抗震设计方法综述

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建筑结构抗震设计理念与方法简析

建筑结构抗震设计理念与方法简析

建筑结构抗震设计理念与方法简析
建筑结构抗震设计是指在建筑物的设计和建造过程中,考虑地震力的作用,采取相应的设计理念和方法,确保建筑物在地震发生时具有足够的抗震能力,保护人民的生命和财产安全。

抗震设计理念主要包括强度设计理念和位移设计理念。

强度设计理念是指将地震力转化为结构的受力水平,通过增强结构的承载能力,使其能够承受地震力的作用。

位移设计理念则是通过合理的结构布置和抗震构造设计,使结构在地震中产生可控的位移,从而减小结构的破坏程度。

在抗震设计中,常用的方法有以下几种:
1. 强度抗震设计方法:强度抗震设计方法是通过增加结构的强度和刚度,来提高其抗震能力。

刚度的增加可以通过增大截面尺寸、增加结构柱的数量和大小等方式实现;强度的增加可以通过采用高强度材料、加固弱点等方式实现。

2. 抗震构造设计方法:抗震构造设计方法包括中空柱、耗能设备等。

中空柱是在柱内部设置空洞,减小柱的面积,以提高柱的受力能力;耗能设备是通过在结构中设置可塑性材料或可激活结构,吸收地震能量,减小结构的响应。

3. 隔震设计方法:隔震设计方法是将结构与地基通过隔震设备进行隔离,减小结构受地震力的影响。

常见的隔震设备有橡胶隔震器、钢板隔震器等,通过减小结构的刚度和自振周期,降低结构的地震反应。

4. 预制装配式建筑设计方法:预制装配式建筑设计方法是将建筑物的主要构件提前在工厂进行加工和装配,然后再进行现场拼装。

这样可以减小现场施工的不确定性,提高结构的一致性和整体性,增强结构的抗震能力。

房屋建筑结构的抗震设计方式

房屋建筑结构的抗震设计方式

房屋建筑结构的抗震设计方式房屋的抗震设计是指在建筑物的结构设计中,考虑到地震力的作用,采取一系列合理的措施,使房屋具有较好的抗震性能,以保证在地震中能够保持相对完好和安全。

下面将介绍一些房屋建筑结构的抗震设计方式。

1.抗震设计概念的引入:在房屋建筑结构的设计过程中,抗震设计概念被引入,即以抗震性能为目标,将地震力纳入结构设计的考虑范围。

这种方式下,设计人员将结构设计与地震特性相结合,从而采取相应的结构构造措施。

2.差异化设计:根据不同地区的地震烈度和地震区划,房屋的抗震设计应考虑到不同的地震力要求。

通过对地震力的预测、分析和计算,结合不同的区域特性,有针对性地设计能够承受地震力的结构。

3.适度增加结构荷载:为了增加房屋结构的强度和刚度,设计过程中可适度增加结构荷载。

通过增加荷载来提高房屋的抗震性能,从而使结构更加稳固。

4.采用合理的结构形式:房屋结构的形式与材料的选择直接关系到房屋的抗震能力。

采用合理的结构形式,如框架结构、剪力墙、桁架结构等,可以有效减轻地震力的作用,并提高房屋的抗震性能。

5.增加结构耐震能力:通过在房屋的结构构造中增加一些具有抗震能力的构造措施,如加固柱、梁、连接件等,可以提高房屋的整体抗震能力。

同时,在施工中也要使用符合规范要求的高质量建筑材料,以确保结构的稳定性。

6.增强房屋的抗震连接:房屋的抗震连接结构是非常重要的,可以保证结构各构件之间的紧密连接,从而形成一个整体,提高房屋的抗震能力。

例如,使用高强度连接件、采用钢筋混凝土浇筑等方式,可以增强房屋的抗震连接性能。

7.合理布置房屋的质量分布:通过合理的布置房屋的质量分布,可以减轻房屋的重心偏移,从而减小地震力对结构的影响。

具体方法包括向下分布质量、对称布置质量等。

8.合理设置房屋的剪力墙:剪力墙是具有较好抗震能力的结构构造措施之一,可以有效地抵抗地震力的作用。

通过合理设置房屋的剪力墙,可以增强结构的整体刚度和稳定性。

总结起来,房屋的抗震设计方式包括抗震设计概念引入、差异化设计、适度增加结构荷载、采用合理的结构形式、增加结构耐震能力、增强房屋的抗震连接、合理布置房屋的质量分布、合理设置房屋的剪力墙等措施,这些措施可以综合提高房屋的整体抗震能力,确保房屋在地震中的安全性和完整性。

抗震设计的三种方法及适用条件

抗震设计的三种方法及适用条件

抗震设计的三种方法及适用条件抗震设计是建筑工程中非常重要的一环,其目的是为了在地震发生时保护建筑物及其内部设施,减少人员伤亡和财产损失。

抗震设计的方法有很多种,但是其中比较常用的有三种,分别是弹性设计、弹塑性设计和完全塑性设计。

下面将分别介绍这三种方法及其适用条件。

一、弹性设计弹性设计是指在地震作用下,建筑物的变形能够完全恢复到地震前的状态。

这种设计方法适用于地震烈度较小的地区,建筑物的结构刚度较大,且建筑物的重要性较低。

在弹性设计中,建筑物的结构应该具有足够的强度和刚度,以保证在地震作用下不会发生破坏。

二、弹塑性设计弹塑性设计是指在地震作用下,建筑物的变形能够部分恢复到地震前的状态。

这种设计方法适用于地震烈度较大的地区,建筑物的结构刚度较小,且建筑物的重要性较高。

在弹塑性设计中,建筑物的结构应该具有足够的强度和刚度,以保证在地震作用下不会发生破坏,同时还应该具有一定的韧性,以吸收地震能量。

三、完全塑性设计完全塑性设计是指在地震作用下,建筑物的变形不能恢复到地震前的状态。

这种设计方法适用于地震烈度非常大的地区,建筑物的结构刚度非常小,且建筑物的重要性非常高。

在完全塑性设计中,建筑物的结构应该具有足够的强度和韧性,以保证在地震作用下不会发生破坏,同时还应该具有一定的塑性变形能力,以吸收地震能量。

总之,抗震设计是建筑工程中非常重要的一环,其目的是为了在地震发生时保护建筑物及其内部设施,减少人员伤亡和财产损失。

在抗震设计中,应该根据地震烈度、建筑物的结构刚度和重要性等因素,选择合适的设计方法,以保证建筑物在地震作用下不会发生破坏。

建筑结构中的抗震设计方法

建筑结构中的抗震设计方法

建筑结构中的抗震设计方法随着经济的快速发展和城市化进程的加速,建筑结构的抗震安全问题变得越来越重要。

抗震设计是指在建筑设计过程中,针对地震力的作用,采取一系列措施以确保建筑物在地震中具有较好的抗震能力。

本文将介绍建筑结构中常用的几种抗震设计方法,包括优化结构形式、合理选取材料、应用减震技术和加强节点构造。

一、优化结构形式优化结构形式是指通过合理的结构布局和形式设计,减小地震力对建筑物的影响。

常见的优化结构形式包括剪力墙结构、框架结构和筒体结构等。

剪力墙结构是在建筑物主要承重墙位置设置纵向和横向的剪力墙以承担地震力,同时可以提供较好的刚度和耗能性能。

框架结构是指通过柱、梁、框架等构件形成的稳定的整体结构,能够吸收地震能量并进行分散,具有良好的抗震性能。

筒体结构则是通过采用柱、墙体等构件形成的筒体形结构,具有较好的耗能性能和减震效果。

二、合理选取材料合理选取材料是抗震设计的关键之一。

材料的性能直接影响到结构的抗震性能。

常用的抗震材料包括高性能混凝土、高强度钢材、粘性阻尼器等。

高性能混凝土具有较高的抗压、抗拉、抗弯强度,能够提供更好的抗震性能和耐久性。

高强度钢材具有较好的延性和刚度,可以增加结构的抗震能力。

粘性阻尼器则是一种新型的减震装置,通过粘滞材料的耗能作用,能够有效减小地震波对建筑物的影响,提高结构的抗震性能。

三、应用减震技术减震技术是指通过一些特殊的设计手段,在地震发生时减小建筑物的震动幅度和加速度,从而达到减少地震破坏的目的。

常见的减震技术包括钢筋混凝土剪力墙加钢板、基础隔震等。

对于已经建成的建筑物,可以通过钢板加固剪力墙的方式来提高结构的刚度和强度,进而提高抗震能力。

基础隔震是指在建筑物和地基之间设置隔震设施,通过隔离地震波对建筑物的传递,减小建筑物的震动幅度。

四、加强节点构造节点是建筑结构中的薄弱环节,也是发生地震作用时容易受到破坏的部位。

加强节点构造是通过增加节点的刚度和抗震性能,提高整体结构的抗震能力。

建筑结构抗震设计理论及其设计方法

建筑结构抗震设计理论及其设计方法

建筑结构抗震设计理论及其设计方法一、建筑结构抗震功能设计概述1、地震设防水准地震设防水准指的是将来可能用在建筑结构上的地震强度的大小。

因为地震设防水准对建筑结构的抗震性能有着直接的影响,所以在基于利用的建筑结构抗震模式设计理论中,在建筑结构抗震模式设计过程中必须将地震设防水准精细化,以确保不同等级的抗震设防水准能够在不同的地震强度作用下有效地控制建筑结构的损坏状态。

2、建筑结构的抗震性能水准建筑结构的抗震性能水准指的是在不同的设防地震等级作用下的建筑物可能的最大损坏程度,其包括建筑结构的完整性、适应性以及安全性等。

根据研究实际的地震灾害可知,按照传统设计理念设计出来的建筑物虽然能够避免因为坍塌所造成的人员伤亡,却无法有效减少因为建筑物结构破坏所造成的基本设备、构件功能缺失带来的巨大经济损失。

基于利用的建筑结构抗震模式的设计要求,要考虑非结构构件、结构构件、建筑内部设备与装修等多项影响因子。

还要据此设定详细、准确地建筑结构的抗震性能水准,以便扩大选择范围。

3、建筑结构的抗震性能目标建筑结构的抗震性能目标指的是根据其中一设防的地震等级所预期达到的建筑结构抗震能力。

确立建筑结构的抗震性能目标必须综合考虑各项影响因素,比如工地特征、工程投入和效益、建筑的潜在价值等。

其中,按建筑物的重要程度将结构抗震性能目标划分为基本设防目标、重要设防目标、特别设防目标。

二、建筑结构抗震设计方法介绍国内外工程界学者对基于功能利用的建筑结构抗震模式设计方法的研究给予了高度的重视,在抗震设计的目标与理念上大致形成了统一的观点。

一般情况下,基于功能利用的建筑结构抗震设计方法跟归纳为承载力设计法、位移设计法、能量设计法三种。

1、承载力设计法当前,在世界各地的建筑结构抗震设计规范中往往采用承载力设计法。

因此不做具体介绍,主要介绍一下两种设计方法。

2、位移设计法位移设计法即先采用代替结构法把结构表示位移等效单自由度振子,用最大位移时的割线刚度和适合于非弹性反应时吸收的滞变能量的等效粘滞阻尼来表征结构,然后用预先确定的设计位移反应谱和由预期的延性求得估计的阻尼,由设计位移可求出最大位移时等效周期。

抗震设计方法概述

抗震设计方法概述

抗震设计方法概述抗震设计是指在建筑物设计过程中,通过采用合理的构造形式、结构材料和施工工艺,使建筑物在地震荷载作用下能够保持结构安全、整体稳定的设计方法。

抗震设计旨在提高建筑物的抗震能力,减少地震灾害对建筑物的破坏程度,保护人们的生命安全和财产安全。

1.地震动参数分析:通过收集和分析地震波数据,确定地震动参数,包括地震波的频率、加速度、速度、位移等,以及地震波的周期、震中距等指标。

这些参数是进行抗震设计的基础数据。

2.结构动力计算:结构动力计算是根据地震动参数对建筑物的结构进行计算和分析,包括确定结构的固有周期、峰值加速度、峰值速度、峰值位移等参数。

根据结构的分布情况和性能目标,选择合适的结构计算方法,如静力、模态超静定、动力等方法。

3.结构抗震设计原则:结构抗震设计的原则包括减震、隔震、增加结构的延性、加强节点和连接部位等。

减震和隔震是通过在结构中引入减震器和隔震装置,降低地震动对结构的影响,减小地震反应力。

增加结构的延性是指通过合理的结构形式和材料选择,使结构在地震作用下具有较大的变形能力,吸收地震能量。

加强节点和连接部位是指在结构中对连接部位和节点进行合理的设计和加固,使之能够承受地震作用带来的巨大力。

4.结构材料和构造形式选择:结构材料和构造形式的选择是抗震设计中的重要环节。

抗震设计要选择抗震性能良好的材料,如高强度混凝土、耐震钢筋等。

同时,结构的构造形式也要考虑满足抗震要求,如采用框架结构、剪力墙结构、筒状结构等。

5.结构安全评价和改进:通过对结构进行安全性评价,分析结构的抗震性能和强度耗能能力,发现可能存在的弱点,然后提出改进措施和加强设计,以提高结构的抗震性能。

6.地基加固与基础设计:对于软弱地基,需要采取相应的加固措施,如挖槽加宽,加强土体的固结和增加夯实度等。

对于基础设计,要合理确定基础形式和尺寸,采用适当的承载能力设计参数。

综述抗震中建筑结构设计的措施

综述抗震中建筑结构设计的措施

综述抗震中建筑结构设计的措施摘要;随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构设计体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为结构设计工程师的重要工作内容。

笔者结合了多年来的一些工作经验,阐述了在建筑结构设计中的抗震措施,仅供参考。

:关键词;建筑;结构设计;隔震措施0引言从我国连续发生四川汶川地震、玉树地震等地质灾害以后,人们更加注重建筑物的抗震设计。

现行建筑结构抗震设计准则是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”,即以满足截面承载力要求保证“小震不坏”,由结构非线性反应计算进行变形条件的验算从而实现“大震不倒”,以特定配筋增强截面及构件延性达到“中震可修”。

现行抗震规范的这种设计思想在建筑结构的设计实践中遇到了很大的困难,首先是“大震”作用下建筑结构的变形验算基本上没有进行,原因是缺乏有说服力的结构非线性地震反应分析方法;其次是“小震”作用下建筑结构线性地震反应分析方法要么过于粗糙、简单,要么过于复杂、耗时,有的甚至无法进行精确分析;而现行的高层建筑结构的抗震构造措施过于强调提高截面构件的延性,缺乏提高整体结构抗震性能的有效构造措施。

近十几年来,国外中、强地震震害表明,依此种设计思想设计的建筑结构倒塌的极少,可以说能基本保证生命安全,但其财产损失往往超过了社会和业主所能承受的范围。

社会和业主希望能震前预知结构可能的损失,更希望能按照其意图制定并实现结构的抗震性能目标。

一、建筑结构的主要隔震措施建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

1.1建筑物地基采用特殊材料隔震建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。

抗震设计方法范文

抗震设计方法范文

抗震设计方法范文抗震设计是建筑设计中至关重要的一环,其目的是确保建筑在地震发生时能够尽可能地保持稳固并减少损坏。

下面将介绍一些常见的抗震设计方法。

1.结构稳定性设计:在抗震设计中,结构的稳定性是非常重要的,因为只有稳定的结构才能够抵抗地震的力量。

为此,需要进行合理的结构布局和选择适当的结构形式,如框架结构、桁架结构和剪力墙结构等。

另外,在结构设计中还需要考虑构件的连接方式和材料的选择,以确保结构与构件之间的刚性和稳定性。

2.弹性设计:弹性设计是指建筑在地震发生时能够恢复到初始状态的设计方法。

该方法要求结构具有足够的弹性变形能力,以承受地震引起的动力荷载。

例如,在设计过程中可以采用适当的刚度和强度参数来控制结构的变形,从而降低结构受力的影响。

3.考虑风险分析:在抗震设计中,需要通过风险分析来确定地震发生的概率和可能引起的破坏程度。

通过这种方法,可以对建筑物进行定量分析,并采取适当的设计措施来减少地震引起的损失。

4.减震设计:减震设计是一种有效的抗震设计方法,通过在建筑结构中引入减震装置来减少地震引起的动力荷载。

常见的减震装置有隔震层、摆钟和摩擦阻尼器等,这些装置可以减少地震引起的位移和加速度,从而降低结构的损害程度。

5.加强结构节点:结构节点是建筑结构中容易受到地震破坏的部位,因此在抗震设计中需要对节点进行加强。

可以通过增加节点的截面尺寸、采用合适的节点连接方式和使用高强度材料来提高节点的抗震能力,从而保证结构在地震发生时的稳定性。

6.使用抗震材料:抗震材料是指具有良好的抗震性能的材料,如高强度混凝土、高强度钢材和玻璃纤维等。

在抗震设计中,可以选择这些抗震材料以提高建筑结构的抗震能力,并保证结构在地震发生时的安全性和稳定性。

总的来说,抗震设计是一项复杂而重要的工作,它需要结构工程师充分考虑地震引起的力学作用,并采取合理的设计方法和措施来确保建筑在地震中能够承受得住,并减少损坏。

通过结构稳定性设计、弹性设计、风险分析、减震设计、加强结构节点和使用抗震材料等方法的综合应用,可以提高建筑的抗震性能,保障人们的生命安全。

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抗震设计方法综述作者:佚名文章来源:不详抗震设计方法一:基于承载力设计方法基于承载力设计方法又可分为静力法和反应谱法。

静力法产生于二十世纪初期,是最早的结构抗震设计方法。

上世纪初前后日本浓尾、美国旧金山和意大利Messina的几次大地震中,人们注意到地震产生的水平惯性力对结构的破坏作用,提出把地震作用看成作用在建筑物上的一个总水平力,该水平力取为建筑物总重量乘以一个地震系数。

意大利都灵大学应用力学教授M.Panetti建议,1层建筑物取设计地震水平力为上部重量的1/10,2层和3层取上部重量的1/12。

这是最早的将水平地震力定量化的建筑抗震设计方法。

日本关东大地震后,1924年日本都市建筑规范"首次增设的抗震设计规定,取地震系数为0.1。

1927年美国UBC规范第一版也采用静力法,地震系数也是取0.1。

用现在的结构抗震知识来考察,静力法没有考虑结构的动力效应,即认为结构在地震作用下,随地基作整体水平刚体移动,其运动加速度等于地面运动加速度,由此产生的水平惯性力,即建筑物重量与地震系数的乘积,并沿建筑高度均匀分布。

考虑到不同地区地震强度的差别,设计中取用的地面运动加速度按不同地震烈度分区给出。

根据结构动力学的观点,地震作用下结构的动力效应,即结构上质点的地震反应加速度不同于地面运动加速度,而是与结构自振周期和阻尼比有关。

采用动力学的方法可以求得不同周期单自由度弹性体系质点的加速度反应。

以地震加速度反应为竖坐标,以体系的自振周期为横坐标,所得到的关系曲线称为地震加速度反应谱,以此来计算地震作用引起的结构上的水平惯性力更为合理,这即是反应谱法。

对于多自由度体系,可以采用振型分解组合方法来确定地震作用。

反应谱法的发展与地震地面运动的记录直接相关。

1923年,美国研制出第一台强震地震地面运动记录仪,并在随后的几十年间成功地记录到许多强震记录,其中包括1940年的El Centro和1952年的Taft等多条著名的强震地面运动记录。

1943年M.A.Biot发表了以实际地震纪录求得的加速度反应谱。

二十世纪50到70年代,以美国的G. W. Housner、N. M. Newmark和R. W. Clough为代表的一批学者在此基础上又进行了大量的研究工作。

对结构动力学和地震工程学的发展作出了重要贡献,奠定了现代反应谱抗震设计理论的基础。

然而,静力法和早期的反应谱法都是以惯性力的形式来反映地震作用,并按弹性方法来计算结构地震作用效应。

当遭遇超过设计烈度的地震作用,结构进入弹塑性状态,这种方法显然无法应用。

同时,在由静力法向反应谱法过渡的过程中,人们发现短周期结构加速度谱值比静力法中的地震系数大1倍以上。

这使得地震工程师无法解释以前按静力法设计的建筑物如何能够经受得住强烈地震作用。

抗震设计方法二:基于承载力和构造保证延性设计方法为解决由静力法向反应谱法的过渡问题,以美国UBC规范为代表,通过地震力降低系数R将反应谱法得到的加速度反应值am降低到与静力法水平地震相当的设计地震加速度ad,ad=am/R地震力降低系数R对延性较差的结构取值较小,对延性较好的结构取值较高。

尽管最初利用地震力降低系数R将加速度反应降下来只是经验性的,但人们已经意识到应根据结构的延性性质不同来取不同的地震力降低系数。

这是考虑结构延性对结构抗震能力贡献的最早形式。

然而对延性重要性的认识却经历了一个长期的过程。

在确定和研究地震力降低系数R的过程中,G. W. Housner和N. M. Newmark分别从两个角度提出了各自的看法。

G. W. Housner认为考虑地震力降低系数R的原因有:每一次地震中可能包括若干次大小不等的较大反应,较小的反应可能出现多次,而较大的地震反应可能只出现一次。

此外,某些地震峰值反应的时间可能很短,震害表明这种脉冲式地震作用带来的震害相对较小。

基于这一观点,形成了现在考虑地震重现期的抗震设防目标。

随着研究的深入,N. M. Newmark认识到结构的非弹性变形能力可使结构在较小的屈服承载力的情况下经受更大的地震作用。

由于结构进入非弹性状态即意味着结构的损伤和遭受一定程度的破坏,基于这一观点,形成了现在的基于损伤的抗震设计方法,并促使人们对结构的非弹性地震反应的研究。

而进一步采用能量观点对此进行研究的结果,则形成现在的基于能量的抗震设计方法。

然而由于结构非弹性地震反应分析的困难,因此只能根据震害经验采取必要的构造措施来保证结构自身的非弹性变形能力,以适应和满足结构非弹性地震反应的需求。

而结构的抗震设计方法仍采用小震下按弹性反应谱计算的地震力来确定结构的承载力。

与考虑地震重现期的抗震设防目标相结合,采用反应谱的基于承载力和构造保证延性的设计方法成为目前各国抗震设计规范的主要方法。

应该说这种设计方法是在对结构非弹性地震反应尚无法准确预知情况下的一种以承载力设计为主方法。

抗震设计方法三:基于损伤和能量的设计方法在超过设防地震作用下,虽然非弹性变形对结构抗震和防止结构倒塌有着重要作用,但结构自身将因此产生一定程度的损伤。

而当非弹性变形超过结构自身非弹性变形能力时,则会导致结构的倒塌。

因此,对结构在地震作用下非弹性变形以及由此引起的结构损伤就成为结构抗震研究的一个重要方面,并由此形成基于结构损伤的抗震设计方法。

在该设计方法中,人们试图引入反映结构损伤程度的某种指标来作为设计指标。

许多研究者根据地震作用下结构损伤机理的理解,提出了多种不同的结构损伤指标计算模型[3,4]。

这些研究加深了人们对结构抗震机理的认识深度,尤其是将能量耗散能力引入损伤指标的计算。

但由于涉及结构损伤机理较为复杂,如需要确定结构非弹性变形以及累积滞回耗能等指标,同时结构达到破坏极限状态时的阈值与结构自身设计参数关系的也有许多问题未得到很好的解决。

从能量观点来看,结构能否抵御地震作用而不产生破坏,主要在于结构能否以某种形式耗散地震输入到结构中的能量。

地震作用对体系输入的能量由弹性变形能EE、塑性变形能EP和滞回耗能EH 三部分组成。

地震结束后,质点的速度为0,体系弹性变形恢复,故动能EK和弹性应变能EE 等于零,地震对体系的输入能量EEQ最终由体系的阻尼、体系的塑性变形和滞回耗能所耗散。

因此,从能量观点来看,只要结构的阻尼耗能与体系的塑性变形耗能和滞回耗能能力大于地震输入能量,结构即可有效抵抗地震作用,不产生倒塌。

由此形成了基于能量平衡的极限设计方法。

基于能量平衡概念来理解结构的抗震原理简洁明了,但将其作为实用抗震设计方法仍有许多问题尚待解决,如地震输入能量谱、体系耗能能力、阻尼耗能和塑性滞回耗能的分配,以及塑性滞回耗能体系内的分布规律。

尽管基于损伤和能量的抗震设计方法在理论上有其合理之处,但直接采用损伤和能量作为设计指标不易为一般工程设计人员所采用,因此一直未得到实际应用。

但关于损伤和基于能量概念的研究对实用抗震设计方法中保证结构抗震能力提供了理论依据和重要的指导作用。

最近,作者基于能量概念提出了结构非弹性变形的计算方法,为将能量概念引入结构抗震设计方法中作了有益的尝试。

抗震设计方法四:能力设计方法二十世纪70年代后期,新西兰的T.Paulay和R.Park提出了保证钢筋混凝土结构具有足够弹塑性变形能力的能力设计方法。

该方法是基于对非弹性性能对结构抗震能力贡献的理解和超静定结构在地震作用下实现具有延性破坏机制的控制思想提出的,可有效保证和达到结构抗震设防目标,同时又使设计做到经济合理。

能力设计方法的核心是:(1) 引导框架结构或框架-剪力墙(核心筒)结构在地震作用下形成梁铰机构,即控制塑性变形能力大的梁端先于柱出现塑性铰,即所谓“强柱弱梁”;(2) 避免构件(梁、柱、墙)剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏,即控制脆性破坏形式的发生,即所谓“强剪弱弯”;(3) 通过各类构造措施保证将出现较大塑性变形的部位确实具有所需要的非弹性变形能力。

到二十实际80年代,各国规范均在不同程度上采用了能力设计方法的思路。

能力设计方法的关键在于将控制概念引入结构抗震设计,有目的的引导结构破坏机制,避免不合理的破坏形态。

该方法不仅使得结构抗震性能和能力更易于掌握,同时也使得抗震设计变得更为简便明确,即后来在抗震概念设计中提出的主动抗震设计思想。

抗震设计方法五:基于性能/位移设计方法应该说通过多年的研究和实践,人们基本掌握了结构抗震设计方法,并到达原来所预定的抗震设防目标。

然而九十年代发生在一些发达国家现代化大城市的地震,人员伤亡虽然很少,一些设备和装修投资很高的建筑物虽然并没有倒塌,但因结构损伤过大,所造成的经济损失却十分巨大。

如1994年1月美国西海岸洛杉矶地区的地震,震级仅为6.7级,死亡57人,而由于建筑物损坏造成1.5万人无家可归,经济损失达170亿美元。

1995年1月日本阪神地震,7.2级,死亡6430人(大多是旧建筑物倒塌造成),但经济却高达960亿美元。

因此在现代化充分发展的今天,研究人员意识到再单纯强调结构在地震下不严重破坏和不倒塌,已不是一种完善的抗震思想,不能适应现代工程结构抗震需求。

在这样的背景下,美、日学者提出了基于性能(Performance Based Design, PBD)的抗震设计思想。

基于性能设计的基本思想就是使所设计的工程结构在使用期间满足各种预定的性能目标要求,而具体性能要求可根据建筑物和结构的重要性确定。

应该说,基于性能抗震设计是比传统单一抗震设防目标推广了的新理念,或者说是它给了设计人员一定"自主选择"抗震设防标准的空间。

然而问题是对结构性能状态的具体描述和计算、以及设计标准目前尚未明确,因此可以说基于性能抗震设计目前仅停留概念阶段。

对于结构工程师来说,可明确描述结构性能状态的物理量主要有:力、位移(刚度)、速度、加速度、能量和损伤。

基于性能设计要求能够给出结构在不同强度地震作用下,这些结构性能指标的反应值(需求值),以及结构自身的能力值,尤其当结构进入非弹性阶段时。

由于用力(承载力)作为单独的指标难以全面描述结构的非弹性性能及破损状态,而用能量和损伤指标又难以实际应用,因此目前基于性能抗震设计方法的研究主要用位移指标对结构的抗震性能进行控制,称为基于位移抗震设计方法(Displacement Based Design, DBD)。

无论是基于性能还是基于位移,抗震设计的难点仍然是结构进入非弹性阶段后结构性态的分析。

这一点与以往抗震设计方法一样,只是基于性能/位移抗震设计理念的提出,使研究人员更加注重对结构非弹性地震反应分析和计算的研究。

在基于位移抗震设计方法研究中,值得推荐的是能力谱法。

该方法由Freeman于1975年提出。

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