结构抗震设计理论的进展
分析建筑结构隔震技术的研究和应用
分析建筑结构隔震技术的研究和应用建筑结构隔震技术是指通过一定的设计和结构改造手段，使建筑能够在发生地震等外部振动作用时，降低结构受力，减小地震损害，从而增强建筑结构的抗震性能。
隔震技术的研究和应用对于提高建筑结构的抗震能力、减少地震灾害具有非常重要的意义。
本文将分析建筑结构隔震技术的研究现状和应用情况，并探讨其未来发展趋势。
一、建筑结构隔震技术的研究现状建筑结构隔震技术是20世纪60年代中期提出的抗震结构新概念。
早期的隔震技术主要是基于减震和隔震理论，通过设置减震器、隔震支座等装置，来降低地震振动对建筑结构的影响。
随着科学技术的不断发展和进步，建筑结构隔震技术也得到了很大的突破和进展。
目前，隔震技术的研究重点主要集中在以下几个方面：1. 防震设计理论和减震技术的改进：通过对地震波动的分析和理解，对隔震支座、减震器等装置的设计和制造进行改进，以提高其抗震性能和可靠性。
2. 多学科交叉研究：隔震技术的研究不仅需要结构工程领域的专业知识，还需要涉及土木工程、地震工程、材料科学、机械工程等多个学科领域的专业知识。
多学科交叉研究成为隔震技术研究的一个重要趋势。
3. 隔震技术的数值模拟和实验研究：通过数值模拟和实验研究，可以更加深入地了解隔震技术在不同条件下的工作原理和性能特点，为隔震技术的实际应用提供科学依据。
二、建筑结构隔震技术的应用情况隔震技术已经在世界范围内得到了广泛的应用，并取得了显著的效果。
在日本、美国、中国等地，都建造了大量采用隔震技术的建筑。
这些建筑在地震发生时，能够有效地减小结构受力，降低地震破坏，为人们的生命和财产安全提供了有力的保障。
在中国，隔震技术也得到了广泛的应用。
以北京大学陈天华教授的领衔的隔震技术团队为例，他们的隔震支座在北川汶川地震中发挥了重要作用，降低了建筑结构的震害程度，得到了极大的成效。
中国还建造了一系列地震隔震示范工程，如北京全国地震科技示范工程、宁夏隔震建筑示范工程等，这些示范工程在实际应用中积累了大量的宝贵经验，推动了隔震技术的发展和成熟。
桥梁抗震的研究进展
桥梁抗震的研究进展一、本文概述随着全球气候变化的加剧，地震等自然灾害频发，桥梁作为交通网络的重要组成部分，其抗震性能越来越受到人们的关注。
近年来，桥梁抗震研究取得了显著的进展，不仅提高了桥梁的抗震设计水平，也为保障交通畅通和人民生命财产安全提供了有力支持。
本文旨在综述桥梁抗震研究的最新进展，探讨当前研究热点和未来发展趋势，为桥梁抗震设计与实践提供参考。
本文将首先回顾桥梁抗震研究的历程，分析地震对桥梁结构的影响及破坏机理。
在此基础上，重点介绍近年来桥梁抗震设计理论、实验技术、数值模拟等方面的研究进展，包括抗震设计理念的更新、新型抗震材料的研发、智能抗震技术的应用等。
还将对桥梁抗震加固与修复技术、震后桥梁快速评估与恢复等方面进行讨论。
本文还将关注桥梁抗震研究的前沿动态，包括抗震设计规范的更新、新型抗震结构体系的探索、多学科交叉融合在桥梁抗震研究中的应用等。
通过对这些内容的梳理与分析，本文旨在为桥梁抗震研究与实践提供新的思路和方法，推动桥梁抗震技术的持续发展与进步。
二、桥梁抗震设计理论桥梁抗震设计理论是确保桥梁在地震中安全稳定运行的关键。
随着科技的不断进步和研究的深入，桥梁抗震设计理论也得到了显著的发展。
传统的抗震设计主要依赖于静态的力学分析和结构强度评估，但地震是一个高度动态的过程，因此，现代的抗震设计更加注重动态分析，包括时程分析、反应谱分析等方法，以更准确地模拟地震对桥梁的影响。
近年来，基于性能的抗震设计（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）成为研究的热点。
PBEE强调根据桥梁的特定性能目标来进行设计，而不仅仅是满足某种静态的强度要求。
这种设计方法允许设计师根据桥梁的重要性、使用功能、维护成本等因素，为其设定不同的性能水平，从而在地震中达到预期的抗震效果。
随着计算机科学和人工智能的发展，数值模拟和智能算法在桥梁抗震设计中的应用也越来越广泛。
工程结构抗震设计理论研究与方法
工程结构抗震设计理论研究与方法随着现代城市建设的不断发展，工程结构的抗震设计理论研究和方法成为了一个重要的研究领域。
地震是一种严重威胁人类生命和财产安全的自然灾害，尤其是对于建筑和工程结构来说，抗震设计是其重要的设计要求之一。
本文将介绍工程结构抗震设计的理论研究与方法，包括地震力分析、结构抗震设计参数的确定、结构体系的选型、抗震设计路径以及结构抗震性能评估等内容。
首先，地震力分析是工程结构抗震设计的基础。
地震力分析是通过对地震波的动力响应分析，计算结构受到地震作用的力和位移，为后续的抗震设计提供基本数据。
地震力分析主要包括静力分析和动力分析两种方法。
静力分析是一种简化方法，根据地震作用对结构产生的静力效应进行分析，适用于简单的结构；而动力分析则是通过数值模拟计算结构在不同地震波谱作用下的动态响应，适用于复杂的结构。
在地震力分析中，需考虑地震波的地震动参数、结构的振型和频率等因素，以准确分析结构受力情况。
其次，结构抗震设计参数的确定是工程结构抗震设计的重要步骤。
结构抗震设计参数包括抗震设防烈度、基本加速度、周期对应阻尼比等。
抗震设防烈度是根据工程所在地的地震活动性和风险等级确定的，用来限制结构在地震作用下的破坏程度。
基本加速度是指某一地点在一定时间内受到的地震力的峰值加速度，用来反映地震波的强烈程度。
周期对应阻尼比是指结构振动周期和结构阻尼比之间的关系，用来描述结构的耗能特性。
确定结构抗震设计参数需要考虑地震的特点、地区的抗震需求和结构的性能要求。
第三，结构体系的选型是工程结构抗震设计的关键环节。
不同的结构体系具有不同的抗震性能和适用范围。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、剪力筋墙结构、筒状结构等。
不同的结构体系在抗震性能、经济性和施工难度等方面存在差异，需要结合具体工程要求选择合适的结构体系。
在选择结构体系时，需要综合考虑结构的受力机制、地震性能目标和工程经济性等因素。
第四，抗震设计路径是指按照一定步骤进行结构抗震设计的方法。
装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能研究进展共3篇
装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能研究进展共3篇装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能研究进展1装配式混凝土框架结构是一种新型的建筑结构体系，其具有快速装拆、可重复使用、高质量成品等特点。
然而，在地震等自然灾害中，装配式混凝土框架结构需要具备良好的抗震性能，才能保证建筑物的安全性。
因此，本文将阐述装配式混凝土框架结构连接节点抗震性能的研究进展。
一、概述任何结构都会存在受力集中的地方，而装配式混凝土框架结构的连接节点是其中的一个重要环节。
连接节点不仅要承受垂直载荷和水平荷载，还要承受地震力对结构产生的影响。
因此，研究连接节点的抗震性能对于提高装配式混凝土框架结构的抗震能力至关重要。
二、节点类型装配式混凝土框架结构的连接节点类型主要分为刚性节点和半刚性节点两种。
刚性节点指的是在节点处设置刚性连接板和刚性箍筋，使框架节点形成整体刚性的连接方式。
此类节点的抗震性能较好，但在审美和构造上存在一定的限制。
半刚性节点则兼备了连接板和箍筋的作用，同时也可以兼顾节点伸缩性。
与刚性节点相比，其具有更好的工艺性和美观性，但在抗震性能方面可能略逊于刚性节点。
三、节点设计装配式混凝土框架结构的连接节点设计需要充分考虑其在地震作用下的受力特点。
主要包括节点的剪切抗力、轴向力承受能力、旋转能力和节点底部的剪切滞回性。
剪切抗力是连接节点的主要抗震指标之一，其抗震能力需要通过强化节点的节点钢筋来提高。
轴向力承受能力则是指节点在受到在竖向荷载作用下的承载能力，它主要由节点形式和节点刚度所影响。
旋转能力则是指节点在地震时具有可变形性，并且能够承受旋转荷载的能力。
节点底部的剪切滞回性指的是节点地基土壤中的缓慢变形过程，它对节点的剪切性能有着重要的影响。
四、节点连接方式装配式混凝土框架结构的连接方式有螺栓连接和焊接连接两种，而焊接连接由于需要现场施工，对构件的质量和准确性提出了更高的要求，使其难以被广泛采用。
因此，大多数装配式混凝土框架结构采用螺栓连接。
装配式钢结构抗震性能研究进展
装配式钢结构抗震性能研究进展摘要：预制装配式结构可有效缩短施工周期、提高施工安全性、降低施工人力需求、保障施工质量、减少建筑垃圾、节约建筑生命周期能量消耗、提升建筑工程生态环境效益，在部分发达国家及地区已有较多应用。
但是，我国目前的土建施工仍以传统方式（大量工地现场作业）为主，预制装配式结构占建筑结构总量的比例远低于发达国家和地区。
鉴于此，国务院于2016年2月发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，该文件第十一条明确提出：“大力推广装配式建筑，减少建筑垃圾和扬尘污染，缩短建造工期，提升工程质量。
完善部品部件标准，实现建筑部品部件工厂化生产。
鼓励建筑企业装配式施工，现场装配。
建设国家级装配式建筑生产基地。
加大政策支持力度，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。
”由此可见，开展装配式建筑结构相关研究，对提升我国装配化建造水平意义重大。
关键词：装配式钢结构；抗震性能；研究1、装配式钢结构连接节点节点连接是装配式钢结构的关键要素之一，装配式节点在工业化建造中具有特殊性和重要性，节点构造直接影响结构的抗震性能。
装配式钢结构经历了从栓-焊混合连接到全栓接的发展过程。
为减少工地现场施焊工作量，研究人员以形态多变、构造灵活的细部设计，逐步实现了钢结构安装过程中更多甚至全部采用螺栓连接的目的，使得全装配式钢结构的大规模推广应用成为可能。
制约该节点推广应用的主要问题是：地震作用下，节点的塑性变形集中在节点域腹板内，震后损伤的节点域难以更换。
基于ABAQUS实体单元模型，研究了开有小连接孔的模块化装配式钢框架梁柱节点在往复荷载作用下的滞回性能和破坏模式，认为开有小连接孔的装配式节点应按照半刚性节点进行设计。
通过试验研究，证明预制钢管柱-H型钢梁节点具有良好的滞回耗能能力。
但是，上述预制钢结构节点均需在工地现场部分施焊，在一定程度上影响了施工速度。
为避免工地焊接，同时保障节点的抗震性能，国内外学者设计开发了一系列全栓接预制装配式钢结构节点。
结构抗震分析
第二阶段（20世纪50—60年代，现仍使用） 反应谱理论阶段（Response Spectrum）
地震反应谱是指单自由度弹性体系在给定的地震 作用下某个最大反应量peak response（如位移、速度、 加速度等）与结构体系自振周期T的关系。
反应谱理论尽管考虑了结构的动力特性，它仍然 把地震力当作静力看待，所以又称为等效静力法。
则可认为体系自振频率相隔较远，此时振型自相关系数等于1， CQC法退化为SRSS法。
CQC法用于振型密集型结构，如考虑平移—扭转耦连振动的线性结 构系统。SRSS法用于主要振型的周期均不相近的场合，如串联多自由 度体系。
五、竖向地震作用效应
震害现象
在高烈度地震区，地震动竖向加速度分量引起的震 害明显：
地震工程学（土建专业、力学专业）的研究内容
（2）结构抗震动力计算和设计
结构动力特性（质量、刚度、阻尼、振型、自振频率、阻尼比）： 结构脉动试验、振动试验； 结构动力反应（位移、速度、加速度、内力）：力学模型、分析 方法、破坏机理； 结构抗震设计：根据抗震规范进行抗震验算和构造措施
特殊结构（核电站、海洋平台、大型构筑物）。
第三种划分方法 确定性分析方法与非确定性分析方法
（1）正演：已知输入、结构参数求反应。 （2）反演：已知反应、结构参数求输入，例如已知土的 反应和土的结构参数求基岩的地震输入。 （3）结构识别（System Identification）：已知输入、结 构反应求结构参数。
第三种划分方法 确定性分析方法与非确定性分析方法
结构地震作用研究的发展和抗震设计理论的发展紧 密相连，主要经历了三个阶段：
第一阶段（20世纪初—40年代） 静力理论阶段（Static Method）
基于性能的抗震设计理论与方法研究进展
的性 能要 求作出详细 的描述 ， 并对每 一级设 防水 准进 行定量 的数
值分析 ， 即设定结构性 能的反应界 限值 。 日本学者 根据震后 结构 的安全性 、 可用性 和完整 性评 价 ， 结构 的性 能提 出 了一 些基 本 对 判别方法 和评 价指标。 由于结构 形式 及业主需 求不 同 ， 对结 构性 能各项 内容 的重视 程度 也 不 同 ， 中安全性 要求 是最 基本 的 ， 其 可 用性和完整性 可根 据业 主 的要求 有选 择性 地验 算其 各 项破坏 指 标 。一般 来说 ， 应 于各项性 能指 标 ， 对 建筑 物在地 震 作用下 的反
维普资讯
第３ ２卷 第 ２ ２期 ２ ０６ ０ 年 １１ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥ ｒ ＵＲＥ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ． ２ １３ ２
Ｎ ｖ ２０ ｏ． ０６
・７ ・ ９
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ６ ２ ．０ ９０ １ ０ —８ ５ ２ ０ ）２０ ７ —２
抗震设计理论 （ ｅ ｏｍａ ｃ－ａｅ ｅ ｍｉＤ ｓｇ ｈ ｏｙ 和基于结 Ｐ ｒ ｒ ｎｅｂｓｄＳｉ ｃ ｅｉ Ｔ ｅｒ） ｆ ｓ ｎ
表 １ 不 同设防 目标下建筑物 的性 能 目标
１ ２ 解 决 方 法 ．
构性能 的地震 工程 学 （ ｅｆｒ ｎ ｅｂｓｄＳ ｉ ｃＥ ｇｎｅｉｇ Ｅ 。 Ｐ ｒ ｍａ ｃ－ａｅ ｅ ｍｉ ｎ ｉｅｒ ）２ ｏ ｓ ｎ ｊ 基于性能 的抗震设计理论 针对 每一级设 防水 准 ， 结构 的抗 震性 将 能划分成不 同等级 ， 设计 师根 据业 主 的要求 （ 向业主 推荐 ） 采 或 ，
应值不 大于对应 的界限值 。
和巨大 的社会经济损失 ， 可能 会大大超 出社会 和业主 可接受 的 很
钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展
㊃综㊀述㊃钢结构(中英文),38(12),1-26(2023)DOI :10.13206/j.gjgS 23062902ISSN 2096-6865CN 10-1609/TF㊀㊀编者按:当前我国第五代GB 18306 2015‘中国地震动参数区划图“明确了基本㊁多遇㊁罕遇和极罕遇等四级作用的地震动参数确定方法并提高了工程结构抗震设防标准㊂组合结构适应国家新型城镇化建设重大需要,在城市人口密集区域和抗震设防高烈度区域具有广泛应用价值㊂由于钢管混凝土柱存在间接约束以及界面滑移等特性,其抗震能力可进一步挖掘,以提升强震下重要工程结构的安全性,或者在维持相同性能时节约材料用量㊂学者们通过模型试验㊁理论研究以及关键技术研发,所形成的系列成果在工程结构中得到了成功应用㊂为此,‘钢结构(中英文)“杂志特邀丁发兴教授为主编,系统组织了两期(本期及2024年第1期) 组合结构抗震性能与韧性提升 专栏,向读者介绍国内针对钢管混凝土柱㊁钢管混凝土柱-组合梁节点㊁组合框架以及组合框架-筒体结构等方面的最新研究成果,探讨各有效措施对抗震性能的影响规律,以期推动组合结构技术的完善与升级㊂钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展∗丁发兴1,2㊀许云龙1㊀王莉萍1,2㊀吕㊀飞1,2㊀段林利1,2㊀余志武1,2(1.中南大学土木工程学院,长沙㊀410075;2.湖南省装配式建筑工程技术研究中心,长沙㊀410075)摘㊀要:钢-混凝土组合结构因具有抗弯刚度大㊁承载力高㊁延性好和施工便捷等优点,适应国家新型城镇化建设重大需要,在城市人口密集区域和抗震设防高烈度区域应用广泛㊂在提高工程结构抗震设防标准的背景下,研究钢-混凝土组合结构的抗震性能,进一步提升其抗震韧性,建立具有更高韧性的钢-混凝土组合结构抗震设计方法对促进建筑结构实现 双碳 战略目标具有重要意义㊂为此,归纳总结了钢-混凝土组合结构抗震性能的研究进展,包括钢-混凝土组合梁㊁钢管混凝土柱及钢管混凝土柱-组合梁节点的滞回性能试验研究,以及钢-混凝土组合结构体系的拟静力㊁拟动力及振动台试验研究,讨论并比较了各种抗震分析模型及其方法,提出了当前研究存在的一些问题和尚需深入研究的方向㊂基于现有研究成果总结得到:1)组合梁主要依靠钢梁耗能,可采取增大钢梁截面尺寸的措施提高耗能能力㊂钢管混凝土柱主要依靠钢管和混凝土耗能,可采取拉筋增强约束措施直接约束混凝土,使其由脆性向塑性转变从而提高框架柱的耗能能力㊂与其他类型组合节点相比,刚性连接组合节点具有更好的耗能能力㊂2)罕遇地震下框架结构以梁耗能为主,而在超罕遇地震下仍以梁作为主要耗能部件将使工程成本大幅增加㊂由于超罕遇地震发生概率极低,若采取适当的增强约束措施使柱也具备耗能能力并参与耗能,则可在适当增加工程建设成本的同时使结构具有抵抗超罕遇地震的能力,此时组合结构抗震设计理念可由罕遇地震时的 强柱弱梁,梁耗能为主 向超罕遇地震时的 梁柱共同耗能 推进㊂3)基于平截面假定的杆系纤维模型计算软件通常适用于弹性和弹塑性小变形阶段分析,而当组合结构处于塑性大变形阶段时,结构杆件便不再符合平截面假设㊂对强震下组合结构体系的动力响应仿真模拟需要克服弹塑性小变形阶段的假定条件,采用适用于塑性大变形阶段结构分析的混凝土三轴弹塑性本构模型及相应的体-壳元模型是一种有效的途径㊂4)剪力墙结构具有整体性好㊁侧向刚度大等优点,但传统构造下其抗震能力较弱,可通过提升连梁和墙肢等耗能构件的耗能能力以增强结构整体耗能能力,如采用钢-混凝土组合连梁㊁型钢混凝土连梁或合理构造钢板连梁,以及型钢-约束混凝土或钢管混凝土墙肢等㊂5)工程结构在使用阶段面临着诸多灾害考验,传统方法根据不同外荷载进行独立抵抗设计,忽视了多灾害耦合作用机制,使结构综合抗灾性能难以满足使用需求,故建立安全可靠的抗多灾害设计方法和结构体系是结构工程师在防灾减灾领域的一项重大课题㊂关键词:钢-混凝土组合梁;钢管混凝土柱;钢-混凝土组合结构;抗震性能;试验研究∗国家自然科学基金项目(51978664)㊂第一作者:丁发兴,男,1979年出生,博士,教授㊂通信作者:王莉萍,女,1987年出生,博士,副教授,wlp2016@㊂收稿日期:2023-06-290㊀引㊀言中国是世界上地震灾害最严重的国家之一,地震灾害给人类社会活动造成了不可估量的损失㊂大量建筑结构因抗震能力不足而倒塌,造成的人员伤1丁发兴,等/钢结构(中英文),38(12),1-26,2023亡和经济损失使得抗震减灾技术成为结构工程师们面临的主要考验㊂为提高建筑结构的抗震性能,研究者们在结构布置和局部构造等方面展开了大量的研究工作㊂钢-混凝土组合结构因充分发挥了两种材料的力学性能优势,提升了结构的刚度㊁承载力和耗能能力而在高层及超高层建筑结构中得到了广泛应用[1]㊂随着经济社会的发展,工程结构抗震设防标准也在不断提升,研究钢-混凝土组合结构的抗震性能,进一步提升其抗震韧性,建立具有更高韧性的钢-混凝土组合结构抗震设计方法,对促进建筑结构实现 双碳 战略目标具有重要意义㊂组合结构中,钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱的材料利用效率最高,其抗震性能提升明显㊂为此,笔者对国内外相关钢-混凝土组合结构的主要研究成果进行归纳总结,对组合结构抗震性能方面需要进一步深入研究的工作进行展望,以期为后续研究工作提供一些参考和建议㊂1㊀钢-混凝土组合构件及节点抗震性能1.1㊀钢-混凝土组合梁钢-混凝土组合梁由钢梁和混凝土板通过栓钉连接而成,发挥了混凝土的抗压性能和钢材的抗拉性能优势㊂Daniels等[2]对组合框架中的组合梁进行了抗震性能研究,并给出了组合梁的弹塑性分析方法㊂文献[3-5]先后对组合梁进行了低周往复试验研究,结果表明组合梁具有良好的耗能能力和延性,增设腹板加劲肋或增加腹板厚度能明显提高组合梁的极限承载力,改善构件延性㊂Gattesco 等[6-7]㊁Taplin等[8]和Bursi等[9-10]着重研究了剪力连接件对组合梁抗震性能的影响,指出剪力连接件的布置方式直接影响界面滑移量,进而影响组合梁极限承载力㊂国内聂建国等[11]首先进行了6组钢-混凝土叠合板组合梁低周往复荷载试验研究,结果表明钢-混凝土叠合板组合梁的滞回曲线饱满,且存在界面滑移,其剪力连接度直接影响构件正向极限抗弯承载力,而反向极限抗弯承载力则可依据简化塑性方法计算得出㊂此后,蒋丽忠等[12-16]和Ding等[17]先后对低周往复荷载下钢-混凝土组合梁的抗震性能进行了系列试验研究,分别探讨了剪力连接度㊁力比㊁栓钉直径㊁腹板厚度㊁纵向和横向配箍率对组合梁抗震性能的影响规律,并建立了恢复力模型[13]㊂Liu等[18]建立了三维实体-壳元模型,其中钢梁采用壳单元,混凝土采用实体单元,栓钉采用梁单元或弹簧单元,分析结果表明组合梁的抗震能力主要依靠钢梁翼缘,增大钢梁尺寸有利于提高抗震能力,而增大栓钉剪力连接度也有利于提高钢梁的耗能㊂1.2㊀钢管混凝土柱钢管混凝土柱由外钢管内部填充混凝土而成㊂自1965年日本九州大学学者Sasaksi和Wakaba-yashi对方钢管配筋混凝土柱进行拟静力试验后[19],Tomii等[20]也开展了圆钢管混凝土柱拟静力试验研究,表明钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱具有更大的极限承载力,更好的延性和耗能能力,以及更小的刚度退化等特点㊂Elremaily等[21]最早根据试验结果和理论分析指出钢管约束作用提升了柱承载力和抗震性能㊂随后有关钢管混凝土柱抗震性能研究越来越丰富,研究者们分别从材料强度㊁轴压比㊁宽(径)厚比和长细比等方面探讨了钢管混凝土柱抗震性能规律㊂在材料强度方面,吕西林等[22]㊁韩林海等[23]和Liu等[24]先后研究了混凝土强度对钢管混凝土柱抗震性能的影响规律,结果显示随着混凝土强度的提升,试件初始刚度略有增大,极限承载力也有所提高,但其延性和耗能能力均下降,且刚度退化加快㊂游经团等[25]和Yadav等[26]的试验结果表明:增大钢管屈服强度能够明显提升极限承载力,但对初始抗弯刚度几乎无影响㊂Varma等[27-28]探讨了钢材强度对柱抗震性能的影响规律,低轴压比下柱的延性系数随钢材强度的增大而降低,而当轴压比较大时,该规律并不明显㊂在轴压比方面,吕西林等[22]㊁Liu等[24]㊁游经团等[25]㊁Varma等[27-28]㊁张春梅等[29]㊁李学平等[30]㊁李斌等[31]㊁聂瑞锋等[32]和Cai等[33]通过试验研究发现,轴压比是影响柱抗震能力的直接因素,增大轴压比导致水平承载力㊁延性和耗能能力下降,刚度退化明显㊂在宽(径)厚比方面,吕西林等[22]㊁Liu等[24]㊁Yadav等[26]和李学平等[30]的试验表明,试件水平极限承载力随着宽(径)厚比增大而降低㊂Varma 等[27-28]㊁李斌等[31]和余志武等[34]指出,提高宽(径)厚比可使其延性系数下降㊂聂瑞锋等[32]和Matsui等[35]指出,宽(径)厚比越大,耗能能力越弱㊂在长细比方面,李斌等[31]㊁聂瑞锋等[32]和邱增美等[36]通过试验研究表明,随着长细比的增加,钢管混凝土柱初始刚度明显降低,刚度退化加快,水平2钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展承载力和耗能能力变弱,延性系数也明显下降,当长细比达到一定值时延性系数下降更快㊂为加强大宽(径)厚比钢管对混凝土的约束作用而提升其抗震性能,学者们陆续提出了诸多约束措施,如在柱端部焊接钢板或角钢[37],包裹纤维复合材料[38],设置约束拉杆[39]㊁栓钉[40]㊁加劲肋[41]或斜拉肋[42]等局部加强措施,如图1a ~1g 所示,这些局部加强构造一定程度上延缓了柱端塑性铰的形成与发展㊂a 钢板约束;b 角钢约束;c 纤维复合材料约束;d 拉杆约束;e 栓钉约束;f 加劲肋约束;g 斜拉肋约束;h 内拉筋约束㊂图1㊀各种约束方式下的钢管混凝土柱由于钢管对混凝土的约束作用为间接被动约束,丁发兴[43]在比较各种约束方式后提出了内拉筋约束钢管混凝土柱技术,如图1h 所示,并揭示了内拉筋直接约束混凝土的工作原理㊂此后,丁发兴课题组开展了端部拉筋钢管混凝土柱抗震性能试验研究,截面形式包括矩形[44]㊁圆形[45]㊁椭圆形[46]㊁圆端形[47]等,探讨了拉筋与钢管内表面接触方式的影响[48],试验结果表明,实际轴压比高达0.8的超高轴压比钢管混凝土柱仍呈现延性破坏,且钢管混凝土柱塑性铰展现出小偏压和大偏压两个阶段,其韧性得到进一步提升㊂同时,课题组基于体-壳元模型进行了有限元模拟,其中混凝土采用实体单元,钢管采用壳单元,拉筋采用杆单元,分析结果表明,压弯荷载下拉筋具有降低界面滑移㊁直接约束混凝土以及促进钢管抗弯等效果,从而提高抗弯刚度㊁承载力和耗能能力,其中拉筋大幅度提高了混凝土的耗能能力[49]㊂1.3㊀钢管混凝土柱-组合梁节点作为钢-混凝土组合结构的关键传力部位,组合节点的剪力主要通过钢梁腹板传递,其次通过节点区混凝土和钢管壁间的黏结力和摩擦力传递,而弯矩则主要由加强环板㊁内隔板等构件传递[50]㊂现有节点试验不少是以钢管混凝土柱和纯钢梁的连接为研究对象,而相关组合框架及组合节点的试验研究结果表明,钢梁与楼板在进入弹塑性阶段之后仍能发挥明显的组合效应[51],这种组合效应能显著提高结构的刚度㊁强度及耗能能力,抑制钢梁上翼缘屈曲,增强钢梁的稳定性[52]㊂另外,当节点区域受正向弯矩作用时,楼板与钢梁的组合效应更为显著[53-54],楼板的存在将使中性轴上移,导致钢梁下翼缘应变明显增大,从而促使下翼缘更易发生屈服及破坏,降低组合梁的转动能力[55]㊂鉴于钢筋混凝土楼板对节点区域及结构体系具有重要影响,笔者仅对考虑楼板的组合节点抗震性能试验进行梳理㊂组合梁节点及框架试验表明负弯矩区钢梁下翼缘由于受压易过早出现局部屈曲和失稳的问题,李杨等[56]在普通组合梁负弯矩区下翼缘增设一块混凝土板,开展了钢-混凝土双面组合梁节点的抗震性能试验,与普通组合梁节点相比,双面组合梁节点具有更高的刚度和承载力,但在刚度退化㊁延性系数和耗能能力等方面无明显优势㊂在削弱式节点方面,Xiao 等[57]和Li 等[58]对带楼板的狗骨式节点进行了拟静力试验,结果表明,减小梁截面可促进削弱区域塑性铰的形成,有效避免节点核心区焊缝撕裂㊂在传统刚性节点方面,聂建国课题组先后完成了内隔板式节点[59]㊁栓钉内锚固式节点㊁外隔板式节点[60]和内隔板贯通式节点[61]的拟静力试验研究㊂研究发现:内隔板式节点表现出较强的极限承载能力,但其位移延性系数低;而栓钉内锚固式节点具有较强的变形能力,但极限承载力较低;相比之下,外隔板式节点和内隔板贯通式节点在极限承载能力㊁位移延性系数和耗能能力等方面均具有良好的性能[60-61]㊂此外,聂建国等[62]建立了组合节点剪力-剪切变形曲线的恢复力模型,提出了组合节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力计算公式㊂韩林海课题组[63-64]采用外环板式节点对圆钢管混凝土柱-组合梁节点进行拟静力试验研究,提出了节点的抗剪承载力公式和核心区剪力-剪切变形恢复力模型㊂周期石等[65]提出了楼板钢筋和钢梁翼缘削弱穿入钢管混凝土柱的刚接节点,发现楼板钢筋的穿入增强了节点区域钢梁抗弯刚度和楼板的组合效应,而钢梁翼缘削弱的穿入降低了穿入钢梁对浇筑柱中混凝土的影响㊂研究表明,对于钢梁翼缘削弱穿入钢管混凝土柱的刚接节点,当削弱程度不大时,节点具有良好的抗震性能,但仍将降低节点的刚3丁发兴,等/钢结构(中英文),38(12),1-26,2023度㊁承载力和耗能能力㊂在半刚性节点方面,Mirza等[66]分别对半刚性单边螺栓节点进行了静力和拟静力试验,并根据有限元分析结果给出了构造设计方法㊂王静峰等[67-69]进行了半刚性单边螺栓节点试验,包含圆㊁方钢管和带纵向加劲肋钢管的拟静力试验以及带纵向加劲肋钢管混凝土柱的拟动力试验㊂试验结果表明,圆钢管混凝土柱-组合梁节点的承载力和弹性刚度要大于方截面[67];外伸端板连接节点的承载力和弹性刚度要大于平齐端板连接,而其转动能力和延性性能要低于平齐端板连接[68-69]㊂Yu等[70]提出了上焊下栓式的节点连接方式,即钢梁上翼缘与柱隔板焊接,下翼缘与柱隔板通过螺栓连接,螺栓连接处板件的滑移有利于降低钢梁下翼缘应力,避免出现过早断裂的现象㊂欧洲规范[71]中,根据初始转动刚度大小,将节点分为铰接㊁半刚性连接和刚性连接;根据抗弯承载力大小,将节点分为铰接㊁部分强度和全强度㊂Ding 等[72]认为该分类标准对于半刚性连接节点的定义较为宽泛,难以准确判定试件的类型,应根据节点的初始转动刚度㊁抗弯承载力和耗能能力等性能指标综合定义,并将其细化为半刚接㊁准刚接㊁Ⅰ类刚接和Ⅱ类刚接四类㊂据此,丁发兴等[73]完成了端板螺栓连接和加强环连接组合梁节点的拟静力试验,利用柱内拉筋 强柱 构造和加劲肋 强梁 构造技术实现了节点核心区强连接,显著提升了螺栓连接节点的初始转动刚度㊁抗弯承载力和耗能能力,使栓连节点达到了刚性节点的性能要求㊂同时,内拉筋 强柱 构造技术实现了轴压比高达0.8时,组合节点梁端发生弯曲破坏的失效模式㊂除了以上相关平面框架组合节点抗震性能试验研究外,樊健生等[74-75]从加载路径㊁混凝土楼板㊁柱类型及节点位置等方面对空间组合内隔板贯通式节点进行了拟静力试验,结果表明空间受力的节点在承载力和延性性能等方面均有明显下降,因此平面荷载作用不能完全反映其抗震性能,在节点设计中应考虑空间荷载的耦合作用㊂2㊀钢-混凝土组合结构体系抗震性能组合梁㊁柱及其组合节点等构件的研究最终以在结构体系中的应用为落脚点,因而各类组合构件集成后的体系响应是工程实践重要的关注点之一㊂笔者以钢-混凝土组合框架结构为主要对象,根据不同试验方法分别梳理了研究者在有关结构体系抗震方面的研究成果㊂2.1㊀试验研究2.1.1㊀拟静力试验Matsui[76]㊁Kawaguchi等[77-78]㊁马万福[79]㊁钟善桐等[80]㊁李斌等[81]㊁王来等[82]㊁李忠献等[83]和王先铁等[84]对钢-混凝土组合框架模型进行了系列抗震性能试验研究,指出钢-混凝土组合框架结构的抗震性能要优于钢筋混凝土框架和钢框架结构㊂为研究混凝土楼板在框架结构中的组合效应,聂建国等[85]完成了4层单跨纯钢框架和组合框架结构的拟静力试验㊂结果表明:与整体性较差的纯钢框架相比,组合框架的抗侧刚度因混凝土楼板空间作用而大幅提升㊂Tagawa等[86]㊁Nakashima 等[87]和聂建国等[52,88]分别进行了足尺框架子结构拟静力试验,探讨了混凝土楼板对结构刚度㊁强度㊁耗能及变形能力的影响规律,确定了在结构设计中楼板组合效应的有效计算宽度㊂王文达等[89]㊁王先铁等[90]和余志武等[91]以柱截面形状㊁材料强度㊁含钢率㊁轴压比和梁柱线刚度比等为研究对象,对组合框架结构开展了往复荷载作用下的试验研究,探讨了各参数对组合框架结构抗震性能的影响规律,提出了钢管混凝土框架荷载-侧移实用恢复力模型及位移延性系数简化计算方法㊂王静峰等[92-94]和王冬花等[95]研究了往复荷载作用下半刚性单边高强螺栓连接组合框架的抗震性能和破坏机理,分析了滞回及骨架曲线㊁强度和刚度退化规律㊁延性及耗能能力等力学性能指标,并建立了半刚性钢管混凝土框架的弹塑性地震反应分析模型,提出了一种适用于半刚性钢管混凝土框架的P-Δ关系曲线的简化二阶方程和弹塑性层间位移的简化计算方法㊂此外,赵均海等[96]提出了装配式复式钢管混凝土框架结构及其极限承载力简化计算方法,阐述了柱-柱拼接节点和加强块梁柱节点在此类结构中的应用效果㊂Ren等[97]和王波等[98]在钢管混凝土框架中增设屈曲约束支撑装置,研究水平反复荷载作用下耗能减震部件对结构抗震性能的影响㊂结果表明:增设屈曲支撑不仅对结构的刚度和承载力有提升作用,还能延缓塑性铰的形成,增强结构延性和耗能能力㊂丁发兴等[99]完成了2层2跨组合框架对比试验研究,结果表明:内拉筋强柱构造措施提升了框架结构的刚度和承载力,延缓了柱端塑性铰的形成,增强了结构延性和耗能能力㊂由此可见,内拉筋提升框架柱的刚度㊁承载力和耗能能力,其效果相当于增4钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展设屈曲支撑㊂2.1.2㊀拟动力试验宗周红等[100]通过对缩尺比例为1/3的半刚性两层空间组合框架的拟动力试验,从层间刚度㊁自振频率㊁加速度反应㊁位移反应和滞回曲线等方面评估了该结构的动力响应和耗能性能,研究了峰值加速度㊁频谱特性和强震持续时间对结构动力响应和力学性能的影响,建立了组合框架结构动力分析模型㊂Herrera等[101]按照3/5的比例对一幢节点采用T型连接方式的4层组合框架进行了拟动力试验,结果表明此类节点的组合框架满足美国相关设计标准㊂在半刚性节点组合框架方面,He等[102]对缩尺比例为4/7的端板螺栓连接组合框架子结构模型先后进行了拟动力㊁拟静力和静力推覆试验,从层间位移及剪力㊁应变㊁转角和耗能等方面分析结构在多遇地震㊁设防地震㊁罕遇地震和超罕遇地震水准下的动力响应㊂完海鹰等[103]对节点采用长螺栓式双腹板顶底角钢半刚性连接的钢管混凝土框架进行拟动力试验研究,探讨不同峰值加速度下结构的受力特征㊁刚度退化㊁动力响应及耗能能力㊂王静峰等[104-105]通过两组拟动力试验分别研究了钢管混凝土柱-组合梁框架和钢管混凝土柱-钢梁框架的动力性能和破坏特征,探讨了柱截面形式和端板类型对结构性能的影响㊂试验结果表明,圆形柱组合框架的最大位移响应和累积耗能均大于方形柱组合框架,但其初始刚度和承载力则弱于方形柱组合框架㊂此外,王静峰等[106]还采用混合试验方法对装配式中空夹层钢管混凝土组合框架开展了拟动力试验研究,分析了该组合框架结构在峰值加速度为0.62g和1.24g时的动力响应和破坏机理㊂在屈曲约束支撑组合框架方面,Tsai等[107-108]完成了多级地震作用下3层3跨足尺钢管混凝土柱屈曲约束支撑框架拟动力试验研究,探讨了屈曲约束支撑对结构整体抗震性能的影响,并从有效刚度㊁耗能和位移延性系数等方面评估了支撑构件连接方式的有效性㊂郭玉荣等[109]完成了防屈曲支撑组合框架子结构拟动力试验,提出了防屈曲支撑可增强结构的抗侧刚度和变形恢复能力㊂2.1.3㊀振动台试验黄襄云等[110-111]利用振动台试验对5层2跨2开间钢管混凝土空间框架结构的动力特性㊁加速度反应和位移反应进行了分析,并分别按等强度㊁刚度㊁截面积的原则将钢管混凝土柱换算成钢筋混凝土柱进行试算,综合评定了该结构的抗震性能㊂杜国锋等[112]采用单输入㊁单输出方式对8层单跨2开间钢管混凝土柱-钢梁框架进行动力特性试验,并通过3种不同地震波作用分析了结构的最大地震作用力㊁层间剪力㊁位移和应变反应㊂邹万山等[113]通过振动台试验得出,不同频谱特性的地震波对模型结构的加速度和位移反应分布曲线形状影响较小,且模型各层绝对加速度主要由前两阶振型决定,其他高阶振型的影响可以忽略㊂罗美芳[114]研究了不同工况下4层钢-混凝土组合框架结构的动力响应及破坏模式,评价了该结构的抗震性能㊂童菊仙等[115-116]设计并制作了有㊁无侧向耗能支撑的5层单跨2开间的方钢管混凝土柱框架模型,利用振动台试验对两种框架的动力特性和地震响应进行分析,得到了结构的振型㊁周期和阻尼比等基本属性,以及地震波作用下的位移㊁加速度和应力响应㊂结果表明:即使没有楼板的组合作用,结构仍具有较好的抗震性能;侧向支撑可承担部分水平地震作用,减小了结构的动力反应㊂陈建斌[117]和吕西林等[118]完成了国内首个方钢管混凝土高层组合框架-支撑结构振动台试验㊂试验中发现结构支撑体系的破坏较为严重,试验结果表明:该结构的动力性能介于钢筋混凝土结构和钢结构之间且更倾向于钢结构,其塑性㊁韧性和抗震性能表现良好,并通过计算结果显示阻尼器对加快结构峰值反应后的振动衰减具有较大作用㊂为研究地震作用下半刚性连接组合梁框架的动力特性以及破坏模式,李国强等[119]进行了1个足尺半刚性连接组合梁框架结构模型振动台试验研究㊂结果显示:当峰值加速度高达1.2g时,结构整体仍未发生明显损坏,表明该结构形式可满足高烈度区域的抗震设防要求㊂Han等[120]对两个由组合框架结构和钢筋混凝土剪力墙混合形成的高层建筑模型进行了振动台试验,对比分析了圆钢管混凝土柱和方钢管混凝土柱对该混合结构体系整体性能的影响,验证了组合框架结构与核心剪力墙结构在地震作用下优良的复合效应和抗震性能㊂2.2㊀理论分析静力弹塑性分析法是以反应谱为基础,首先依据抗震需求谱和结构能力谱得到地震作用下建筑结构所产生的目标位移,随后在建筑结构上施加稳定的竖向荷载,同时施加单调递增的水平荷载直至达到目标位移,最后评估结构最终状态下的抗震性能㊂通过该方法可以评估地震作用下结构的内力和变形5。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘
要 ： 绍 了结构抗震设计理论 的发展过程 ， 出了基于位移 的抗震设 计理论和 基于性 能的抗震设 计理论 的提 出背景 ， 介 指 详细介
绍 了这 两种抗震设计理论 的发展情况及研究 内容 ， 以及随机振动理论在结构抗震设 计 中的应用进展。
关键词 ：基于位移 的抗震设计理论 基 于性能的抗 震设计理论 随机振 动理论
需做进一 步的分析 和验 证 。另外 ， 这种方法需要初始假定 替代
结 构 的等 效 刚 度 和 等 效 阻 尼 比 ， 以此 为基 础来 确定 初 始 的 目 并
标位移形状 ， 对不 同的初始假设 ， 结构 的设计结果也不相 同 ， 这 也需要进行进 一步的 比较分析 ， 而找 出一 种 比较合理的初始 从 目标位移假设 。 在建 筑结 构方面 ， ｒ ｓｌ Ｐ ｉ ｔ ｙ和 Ｋｏ ｌ ｙ（ ０ ０ 通过 对不 ｅ ｅ ｗａ ｋ ２０ ） ｓ 同的层高 ｎ 假定不 同 的变 形形状 ， ， 较好地 考虑 了高阶振 型对 结构 目标 位移的影响 ， 并基 于此提出了建筑结构直接基于位移
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ Ｄｉｐａ ｅ ｎ － ｂ ｓｄ ｓ ｉｍｉ ｄ ｓｇ Ｐ ｒｏｍａ ｃ － ｂ ｓｄ ｓ ｉｍｉ ｅｉｎ Ｒａ ｄ ｍ ｉｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒ ｙ ｒ ： ｓ ｌｃｍｅ ｔ ａｅ ｅｓ ｃ ｅ ｉｎ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ａ ｅ ｅｓ ｃｄ ｓｇ ｎ ｏ ｖｂａ ｉ ｈ ｏ ｙ ｏ
的抗 震 设 计 方 法 。
替代 结构方法 （ｓｂ ｔｕｅ ｓ ｕｔｒ ｔｏ ） 对 Ｓ Ｏ ｕ ｓｉ ｔ－ ｔ ｃｕｅｍｅｈ ｄ ， Ｄ Ｆ体 系 ｔ ｒ 而言 ， 将非 弹性单 自由度体系等效成 刚度 为 ｋ 粘滞阻尼 比为 ∈ 的线 弹性体系 ， 然后 根据 相应 的弹性 设计 位移 反应 谱 （ ∈
Ｙａ ｇ Ｆａ ｇ ｎ ｎ
（Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆ ｉｉＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｆ ｊ ｎＵｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｆ ｚｏ ３ ０ ０ ） ｅ ａｔ ｔ ｖｌ ｎ ｉｅｒ 。 ｕｉ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ｕｈ ｕ ５ １ ８ ｍｅ ｏ Ｃ ｎ ａ ｔ Ｔ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｅｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒ ｃ ｓ ｆｓｒ ｃｕ ａ ｓ ｉ ｉ ｄ ｓｇ ｈ ｏ ｙ ｉ ｐ ｏ ｉｅ ． Ｔｈ ｒ ｐ ｓｔ ｎｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｆｄｓ ｌｃｍ ｅ ｔ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｐ ｏ ｅ ｓｏ ｔｕ ｔ ｒｌａ ｅｓ ｃ ｅ ｉｎ ｔ ｅ ｒ ｒｖｄ ｄ ｍ ｓ ｅｐ ｏ ｏ ｉｏ ａ ｋ ｒｕ ｄｏ ｉｐａｅ ｎ ｉ
在结构构件 的试验 中采用周期性反复静力加载 ， 由此 得到结构 或构件 的滞 回延性 。就 目前状 况而 言 ， 验加载 方式多 样 ， 试 给
“ 性 ” 量化 带来 困 难 。 在 工 程 设 计 中 ， 筑 结 构 的 “ 问位 延 的 建 层
移延 性” 概念在世 界范 围内被 广泛 采用 。实现 用量 化 的位移 设计 指标来 控 制 建 筑 物 的抗 震 性 能 ， 作 基 于 位 移 （ 称 称 简 Ｄ Ｓ 的抗震 设计 ， 比现行 抗震 设计 方法 中强 调 的概 念设 Ｂ Ｄ） 它 计前 进了一步 。
２１ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年第 １ 期 ０１ Ｏ 总 第 １０期 ６
福
建
建
筑
Ｎ ｏ１ ・２０１ ０ １
Ｆｕｉｎ Ａｒｈｔｃｕ ｅ ８ ｏ ｓｒ ｃｉｎ ｉ ｃ ｉｅｔ ｒ ＬＣ ｎ ｔｕ ｔ ａ ｏ
Ｖｏ ・１ Ｏ ｌ ６
结 构 抗 震 设 计 理 论 的 进 展
杨 芳
福 建 福 州 ３ ０ ０ ） ５ １ ８ （ 建 工 程 学 院土 木 工 程 系 福
ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｈ ｓ ｗｏ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｓ ｉｍｉ ｄ ｓｇ ｈ ｏ ｉ ｓａ ｄ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆ ａ ｄ ｍ ｉ ｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｓ ｉ— ｏ ｔ ｎ ｆｔ ｅ ｅ ｔ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌａ ｅｓ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒｅ ｎ ｈ ｐ ｌ ｔ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ｎ ｏ ｖ ｂ ａ ｉ ｈ ｏ ｙ ｉ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ ｅ ｓ ｃ ｏ ｒ ｏ ａ ｍｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｉ ｅ ａ ｌ ｃ ｄ ｓｇ ｒ ｅ ｃ ｉ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ．
■ ：从震， 收芳 生职 作０事与究 稿－９师研 者，构隔士 简女月震 日主抗研 期７ 减。 介要 出在 ２６ 究７ 讲 杨０ ，博 生年 １结 ０ ， — １ ９ ２
ｓｉ ｃｄｓ ｎ 是直接 以位 移为设 计参数 ， 对不 同地震 设 防 ｅ ｍｉ ｅｉ ） ｓ ｇ 针
水 准 ， 定 相应 的 目标 位 移 ， 且 通 过 设 计 ， 得 结 构 在 给 定 水 制 并 使 准 地 震 作 用 下 达 到 预 先 指 定 的 目标 位 移 ， 而 实 现 对 结 构 地 震 从
中图分类号 ： ＴＵ３ ２ ５ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ４ ６ ３ （０ １ １ — Ｏ ６ 一Ｏ １ ０ － １５ ２ １ ）Ｏ Ｏ ９ ４
Ｔｈ ｏ ｒ ｓ ｆｓ ｒ ｃ ｕｒ ｌａ ｅ ｓ ｉ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｔ ｕ ｔ ａ ｓ ｉｍ ｃ ｄ ｓｇ ｈ ｏ ｙ
一
，
Ｔ） 目标位移 △ 来 确定 结构 的等 效周期 Ｔｅｆ进而 和 ｆ，
确定结构 的设计强度 。 由于该 方法需 要进行 刚度 和阻尼 比的 等效 ， 因而设 计过程需要迭代进行 。 针对等效线性 化方法在计 算非 弹性单 自由度 体系位 移方 面 的一些局 限性 ， 比如等 效阻 尼 比高 时计算 精度较 差等 ， 国内 外学者又 提出 了基于非弹性 位移反 应谱 的直接 基于位 移抗震
保证人的生命安全 为原 则 的一 级设计 理论 ， 在抗 震设计 概念 、
适应社会需求等方 面都 存在一 定 问题 。社会 和公众对 结构抗 震性能存在多种需求 ， 如何 完善 已有抗震 设计 的理念 ， 使结 构 在未来地震 中的抗震性 能达到人们事先预计 的目标 ， 这是摆在
地震 工 程 学 者 面 前 的面 向 ２ １世 纪 的 重 要 课 题 ， 也 是 以结 构 这
抗震 功能评价为基础 的结构设计 理论 得以应运而生的基础 。
ｌ 基 于 位移 的抗 震设 计理 论
长期以来 ， 工程界 习惯于用“ 延性 ” 来预测和判断结构超过
屈 服 后 的 损 伤 和 破 坏 。“ 性 ” 延 的原 始 定 义 只 是 反 应 结 构 及 构
件屈 服后 的变形能力 。考虑到地震是一种往 复作用 ， 人们经常
小 的地震 中有效 的控制地震 损失 ， 其损失往 往超 过了社会和业
主所能承受 的范围。随着经 济的发展和人 口密度 的增加 ， 震害 会越来越严重 ， 它也使地震工程学者认识到过去 的规 范只是以
９ 年代 ， Ｏ 美国地震 工程 和结构 工程 专家 经过深 刻 的总结
后， 主张改 进当前基 于承载力 的设 计方 法 。加州 大学 Ｂ ｒ ｅ ｅｋ ｌ ｙ 分校 的 Ｊ Ｐ Ｍｏｈｅ 出了基于位 移的抗震 设计 理论 ， ． ． ｅ ｌｌ 提 １ 其实 这种全新概念 的结 构抗 震设 计方法最早应用于桥梁设计 中， 并 取得 了一定 的成果 。Ｍｏ ｅ 是最早将 Ｄ Ｓ ｈｌ ｅ Ｂ Ｄ用 于建 筑物结构 设计 的学者 ， 提出 ： 于位移 的抗震设计 要求进行定量分析 ， 他 基 使结构的塑性变形 能力满足 在预期的地震 作用下的变形要求 ， 即控制结构在大震作用下 的层 问位移角 限值 。Ｍｏｈｅ的设计 ｅｌ 方法的核心思想 是从 总体 上控 制结 构 的位移 （ ｏ ｆ ｓ ｌ ｅ Ｒ ｏ ｐａ — Ｄｉ ｃ ｍｅｔ和层 间位 移 （ ｔｒ ｒ ｔ 水准 ， ｎ） ＳｏｙＤ ｉ ） ｆ 与后来 的美 国联 邦 紧急 救援 署的 Ｆ ＭＡ一２ ３规范 中位移影 响系数法相似 。 Ｅ ７ 直接基 于 位 移 的抗 震 设 计 （ ｉ ｃ ｉ ｌｃｍｅ ｔ ｂｓｄ ｄｒ ｔｄｓ ａｅ ｎ — ａｅ ｅ ｐ
大 的 局 限 性 。 为 考 虑 高 阶 振 型 的 影 响 ， ｗａｓｙ ２ ０ ） 出 Ｋｏ ｌ （ ０ １ 提 ｋ
采用 替代 结构法 ， 将整 个桥梁 结构等 效成 弹性多 自由度体 系 ，
通过反应谱的振型组合方法来确定结构 的 目标 位移 ， 然后根据
目标 位移将整个结构体 系等效成单 自由度体 系 ， 再进行结构 的 抗震 设计 。由于这种方法将 目标 位移 的选 取 同结 构 的位移需 求联系在一起 ， 以设 计过程必须通过迭代 的方式来进行 。从 所 考虑高阶振型 的角度讲 ， 这种 方法 提供 了一 种较好 的思路 ， 但 对于采用替代结构法来 表征 复杂结 构非弹性行 为的合理性 ， 尚
— —
ｂ ｓ ｄ ｓ ｉｍｉ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｂ ｓ ｄ ｓ ｉｍｉ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｃ ｎ ｉ ｏ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｅ ｅｓ ｃ ｄ ｓｇ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ － ａ ｅ ｅ ｓ ｃｄ ｓｇ ｈ ｏ ｙ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｓ ｅｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ
行为 的控制 。从实现 的角度讲 ， 直接基于位移 的抗震设计理论
２１ ０ １年 １ ０期 总第 １ ０期 ６
杨
芳 ・ 结构抗震设计理论的进展
・７ ０・
主要包 括三方面 的内容 ， 即直接基 于位 移的抗震 设计 方法 、 位 移 需求估计方法和 目标位移 的确定 。 早在 １ ８ ，ｏｅ Ｅ 便提 出在结构抗震 设计 中进 行位移 ９ １年 Ｓ ｚｎ。 控制 的概 念 ， 此 以 后 各 种 以 位 移 为 参 数 的抗 震 设 计 方 从 法Ｅ。 逐渐 发展 起来 ， 这些方 法仅仅 限于对 已建 结构 进行 ］ 但 基于位移 的抗震 验算 ， 还不 能真正实现基于性能 的抗震设计思 想 。近十年来 ， 随着基 于性能抗 震设计 思想 的提 出 ， 接基 于 直 位移 的抗震设计 方法越来 越受 到地震工 程界 的重视 。同基 于 位移抗震验算 方法不同 的是 ， 直接基于位移 的抗震设计方法更 侧重于 目标位 移的实现过程 ， 即如何 通过设 计 ， 给定 的 目标 使 位移在设计水 准地震作用下能够得 到实现 。从 这个意义上讲 ，