淺談現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)方法

申請免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：而隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，抗震設(shè)計(jì)不僅要防止建筑物倒塌破壞，還需要根據(jù)建筑物的用途和重要性有效控制其破壞狀態(tài)。這就對抗震設(shè)防目標(biāo)提出了多級(jí)化要求。本文介紹了多個(gè)抗震設(shè)計(jì)方法，并對這些設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了比較。而基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法正是為解決這個(gè)問題而提出的，是本文的主要設(shè)計(jì)方向。 

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)方法；發(fā)展方向  0 引言  建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)可以用不同的變量來體現(xiàn)，具體在抗震設(shè)計(jì)過程中采用何種設(shè)計(jì)變量則要根據(jù)結(jié)構(gòu)自身類型、地震反應(yīng)特性、地震破壞模式等因素綜合考慮。根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)變量不同再對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分類，大致可分為基于承載力的抗震設(shè)計(jì)法、基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法、基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法和基于損傷的抗震設(shè)計(jì)方法。  從抗震設(shè)防目標(biāo)的角度來看，目前的抗震設(shè)計(jì)方法歸根結(jié)底還是以保護(hù)生命安全為單一設(shè)防目標(biāo)。而隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，抗震設(shè)計(jì)不僅要防止建筑物倒塌破壞，還需要根據(jù)建筑物的用途和重要性有效控制其破壞狀態(tài)。這就對抗震設(shè)防目標(biāo)提出了多級(jí)化要求，基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法正是為解決這個(gè)問題而提出的。性能是一個(gè)宏觀概念，不同于力或位移這樣明確的物理概念，無法作為設(shè)計(jì)變量直接運(yùn)用到抗震設(shè)計(jì)中，其更多是與建筑物的破壞程度相關(guān)聯(lián)，而建筑物的破壞程度則可以用力、位移、能量、損傷等反應(yīng)參數(shù)來表示，故基于性能的抗震設(shè)計(jì)是比基于承載力或基于位移等抗震設(shè)計(jì)更為廣義的設(shè)計(jì)理念，目前進(jìn)行的針對基于位移、基于能量、基于損傷等抗震設(shè)計(jì)方法的研究均以基于性能的抗震設(shè)計(jì)為主導(dǎo)思想。  1 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法研究綜述  1.1 基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)  基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，建立在靜力分析的理論之上，以慣性力的形式來反映地震作用，并按彈性方法來計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)的大小、進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性位移驗(yàn)算，把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度是否達(dá)到特定的極限狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)失效的準(zhǔn)則。  1.1.1 設(shè)計(jì)地震作用的確定  在基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法中，設(shè)計(jì)地震作用取值由設(shè)防烈度的地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度考慮放大效應(yīng)和地震作用效應(yīng)降低系數(shù)的綜合影響后得來的，可以用如下公式表示：f = kβig/r式中：f—建筑結(jié)構(gòu)總水平地震作用；  k—地震系數(shù)(不同地震分區(qū)所取的相當(dāng)于設(shè)防烈度水準(zhǔn)的地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度或地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度與重力加速度的比值，它反映了不同地區(qū)設(shè)防烈度地震的強(qiáng)弱)；β —動(dòng)力放大系數(shù)(對應(yīng)于不同周期的結(jié)構(gòu)反應(yīng)峰值加速度與地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度或峰值加速度比值的擬合值，它反映了不同周期體系對地震作用的動(dòng)力放大效應(yīng))；  i—建筑重要性系數(shù)；  r—地震作用降低系數(shù)；  g—結(jié)構(gòu)重力荷載代表值（取恒載和可能與設(shè)計(jì)地震作用同時(shí)出現(xiàn)的活載之和）地震系數(shù)k 反映的是不同地區(qū)設(shè)防烈度地震的強(qiáng)弱，根據(jù)各地區(qū)不同的地震危險(xiǎn)性將其細(xì)分為不同地震區(qū)域，并對每個(gè)地區(qū)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果重現(xiàn)期給出其地震系數(shù)。動(dòng)力放大系數(shù)β 反映了不同周期彈性單自由度體系的動(dòng)力放大效應(yīng)，它通常是從相對于地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度作歸一化處理后的多條彈性加速度反應(yīng)譜曲線中經(jīng)歸納和簡化后得到的。加速度反應(yīng)譜是確定的地面運(yùn)動(dòng)通過一組阻尼比相同自振周期不同的單自由度體系所引起的各體系最大加速度反應(yīng)與相應(yīng)體系自振周期間的關(guān)系曲線。  1.1.2 基于承載力結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀  基于承載力的抗震設(shè)計(jì)法作為產(chǎn)生較早的方法，從20世紀(jì)年代中期開始廣泛應(yīng)用，經(jīng)過多年的研究發(fā)展較之其他抗震設(shè)計(jì)方法相對成熟。目前加速度反應(yīng)譜的短周期段的精度已基本滿足工程使用要求，研究主要關(guān)注反應(yīng)譜的不合理性。隨著高層、超高層等長周期結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對反應(yīng)譜長周期的研究也逐漸開展?？紤]到現(xiàn)有的科技水平及設(shè)計(jì)習(xí)慣，彈性加速度反應(yīng)譜仍是現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算的最基本依據(jù)，研究工作主要集中在結(jié)合場地影響、強(qiáng)震觀測改進(jìn)及結(jié)構(gòu)時(shí)程分析對加速度反應(yīng)譜的長周期段進(jìn)行修正，以求使地震作用計(jì)算更加合理準(zhǔn)確。另外對設(shè)計(jì)地震力—延性聯(lián)合控制準(zhǔn)則的核心內(nèi)容r μ 關(guān)系相關(guān)問題也展開了更廣泛的研究：如把r μ 關(guān)系與周期t聯(lián)系起來，全面考慮震級(jí)、震中距和場地條件以及滯回性能的分析結(jié)果，提出針對不同延性水準(zhǔn)和各類結(jié)構(gòu)模型且與周期相關(guān)的r μ  t 關(guān)系?？紤]結(jié)構(gòu)中存在的材料超強(qiáng)和整體超強(qiáng)效應(yīng)，在某種程度上提高了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)或相當(dāng)于減小了r值，尋找其對r μ 規(guī)律的定量影響程度。