建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程界對(duì)建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)有了更多的關(guān)注，對(duì)于一般的建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說，采用基于性能抗震設(shè)計(jì)的方法，不僅可以提高建筑結(jié)構(gòu)的牢固性，還能有效避免抗震安全隱患，在此基礎(chǔ)上，還能促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的方法多種多樣，這就需要相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行分析，以辨別最為實(shí)用的方法。本文就對(duì)建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗

2、震設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；基于性能；抗震設(shè)計(jì)；方法； </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　0、引言 </b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)社會(huì)的需求開始呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，而隨著建筑物越來(lái)越高，體型變得越來(lái)

3、越復(fù)雜，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)也變得更有挑戰(zhàn)性。人們?yōu)榱吮Ｕ献陨淼陌踩瑢?duì)此便有了更多的關(guān)注，對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)也更加重視起來(lái)，在此種方法下，會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)者有所要求，那就是要對(duì)建筑物在地震作用下可能形成的性態(tài)反應(yīng)作出一定的評(píng)價(jià)。這種方法有很多好處，最主要的就是對(duì)于不安全的設(shè)計(jì),能夠正確的辨別出來(lái)，還可以提出一些方案來(lái)解決問題，使得建筑結(jié)構(gòu)更加安全和經(jīng)濟(jì)。 </p><p>　　1、建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法 <

4、;/p><p>　　作為性能設(shè)計(jì)理論的重要內(nèi)容，基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法顯得尤為重要。那么怎樣合理的運(yùn)用基于性能抗震設(shè)計(jì)理念則引起了人們的廣泛關(guān)注，為了能夠把它有效地運(yùn)用到實(shí)際中來(lái)，有很多學(xué)者都對(duì)此進(jìn)行了思考，但是卻還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，通過他們的總結(jié)，我們可以知道讓性能設(shè)計(jì)思想運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中來(lái)主要有兩種方法： </p><p>　　(1)傳統(tǒng)基于力的設(shè)計(jì)方法。這種方法在進(jìn)行變形驗(yàn)算之前，需要先進(jìn)

5、行基于地震作用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。但是，這種設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)在的設(shè)計(jì)方法有很多不同之處，主要是結(jié)構(gòu)性能水平要進(jìn)行明確的量化，如果是發(fā)生多級(jí)水平的地震，那在其作用下，還要對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行驗(yàn)算。如果在此過程中，要讓結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)水平對(duì)結(jié)構(gòu)初期的投資要有一定的考慮，那么就需要采用可靠度理論和優(yōu)化思想來(lái)對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)，與此同時(shí)，還能考慮到未來(lái)可能會(huì)遭遇到的地震損失。作為一種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，這種方法是被普遍應(yīng)用的。 </p><p>　　(

6、2)直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法的結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)需要采用結(jié)構(gòu)位移。這種方法和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有很大的不同之處，與之相比，這種設(shè)計(jì)方法在根本上改變了設(shè)計(jì)過程。作為一種以目標(biāo)位移為設(shè)計(jì)變量的方法，這種設(shè)計(jì)思路可以根據(jù)不同的性能要求，從而考慮到建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性。這種設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)位移時(shí)，可以了解結(jié)構(gòu)的有效周期，在此基礎(chǔ)上，還能知道建筑結(jié)構(gòu)的具體剛度，從而可以了解建筑結(jié)構(gòu)的基底剪力，再通過對(duì)其進(jìn)行分析，則設(shè)計(jì)出來(lái)的配筋就會(huì)更加具體。但

7、是因?yàn)檫@種方法和傳統(tǒng)基于力的設(shè)計(jì)方法有很大的差別,所以在進(jìn)行研究工作時(shí)，不僅工作量大，而且還要細(xì)心，從而使其更加靠近工程實(shí)際，對(duì)于現(xiàn)在來(lái)說，這種方法還處于初期階段，尚在研究。 </p><p>　　2、建筑結(jié)構(gòu)的隔震和消震設(shè)計(jì) </p><p>　　現(xiàn)如今，隔震和消震常被應(yīng)用到抗震設(shè)計(jì)中，這是為了有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，一般來(lái)說，耗能元件和它的體系可以和地震動(dòng)卓越周期相錯(cuò)開，這是為了

8、保證共振，以防它被破壞，還能在一定程度上對(duì)地震振動(dòng)效應(yīng)和風(fēng)振起到一定的減輕作用。隔震的含義也就是和地震相隔離，人們?cè)O(shè)置隔震層都會(huì)設(shè)置在建筑物基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間，此時(shí)就會(huì)把房屋和基礎(chǔ)相隔離，當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)的能量向建筑物傳遞時(shí)，隔離層就會(huì)起到一定的作用，這時(shí)，如果發(fā)生地震，那么建筑物的地震反應(yīng)也會(huì)有所減小，建筑物只會(huì)有一些輕微的運(yùn)動(dòng)或者變形，這在一定程度上也確保了建筑物的安全性[2]。如果想要消能減震，那么就需要在建筑物中設(shè)置一些消能部件，讓消

9、能部件消耗一些能量，這些能量是通過地震傳入到建筑物中的，其中有一些是由結(jié)構(gòu)的動(dòng)能承擔(dān)的，此項(xiàng)做法也能在一定程度上也能達(dá)到抗震的目的。 </p><p>　　3、地震危險(xiǎn)性分析和建筑結(jié)構(gòu)的反應(yīng) </p><p>　　3.1 地震危險(xiǎn)性分析 </p><p>　　在相關(guān)的設(shè)計(jì)中，人們?yōu)榱擞行У拿枋龅卣鹞ｋU(xiǎn)性，采用最為普遍的方法就是加速度反應(yīng)譜。但是這種方法也有一定的局限

10、性，那就是當(dāng)周期超過 3．0s 時(shí)，其反應(yīng)譜的準(zhǔn)確性就不是很高。所以，人們?yōu)榱舜_切的知道地震的危險(xiǎn)性，都會(huì)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行仔細(xì)考察，這是為了讓建筑結(jié)構(gòu)能夠在較長(zhǎng)周期段了解特征化的地震需求。假設(shè)：（a）根據(jù)建筑物的反應(yīng)，判斷它是是彈性的還是接近彈性的，就需要根據(jù)正常使用水準(zhǔn)評(píng)價(jià)來(lái)完成振型分析；（b）根據(jù)建筑物是否已形成非彈性反應(yīng)，就需要根據(jù)倒塌水準(zhǔn)評(píng)價(jià)來(lái)完成非線性反應(yīng)時(shí)程分析。所以，再設(shè)計(jì)相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)以下情況有所了解： </p

11、><p>　?。?）有很多個(gè)振型都會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)產(chǎn)生影響，而最明顯振型反應(yīng)的出現(xiàn)地也不確定。 </p><p>　?。?）如果想要提出與場(chǎng)地相關(guān)的反應(yīng)譜，那首先就要對(duì)場(chǎng)地的構(gòu)造環(huán)境有一定的了解； </p><p>　?。?）為了達(dá)到更高的要求，建筑結(jié)構(gòu)工程師在選擇和建筑物高度、結(jié)構(gòu)形式相同的阻尼水準(zhǔn)時(shí)，必須做到謹(jǐn)慎； </p><p>　

12、?。?）幾何平均值譜需求具有不確定性，可能會(huì)小于最大值譜需求，也可能會(huì)大于最小值譜需求； </p><p>　?。?）源效應(yīng)具有不確定性，長(zhǎng)周期段的譜需求如發(fā)生變化，可能由它造成。 </p><p>　　3.2 建筑結(jié)構(gòu)的反應(yīng) </p><p>　　一般來(lái)說，如果建筑設(shè)計(jì)是建在較軟土層上，而且還具有一定的深埋實(shí)體基礎(chǔ)，那么就會(huì)產(chǎn)生不一樣的問題，那就是當(dāng)知道地震動(dòng)在地

13、基層中因?yàn)樯疃榷a(chǎn)生的變化規(guī)律后，那就需要了解哪種地震動(dòng)在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)才更加合適。這也被稱為基礎(chǔ)地震動(dòng)，這種地震動(dòng)和自由場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)是完全不同的，這里所說的自由場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)是通過地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)所預(yù)測(cè)到的。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí)，還要對(duì)基礎(chǔ)下土壤液化的可能性、邊坡的穩(wěn)定性和其他地震地質(zhì)危險(xiǎn)有一定的了解。為了有效的確定地震地面運(yùn)動(dòng)，還應(yīng)該對(duì)建筑物所在地點(diǎn)有所考慮，在此基礎(chǔ)上，還要了解它和震源斷裂的位置關(guān)系、所在地區(qū)的地質(zhì)特征和所選地震區(qū)的危

14、險(xiǎn)性。通過分析，就可以得出一條風(fēng)險(xiǎn)反應(yīng)譜，這個(gè)反應(yīng)譜對(duì)不同周期和不同危險(xiǎn)性水準(zhǔn)下的線性譜加速度值都有一定的反應(yīng)，所以也就可以知道地震對(duì)該建筑物的地震危險(xiǎn)性起的作用。 </p><p>　　4、建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用 </p><p>　　雖然人們對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法還不成熟,但是它的思想確已經(jīng)被人們廣泛應(yīng)用。雖然傳統(tǒng)基于力的抗震性能設(shè)計(jì)方法仍存在很多不足之處，但是它已經(jīng)和現(xiàn)

15、行抗震設(shè)計(jì)方法較為接近，而且它還在在現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上加了很多結(jié)構(gòu)性能的驗(yàn)算[3]。例如，現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)方法在驗(yàn)算時(shí)，只在小震作用下進(jìn)行，而基于性能的抗震設(shè)計(jì)要在中震的作用下才能驗(yàn)算。中震作用時(shí)還要讓力作為參量，這是為了能夠描述結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)。例如，表1就對(duì)天津于家堡金融區(qū)的四幢建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。 </p><p>　　表1基于性能抗震設(shè)計(jì)方法在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 </p>

16、<p><b>　　5、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)在工程結(jié)構(gòu)中得到初步應(yīng)用，并且在未來(lái)的日子里，還會(huì)對(duì)其進(jìn)行不斷的發(fā)展和改善。對(duì)于建筑工程來(lái)說，力、位移、速度、加速度、能量和損傷都可以對(duì)結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)的參量產(chǎn)生一定的影響，從而了解基于性能抗震設(shè)計(jì)的要求?；谛阅芸拐鹪O(shè)計(jì)理念的提出,讓研究和設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中地震研究更加注重起來(lái)，這也

17、是我國(guó)未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)[2]。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1]王亞勇.我國(guó)2000年抗震設(shè)計(jì)模式規(guī)范展望[J].建筑結(jié)構(gòu),2009,(6) </p><p>　　[2]張新培.抗震結(jié)構(gòu)變形能力可靠度的時(shí)程分析方法[J].工程力學(xué), 2010,(4) </p><p>