價和檢查膜維修費用征，是結(jié)構(gòu)己設(shè)計方案讀x的函數(shù)耕,Psi(x)努為設(shè)計彎方案x遠基于性槳能i的墨結(jié)構(gòu)體捎系可靠奶度，Cfi為該性能脂失效時的甘損失值.影約束條件橋中，gj(x)表≤0為糊與設(shè)計啄方案有騾關(guān)的確鵲定性約雹束條件列,如構(gòu)凈件的強容度約束貨、構(gòu)造輔要求約蟻束等，[Psk]-Psk(x)堡≤0為唐基于性蜻能的結(jié)娛構(gòu)體系印可靠度討約束.模型3葉約束放松壯法式中各挨項表示妥的含義張與模型遮2相同組.求解挨最優(yōu)模泛型3,鄙得到最閑優(yōu)設(shè)計睡方案xopt,則基衣于性能達的結(jié)構(gòu)吳體系目拌標可靠很度可由號下式求來出:可以證溜明當模趙型2中惰基于性喂能的結(jié)萌構(gòu)體系興可靠度宇約束均申為作用座約束時貨，模型暗2與模萍型3等樹價。在模型鍵3中最扇優(yōu)目標應(yīng)可靠度誦既未出麥現(xiàn)在目羨標函數(shù)宰中,也彈未出現(xiàn)冷在約束需中.從缺這個事體實可得童到一個侵重要的答結(jié)論,鴿在根據(jù)吃投資—肢效益設(shè)逝計結(jié)構(gòu)正時,準婆確地估擋計結(jié)構(gòu)煎在壽命疲周期的喊總費用戚和失效威風(fēng)險是仍非常關(guān)騾鍵的,宇如果它奇?zhèn)兡鼙桓蓽蚀_估伍計,對付目標可過靠度并雕不需要醋加以約筍束就能閑得到有號恰當可它靠度的底設(shè)計,偶并同時鄉(xiāng)豐確定最娃優(yōu)目標漿可靠度悅。3.2念結(jié)構(gòu)目導(dǎo)標設(shè)計強脈度的優(yōu)化仍決策1、強度船模型在結(jié)構(gòu)乎響應(yīng)分奏析中，貞結(jié)構(gòu)層翁間變形考和地震受作用的毒關(guān)系采棋用理想效彈塑性偉模型，伶如圖以上模型窩采用以下蛙假定:(1)砍結(jié)構(gòu)的澆初始造辮價由結(jié)籠構(gòu)設(shè)計驅(qū)強度決桶定;(2)結(jié)視構(gòu)反應(yīng)由謙結(jié)構(gòu)設(shè)計葵強度和地碼面運動大楚小決定;(3)欄結(jié)構(gòu)的夢破壞程病度由結(jié)丸構(gòu)層間柄變形決拋定;(4)末考慮不引同的地征震動.結(jié)構(gòu)壽葡命周期港總費用招包括初掃始造價葛、破壞鼓修復(fù)費槳用、結(jié)雙構(gòu)失效憂損失和離引起的菜間接損照失,見尺圖2.崖這樣,軌結(jié)構(gòu)最雖優(yōu)設(shè)計歸強度的丈模型為2、結(jié)構(gòu)吃壽命周期映總費用式中:管R為結(jié)芽構(gòu)設(shè)計姜強度,廟Ct為結(jié)構(gòu)壽雜命周期總偏費用,Ci為初始造頑價,Cr為破壞小修復(fù)費藝用,Cc為結(jié)構(gòu)殘失效損末失,Cf為結(jié)構(gòu)匪失效引眠起的間叼接損失損;通過鉆構(gòu)造近艙似關(guān)系睡來估算塞以上費慶用.3.3紗結(jié)構(gòu)目勁標設(shè)防烈煮度的優(yōu)化非決策在遵循其倒抗震設(shè)防指標準下，坊根據(jù)投資貍—效益準譯則，對建犁筑結(jié)構(gòu)的源設(shè)防烈度巧進行優(yōu)化賊決策，從溪某種程度圖也反了結(jié)柔構(gòu)的目標柳性能水平淚，這就是最優(yōu)設(shè)寨防烈度。按設(shè)防胸烈度Id設(shè)計的滿魔足規(guī)范要新求、造價溫最小的設(shè)虎計方案為忠x(Id)來討帶論.根撓據(jù)“小覺震不壞餃、中震棗可修、斤大震不涼倒”的倦設(shè)防要敞求,結(jié)晚構(gòu)x(章Id)在遇登到隨機悶烈度為斷S的地柔震時不味壞、可拍修、不久倒的可表靠度可紫近似表廉示為圖姨3所示棟的關(guān)系傷,圖中跟Il、Id、Iu分別表示學(xué)眾值烈度祝、設(shè)防烈迷度、大震拉烈度.把規(guī)范均中規(guī)定她的5個患破壞等姻級:基陸本完好醫(yī)、輕微櫻破壞、孝中等破麻壞、嚴券重破壞貪、倒塌腦,與“客不壞、已可修、卵不倒”股聯(lián)系起資來后,濫通過近鑰似處理聾,就可妨以得到揪結(jié)構(gòu)x廣(Id)遭受興某一等蠻級破壞項的概率紛,從而壘進一步衣進行結(jié)塘構(gòu)x(其Id)的失效贊損失期望資評估.這樣,最優(yōu)規(guī)設(shè)防烈度芒的優(yōu)化決消策模型為3.4撐結(jié)肥構(gòu)目標雁性能優(yōu)抵化決策盲的討論前面3種攔目標性能顛優(yōu)化決策肆采用了不同同的處理喊方法,窄最優(yōu)可靠學(xué)度采用了角結(jié)構(gòu)可靠慮度理論進床行可靠度劉計算;警最優(yōu)設(shè)防農(nóng)烈度則假瓦定按規(guī)范熄設(shè)計的結(jié)即構(gòu)滿足“問小震不壞劇、中震可處修、大震竿不倒”來撲對可靠度甘做近似處額理后得到扇;最優(yōu)田設(shè)計強度部利用Mo撤nte書Ca鍋rlo法蒜來解決這饒個問題.而對于結(jié)慢構(gòu)性能失捧效值的確封定,以獄上3種說目標性能視優(yōu)化決策他都采用了攜已有的一燒些調(diào)查數(shù)寧據(jù).下屯面對最優(yōu)腥可靠度與什最優(yōu)烈度刺的關(guān)系做醉進一步的宇討論.設(shè)防荷載英和目標可怪靠度是結(jié)丹構(gòu)抗震設(shè)捷計中必須威考慮的兩承類變量.盲它們之間毯的關(guān)系如留下：(1)如果作用暑到結(jié)構(gòu)上奇的荷載是挽無限粗糙維的(即荷載岔的離散性未遠遠高于含結(jié)構(gòu)本身筐的離散性貝),則連結(jié)構(gòu)可以王看做確定及性的.茄對于給定裹的結(jié)構(gòu),耐結(jié)構(gòu)的憶可靠度和迫設(shè)防荷載姐有簡單的隊一一對應(yīng)播關(guān)系.大戀震和颶風(fēng)庸都可以近爭似為無限后粗糙的荷誦載.(2)如果作用激到結(jié)構(gòu)上退的荷載是稅一般粗糙衡的,此停處采用蓋一個簡掉單的概梳念模型暴來討論兼結(jié)構(gòu)設(shè)切防荷載員和結(jié)構(gòu)諒目標性鉗能水平窮的關(guān)系烘.在兔這個模黨型中,產(chǎn)假定邊設(shè)計變禮量包括茂結(jié)構(gòu)設(shè)虜計方案狡x,參設(shè)防烈昆度Id(來丸描寫設(shè)計知地震荷載號),襖目標可靠漿度[Ps]鹿,目標扣函數(shù)包仍括初始笛造價和值損失期湊望。式中:Ps是結(jié)構(gòu)的垃實際可靠圖度,C0是結(jié)構(gòu)的途初始造價熄,D(x)秒為失戚效損失竿.其得他約束茅包括了紡結(jié)構(gòu)分肥析所需裕滿足的霉控制方判程、規(guī)真范中規(guī)悶定的各洲種構(gòu)造女措施、攏描述結(jié)尚構(gòu)失效片的極限摘狀態(tài)方舅程和結(jié)它構(gòu)可靠州度的計醉算方法歸.按照這恰個模型倍進行設(shè)尚計存在隨一個非有常嚴重穴的困難奏是結(jié)構(gòu)呀可靠度規(guī)或失效幕概率的著計算.最優(yōu)設(shè)頸防烈度湯計算中檢,采恭用了一酬個重要炮的假定棚:嚴格按現(xiàn)勾有規(guī)范設(shè)籮計的結(jié)構(gòu)絡(luò)可靠度將雅等于目標淺可靠度.這魄樣可以霧回避計構(gòu)算結(jié)構(gòu)者可靠度僵的困難寨,認為結(jié)構(gòu)組的可靠度挎等于規(guī)定手的目標可者靠度.根據(jù)“返小震不換壞、中趙震可修矩、大震夫不倒”慣的設(shè)防掌水準,做近似錘處理了溜結(jié)構(gòu)在棗地震烈壩度作用纖下的“糊不壞、覺可修、近不倒”牲的可靠忌度,稍并和結(jié)許構(gòu)的5鉛個地腳震破壞聞等級聯(lián)興系起來宋,可豬以得到星根據(jù)規(guī)從范按設(shè)駁防烈度Id設(shè)計出來溜的結(jié)構(gòu)在申遇到隨機鳥烈度地震次時發(fā)生某鞠一破壞等選級的概率米.這樣,閃式(7)妥可以簡滿化為目標函數(shù)甘中包含結(jié)續(xù)構(gòu)設(shè)計方己案x和設(shè)盈防烈度Id,待袋求變量只嚼有設(shè)防烈墻度Id因此,問障題得到簡每化。優(yōu)化問題退歸結(jié)為確但定最優(yōu)設(shè)幻玉防烈度.從上可以要得出,最淹優(yōu)設(shè)防烈鳳度的優(yōu)缺查點優(yōu)點：強調(diào)結(jié)構(gòu)顛共性的最性優(yōu)目標性遣能水平.找操作簡米便,考慮艇了“小紛震不壞、兄中震可修婦、大震不員倒”的普狼遍性要求大,易于萌和現(xiàn)行規(guī)僻范銜接。局限：無法考諒慮結(jié)構(gòu)絞抗震設(shè)議計中的江特殊性園要求,擊而強駱調(diào)設(shè)計錘的個性很正反映描了基于術(shù)性能的兼結(jié)構(gòu)抗無震設(shè)計餅思想,欺。四、基膜于投資展—效益庭準則的評結(jié)構(gòu)朗分災(zāi)抗錦震設(shè)計4.1睛、結(jié)構(gòu)籍分災(zāi)抗剛震設(shè)計揚概念按照投來資—效暑益準則羅設(shè)計結(jié)噸構(gòu)時,瘦結(jié)構(gòu)設(shè)虛計問題蘭表達為傅一個優(yōu)珍化設(shè)計冰問題，醉即式中：X為設(shè)計月向量,目標函餡數(shù)W為結(jié)構(gòu)斯在全壽治命周期沸內(nèi)的總明費用,C0(X)為誓結(jié)構(gòu)的測初始造慘價,Cm為結(jié)構(gòu)的界檢查、維平護和維修候費用,第三項膠為結(jié)構(gòu)艱失效損絡(luò)失期望,等于所慨考慮的ns個不同結(jié)存構(gòu)性能分脖別在小震(l=1)、中震(l=2)、大震(l=3)作用下,發(fā)生失效地時結(jié)構(gòu)失尸效損失期災(zāi)望值之和鹽。Plfi(X)為在某級葡地震作用謠下基于該漠性能i的結(jié)構(gòu)匙失效概小率,[plfi]為相應(yīng)薄的目標返值,Clfi為該性歉能失效氧時的損迅失值,ClfiPlfi代表該模類式失效時肯的損失期分望。gj(X)為確定性販約束條件續(xù),包括規(guī)蜜范給定的柴結(jié)構(gòu)抗震說構(gòu)造要求訓(xùn)等。對于失效森損失很小被的失效模殊式,可以召允許它們擋有高的失樂效概率,市而對失效輪損失很大晝的失效模氏式,則應(yīng)樸該使其失排效概率盡虎量低。整個結(jié)用構(gòu)系統(tǒng)軟設(shè)計為哪兩個部討分:主體結(jié)構(gòu)響和分災(zāi)元馳件在非災(zāi)漁害荷載察下,結(jié)岔構(gòu)體系春的主體釀結(jié)構(gòu)和慎分災(zāi)元勻件共同爸發(fā)揮作蔑用,保俱證結(jié)構(gòu)隔的各種酒正常使莫用功能昨;在災(zāi)害鐵荷載下洪,結(jié)構(gòu)緊的分災(zāi)貪元件開具始發(fā)揮庸分災(zāi)作暑用,通告過一定朋的分災(zāi)油模式(誰如耗能柄、隔震綁方式、躲改變結(jié)剪構(gòu)特性確以減少俘地震輸泊入等)阻,來乞保證主舅體結(jié)構(gòu)乖的安全新,盡量能使其變帖形狀態(tài)豆維持在斑彈性階腸段,從創(chuàng)而維護記整個結(jié)附構(gòu)體系望的各種甲正常使休用功能巷.著名有過限元和益結(jié)構(gòu)工待程領(lǐng)域宰的專家忘Wil撲son毒曾出:現(xiàn)代結(jié)蕉構(gòu)設(shè)計濕的哲理貧是,一舌個好的除結(jié)構(gòu)設(shè)易計方案賠應(yīng)使結(jié)腿構(gòu)體系盼中只有輕有限的獻構(gòu)件需蛛要延性擾,而且襪整個結(jié)健構(gòu)體系陡的破壞伐機制應(yīng)克很清晰須地設(shè)計亭出來。睡這種設(shè)襖計方法蒙可以使兵結(jié)構(gòu)體笛系在大沙震后的綢修復(fù)費鐘用最小角。分災(zāi)抗廣震設(shè)計衣基本原歲則分災(zāi)抗思震設(shè)計熟應(yīng)遵循駝以下基仗本原則素:(1)劉一體化的誰結(jié)構(gòu)優(yōu)化蒜設(shè)計：根據(jù)結(jié)構(gòu)俯總體性概僵念設(shè)計原雜則,利用預(yù)優(yōu)化設(shè)計惰理論,將涂結(jié)構(gòu)體系挨的主體結(jié)梅構(gòu)和分災(zāi)經(jīng)元件作為紗一個整體銹,進行優(yōu)處化設(shè)計,煙同時確定晶出它們各詢自的設(shè)計決參數(shù),并壞且要考慮瓜非災(zāi)害荷陪載與災(zāi)害禍荷載兩種訓(xùn)荷載工況禍。(2)大投資島—效益樓準則：結(jié)構(gòu)抗震珍設(shè)計應(yīng)考奪慮結(jié)構(gòu)的聯(lián)初始造價濁(包括主頭要功能部餡分和分災(zāi)黎功能部分恒)、維蛾修費用和舉損失期望指(包括直坦接損失和垮間接損失臉)這三個誘以經(jīng)濟指桑標來衡量怖的目標函使數(shù),根據(jù)精投資—效嚴益準則,純結(jié)合具體織實際情況箏,找到一攏個使結(jié)構(gòu)裙的初始造蠻價、維修剝費用和損僻失期望協(xié)呆調(diào)起來的爆設(shè)計方案吼。(3)結(jié)構(gòu)可零靠度理俘論的應(yīng)敢用：充分考慮續(xù)結(jié)構(gòu)抗震建設(shè)計中的董各種不確慕定因素。莖設(shè)計中,穗應(yīng)使結(jié)構(gòu)習(xí)的分災(zāi)模漁式成為結(jié)錘構(gòu)失效概蘿率最大、驗失效損失犬較小的局垃部失效模喊式(第一雪道防線)奔;該失夜效模式的碰實現(xiàn)使原世結(jié)構(gòu)體系奏遷移為一貝個主要穩(wěn)丹定構(gòu)形,薪其動力特匠性與原結(jié)堡構(gòu)有較大堂差別,從景而有利于睬繼續(xù)抵御驗地震作用著(第二道喘防線)萍。這樣,屋分災(zāi)元件諷通過不同夜的分災(zāi)模阻式,為結(jié)行構(gòu)提供了劑兩道抗震陡防線。分災(zāi)抗呀震設(shè)計燈的應(yīng)用（1）分蹲災(zāi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)議計中廣輔泛使用驚的耗能阻趟尼器支償撐和基宮礎(chǔ)隔震浸支座等票被動控府制元件,可以看之作是良好睛的分災(zāi)構(gòu)揭件,在風(fēng)揀荷載和小裝地震作用架下,這些液分災(zāi)構(gòu)件儲和普通構(gòu)誘件一樣起給支撐或連歸接作用;熔在大震作微用下,耗隊能支撐發(fā)瓦生非彈性輩變形耗