文档介绍：基于性能的结构抗震设计研究
基于性能的结构抗震设计研究
【摘要】基于性能的抗震设计代表了未来结构抗震设计的方向, 采用“投资—效益”准则下的抗震性能水准的划分、抗震性能目标的确定以及常用的性能抗震设计方法, 将克服基于承载力的抗震设计不能预估结构屈服后的工作性能的缺陷。本文探讨了基于性能的结构抗震设计研究。
【关键词】性能;结构;抗震设计
中图分类号:+8 文献标识码:A 文章编号:
一、基于性能的结构抗震设计的含义
尽管目前基于性能的抗震设计得到国际上广泛的重视与研究,也得到了一些初步的成果。但是对于基于性能的抗震设计,现在还没有一个统一的定义。比较有权威性的是美国SEAOC ,ATC 和FEMA 等组织给出的基于性能设计的描述。其中SEAOC对基于性能抗震设计的描述是“性能设计应该是选择一定的设计标准,恰当的结构形式,合理的规划和结构比例,保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计,控制建造质量和长期维护水平,使得建筑物在遭受一定水平地震作用下,结构的破坏不超过一个特定的极限状态”。ATC 对基于性能抗震设计的描述为“基于性能抗震设计是指结构的设计标准由一系列可以取得的结构性能目标来表示。主要针对混凝土结构并且采用基于能力的设计原理”。FEMA 对基于性能抗震设计的描述为“基于不同强度地震作用,得出不同的性能目标。在分析和设计中采用弹性静力和弹塑性时程分析来得到一系列的性能水平,并且采用建筑物顶点位移来定义结构和非结构构件的性能水平,不同的结构形式采用不同的性能水平”。
二、基于性能的抗震设计理论的特点
基于性能的设计(PBSD)思想最早是由美国的研究者提出,它实际上是对抗震设计多道防线思想的进一步细化,对于不同的设防阶段提出不同的性能水准。性能设计中对结构的倒塌也定义了具体的指标,这些指标包括层间位移角,梁、柱和剪力墙的塑性转角等。该理论不同于目前的设计理念和方法, 但它并不排斥现行的设计理论和经验, 具有以下特点:
(一)采用多级设防目标. 我国现行“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的抗震设防水准, 以保障人们生命安全为一级设防目标, 无法避免大震中巨大的经济损失. 基于性能的抗震设计理论提出了多级目标设计理念, 既要保证生命安全, 又要避免经济损失超过业主和社会的承受能力, 更加注重非结构构件和内部设施的保护, 因此根据投资---效益准则, 引入经济决策机制, 它通过进行费效分析, 在可靠和经济之间选择一种合理的平衡, 以确定最佳抗震设计方案, 达到优化设计的目的;
(二)强调个性设计, 具有更大的自由度. 现行抗震设计需要依照规范按部就班, 缺乏灵活性, 结构设计人员处于被动状态. 基于性能的抗震设计除了满足“共性”外, 更加注重“个性”设计, 增加了业主与设计人员的交流, 根据结构的用途及业主的要求确定结构性能目标后, 设计人员可以选择实现该性能目标的设计方法, 采用相应的构造措施, 既调动了设计人员的积极性, 又有利于新材料的推广应用和新技术的开发. 同时,结构的抗震能力是按选定的抗震功能目标进行设计, 具有可预见性;
(三)基于性能的抗震理论目前还没统一的设计方法, 很多学者提出采用结构层间变形或顶点位移作为性能指标, 它是从传统的以力为基础设计转变成以变形为基础的设计,