抗震設(shè)計(jì)方法
前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇抗震設(shè)計(jì)方法范文，相信會(huì)為您的寫作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
抗震設(shè)計(jì)方法范文第1篇
關(guān)鍵詞：斜張橋 抗震 技術(shù) 設(shè)計(jì)
0 引言
斜張橋也稱斜拉橋。用錨在塔上的多根斜向鋼纜索吊住主梁的橋。斜張橋是第二次世界大戰(zhàn)以后新發(fā)展起來(lái)的重要橋梁之一，因主梁為纜索多點(diǎn)懸吊，內(nèi)力小，建筑高度低，施工方便，跨越能力大，現(xiàn)跨度已建到465米。可用于公路橋、鐵路橋、城市橋、人行橋以及管造橋等。同時(shí)，現(xiàn)代斜張橋的抗震問(wèn)題已受到關(guān)注，美國(guó)1978年建成的帕斯卡-開(kāi)訥維克(Pasco-Kenewick)預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋位于強(qiáng)震區(qū)，它是典型的三跨斜張橋。主梁在塔柱位置，無(wú)豎向支承，僅有側(cè)向約束，錨固墩上，一端為固定支座，另一端設(shè)置伸縮縫。當(dāng)遭遇超過(guò)抗震設(shè)計(jì)要求的縱向地面加速度的強(qiáng)烈地震時(shí)，設(shè)在固定支座上的鋼桿就被剪斷，此時(shí)主梁僅由拉索懸掛于塔上，在地震荷載作用下，主梁呈縱向懸浮狀，在懸浮過(guò)程中消耗了能量，加大了振動(dòng)周期，減小了結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，這就是現(xiàn)在應(yīng)用十分廣泛的“懸浮體系”。它的減震作用是明顯的，但結(jié)構(gòu)的縱向位移也是相當(dāng)可觀的。這種設(shè)計(jì)構(gòu)思很快被世界各國(guó)橋梁工程師接受，在我國(guó)地震地區(qū)大部分斜張橋都設(shè)計(jì)為懸浮體系。
1 橋梁抗震設(shè)計(jì)的總體思想
在以上各國(guó)的抗震規(guī)范中，其共同點(diǎn)是在強(qiáng)震情況下不容許出現(xiàn)坍塌，但一定程度的損壞是可以接受的，即我們所說(shuō)的“大震不倒，中震可修”，AASHTO規(guī)范中定義了可接受的破壞程度，即指柱子中的撓曲屈服(沒(méi)有剪力破壞)，而且此破壞必須是可以檢測(cè)及修復(fù)的(在地面及水平線以上)，所有其它的破壞(指基礎(chǔ)、橋臺(tái)、剪力鍵、連接構(gòu)造、支座、上部結(jié)構(gòu)的梁及橋面板的破壞)都是不能接受的。這一定義被其它規(guī)范廣泛采用，尤其在撓曲破壞的類型方面。然而一些規(guī)范放松了對(duì)位置的要求，特別是容許在樁身、樁排架、橋臺(tái)臺(tái)背翼墻處的屈服。對(duì)強(qiáng)震的定義，即使在AASHTO規(guī)范中都很模糊，但一般認(rèn)為是475年一遇的地震可稱為強(qiáng)震。在頻繁出現(xiàn)但規(guī)模小得多的情況下，要求橋梁基本上保持彈性運(yùn)營(yíng)狀態(tài)(無(wú)破壞)，對(duì)于這種狀態(tài)沒(méi)有特別的校核規(guī)定。
我國(guó)現(xiàn)行的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范還很不完善，無(wú)論是鐵路橋或公路橋，還是采用基于強(qiáng)度設(shè)防基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)方法，即根據(jù)折減后的彈性地震反應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，而結(jié)構(gòu)的延性要求沒(méi)有明確規(guī)定，僅從墩柱的箍筋配筋率及構(gòu)造方面提出要求，以保證結(jié)構(gòu)的延性。因此對(duì)我國(guó)現(xiàn)行震規(guī)進(jìn)行修訂和補(bǔ)充，使其提高到一個(gè)新的先進(jìn)水平已是刻不容緩。90年代初在上海南浦大橋的抗震設(shè)計(jì)中，首次提出了二水平的抗震設(shè)計(jì)方法。之后，用同樣方法先后對(duì)20余座大橋、城市立交橋和城市高架橋進(jìn)行了抗震研究，20余年來(lái)積累了很多科研成果，對(duì)橋梁抗震的設(shè)計(jì)思想也日趨成熟。在此基礎(chǔ)上于1998年開(kāi)始，范立礎(chǔ)教授將正式主持“城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范”的制訂工作。
減震和隔震設(shè)計(jì)思想是利用材料或裝置的耗能性能，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的，是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。近年來(lái)世界各國(guó)在結(jié)構(gòu)的減隔震設(shè)計(jì)方面也做了很多研究，如彈性支座隔震體系是目前能采用的最簡(jiǎn)單的隔震方法，其中普通板式橡膠支座構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，已在橋梁上廣泛應(yīng)用，法國(guó)跨度320m的伯勞東納(Brotonne)預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋的兩個(gè)塔墩頂上各用了12塊橡膠支座，該橋已通車20年，使用情況良好。
2 斜張橋梁抗震設(shè)計(jì)方法
常用的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法有震度法和動(dòng)態(tài)分析法兩種，動(dòng)態(tài)分析法中又包括反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法。
動(dòng)態(tài)分析法比震度法有了較大的改進(jìn)，它同時(shí)考慮了地面運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。其中反應(yīng)譜方法中一個(gè)重要概念是動(dòng)力放大系數(shù)，或稱標(biāo)準(zhǔn)化反應(yīng)譜。其定義為：β(ω，ξ)=|U+Ug|max/Ug，max
式中，右端項(xiàng)的分子為單質(zhì)點(diǎn)體系動(dòng)力反應(yīng)的絕對(duì)加速度反應(yīng)，分母為地面加速度反應(yīng)的峰值。
應(yīng)用反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，首先要計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和各階振型參與系數(shù)，然后按各階振型對(duì)某項(xiàng)反應(yīng)的貢獻(xiàn)程度進(jìn)行線性疊加，得到這項(xiàng)反應(yīng)的最大值。我國(guó)“震規(guī)”中的驗(yàn)算方法就是建立在反應(yīng)譜理論的基礎(chǔ)上的，但反應(yīng)譜理論在大跨度橋梁抗震驗(yàn)算上的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，如“震規(guī)”中加速度反應(yīng)譜，或橋址場(chǎng)地設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜的適用范圍大都在5s以內(nèi)，而大跨度橋梁是長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)，它們的基本周期大都大于5s，在長(zhǎng)周期范圍動(dòng)力放大系數(shù)β的取值對(duì)大跨度橋梁的地震反應(yīng)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。項(xiàng)海帆教授早在八十年代初就對(duì)公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的反應(yīng)譜提出了長(zhǎng)周期部分的修正意見(jiàn)，王君杰副教授也提出了“長(zhǎng)周期地震反應(yīng)譜的取值和規(guī)范化應(yīng)以強(qiáng)震記錄位移反應(yīng)譜的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為依據(jù)”的觀點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)提出了對(duì)當(dāng)前公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的反應(yīng)譜的長(zhǎng)周期部分的修正和補(bǔ)充方法，增加了表達(dá)長(zhǎng)周期地震反應(yīng)譜特性的參數(shù)；其次大跨度橋梁地震反應(yīng)組合中，如何考慮地震動(dòng)的空間變化也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于大跨度橋梁，地震動(dòng)的空間變化效應(yīng)是不可忽略的。另一個(gè)在大跨度橋梁抗震分析中需要解決的問(wèn)題，就是在多分量地震動(dòng)作用下振型組合問(wèn)題，目前常用的組合方法有SUM法(最大值絕對(duì)值之和法)、SRSS法(最大值平方和的平方根法)、CQC法(基于平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)理論導(dǎo)出的完全二次組合法)等。由于CQC方法計(jì)入了振型間的相關(guān)性，較好地考慮了密集振型間的強(qiáng)耦合性，而大跨度橋梁的動(dòng)力特性具有自振周期長(zhǎng)、頻率密集和阻尼較小的特點(diǎn)，因此CQC方法對(duì)大跨度橋梁的地震反應(yīng)分析更為適用。除此以外，在反應(yīng)譜分析中給出的反應(yīng)值基本上還是彈性反應(yīng)，不能做到真正的非線性分析。總之，反應(yīng)譜方法在大跨度橋梁的方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行粗略的評(píng)估還是可行的，但是對(duì)于重要結(jié)構(gòu)或大跨度橋梁的地震反應(yīng)分析則應(yīng)進(jìn)行專題研究。
抗震設(shè)計(jì)方法范文第2篇
[關(guān)鍵詞]凍土區(qū)；橋梁設(shè)計(jì)；抗震性；破壞形式；
中圖分類號(hào)：U442.5+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）24-0222-01
一、橋梁抗震概念設(shè)計(jì)
抗震概念設(shè)計(jì)是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，正確地解決結(jié)構(gòu)總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。合理抗震設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)指出，強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)重要，并非不重視數(shù)值計(jì)算，而是為了給抗震計(jì)算創(chuàng)造出有利條件，使計(jì)算分析結(jié)果更能反映地震時(shí)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實(shí)際情況。橋梁抗震概念設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系，主要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一般要求進(jìn)行。對(duì)于采用延性抗震概念設(shè)計(jì)的橋梁，還包括延性類型選擇和塑性耗能機(jī)制選擇。而在凍土區(qū)進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)更應(yīng)該充分考慮其在不同季節(jié)所產(chǎn)生的地質(zhì)情況，這樣才能有效提高其抗震性..我國(guó)著名的青藏鐵路，就是在凍土區(qū)修建的，這里的其中的清水河大橋在修建的過(guò)程中就運(yùn)用了科學(xué)的設(shè)計(jì)方法提高其抗震性。
二、橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的主要形式
根據(jù)橋梁過(guò)去的地震破壞情況，除了如液化、斷層等凼地基失效引起的破壞以外，混凝上橋梁最常見(jiàn)的破壞形式有以下四種：
2.1 彎曲破壞
結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過(guò)大的變形導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂，結(jié)構(gòu)失去承載能力。整個(gè)過(guò)程可以用以下四個(gè)階段來(lái)描述：第一、當(dāng)彎矩達(dá)到開(kāi)裂強(qiáng)度時(shí)，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；第二、隨著裂縫的發(fā)展和荷載強(qiáng)度的提高，受拉側(cè)的縱筋達(dá)到屈服強(qiáng)度；第三、隨著變形量的增大，混凝土保護(hù)層脫落、塑性鉸范圍擴(kuò)大；第四、鋼筋壓屈（或拉斷）和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂。
12.2 剪切破壞（彎剪破壞）
在水平地震倚戟作用下，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的剪切力超過(guò)截而剪切強(qiáng)度時(shí)發(fā)生剪切破壞，整個(gè)破壞過(guò)程可以用以下四個(gè)階段來(lái)描述：第一、截血彎矩達(dá)到開(kāi)裂強(qiáng)度時(shí)，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；第二、隨著裂縫的發(fā)展和荷載強(qiáng)度的提高，柱內(nèi)出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；第三、局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導(dǎo)致剪切裂縫進(jìn)一步增長(zhǎng)；第四、發(fā)生脆性的剪切破壞。
2.3 落梁破壞
當(dāng)梁體的水平位移超過(guò)梁端支撐長(zhǎng)度時(shí)發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩（臺(tái)）的相對(duì)位移過(guò)大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對(duì)位移過(guò)大、梁的支撐長(zhǎng)度不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況。
2.4 支座損傷
上部結(jié)構(gòu)的地震慣性力通過(guò)支座傳到下部結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳遞荷載超過(guò)支座設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對(duì)于下部結(jié)構(gòu)而言，支座損傷可以避免上部結(jié)構(gòu)的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。
三、凍土區(qū)橋梁抗震設(shè)計(jì)原則
合理的抗震設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。要達(dá)到這個(gè)要求，就需要設(shè)計(jì)工程師深入了解對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有重要影響的基本因素，并具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造力，而不僅僅是按規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。凍土區(qū)對(duì)橋梁扛著設(shè)計(jì)的影響是非常大的，尤其是圖紙變化最大的夏冬兩季，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須要堅(jiān)持以下原則：
第一、場(chǎng)地選擇。除了根據(jù)地震危險(xiǎn)性分析盡可能選擇比較安全的廠址之外，還要考慮一個(gè)地區(qū)內(nèi)的場(chǎng)地選擇。選擇的原則是：避免地震時(shí)可能發(fā)生地基失效的松軟場(chǎng)地，選擇堅(jiān)硬場(chǎng)地。第二、體系的整體性和規(guī)則性。橋梁的整體性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)被震散掉落，同時(shí)它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。無(wú)論是在平面還是在立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻、對(duì)稱、規(guī)整，避免突然變化。 第三、提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性。橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，因此抗震設(shè)計(jì)要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量為最小，并使結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和延性，以防止不能容忍的破壞。在不增加重量、不改變剛度的前提下，提高總體強(qiáng)度和延性是兩個(gè)有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結(jié)構(gòu)變形；強(qiáng)度與延性則是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個(gè)重要參數(shù)。由于地震動(dòng)可造成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，使其剛度與強(qiáng)度逐漸退化，因此，只重視強(qiáng)度而忽視延性絕對(duì)不是良好的抗震設(shè)計(jì)。第四、能力設(shè)計(jì)原則。能力設(shè)計(jì)思想強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度安全度差異，即在不同構(gòu)件和不同破壞模式（延性破壞和脆性破壞模式）之間確立不同的強(qiáng)度安全度。通過(guò)強(qiáng)度安全度差異，確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性的破壞模式。在我國(guó)以前的建筑抗震設(shè)計(jì)中，普遍采用"強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件"的設(shè)計(jì)思想。第五、多道抗震防線。應(yīng)盡量使橋梁成為具有多道抵抗地震側(cè)向力的體系，則在強(qiáng)地震動(dòng)過(guò)程中，一道防線破壞后尚有第二道防線可以支撐結(jié)構(gòu)，避免倒塌。因此，超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)于同種類型的靜定結(jié)構(gòu)。但相對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)，橋梁在這方面可利用的余地通常并不大。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，凍土層對(duì)橋梁地震反應(yīng)的影響是非常明顯的。與融土情況相比，凍土層的存在可能增大也有可能減少橋墩的地震反應(yīng)。所以，在對(duì)凍土區(qū)進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮到凍土層對(duì)其抗震性所造成的影響，不能按照一般土層的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在季節(jié)性凍土及多年凍土區(qū)，不同季節(jié)時(shí)的橋墩地震反應(yīng)是不同的，如果都按照統(tǒng)一季節(jié)的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，可能是不安全的，應(yīng)該充分結(jié)合夏冬兩個(gè)季節(jié)的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄭孝強(qiáng)，鄒文芳.提高橋梁抗震能力的設(shè)計(jì)方法研究[J].科協(xié)論壇（下半月）. 2009.01：33-35.
[2] 張彬，包寰宇.橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法[J].山西建筑.2009.07：19-21.
抗震設(shè)計(jì)方法范文第3篇
關(guān)鍵詞：建筑；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)
Abstract: The standard aseismatic design buildings in order to achieve the "small earthquakes not bad, the shock of repairable and of the 3-level design goal, design with the small earthquakes and the seismic elastic carrying capacity calculation of the ductility of the combined method of structure. In the current specification for on the seismic design of reinforced concrete structure, based on the analyses of the requirements, and puts forward the seismic design of reinforced concrete structures of the basic method, and finally how to improve the seismic behavior of reinforced concrete structure puts forward some Suggestions.
Key Words: architecture; reinforced concrete structure; seismic; design
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0、引言
地震作為一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，它是由于地殼在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的能量并釋放出來(lái)導(dǎo)致對(duì)地表的破壞的一種地質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)，每年大概要發(fā)生550萬(wàn)次的各種級(jí)別的地震。導(dǎo)致地震發(fā)生的原因主要包括這樣幾種：其一，最多的一種是由于地層深處大塊的巖石由于錯(cuò)動(dòng)、破裂等而導(dǎo)致的構(gòu)造性地震；其二，由于火山爆發(fā)而誘導(dǎo)產(chǎn)生的地震；其三，地下開(kāi)挖的礦井或者是地下巖洞由于塌陷而導(dǎo)致的地震；其四，油田的注水以及水庫(kù)的泄洪等引發(fā)的地震；其五，爆炸或者是地下的核爆炸實(shí)驗(yàn)等導(dǎo)致的地震。地震的發(fā)生將給地表建筑帶來(lái)嚴(yán)重的破壞，為了保證居民的生命與財(cái)產(chǎn)安全，有必要對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以提高建筑的抗震能力，保證人們生命與財(cái)產(chǎn)的安全。
1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范
當(dāng)前，我國(guó)施行的是最新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB50011—2010)，它在對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)定時(shí)，要求：在對(duì)規(guī)范進(jìn)行使用時(shí)，首先要確定規(guī)范所應(yīng)用的有效范圍和條件，之后要進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)計(jì)算與構(gòu)造措施，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)與構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終使之滿足計(jì)算與構(gòu)造的基本要求。總的來(lái)說(shuō)，規(guī)范中要求的就是要采用小震彈性承載能力計(jì)算和抗震的延性結(jié)構(gòu)構(gòu)造相結(jié)合的方式來(lái)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，保證其抗震能力達(dá)到最優(yōu)。
2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法
2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本途徑
我國(guó)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基本途徑以及概念設(shè)計(jì)是建立在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的。它是結(jié)合地震的具體形式以及建筑的抗震設(shè)計(jì)等的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)而形成基本的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)途徑。抗震概念設(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)難和工程經(jīng)驗(yàn)等因素形成的基本設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)理念，最后結(jié)合相關(guān)必要的抗震計(jì)算以及構(gòu)造等措施。通常而言，進(jìn)行抗震的概念設(shè)計(jì)主要做到下面幾點(diǎn)：
一，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該具有科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖以及地震作用力的傳遞路徑。尤其是在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)的布局時(shí)，尤其要避免局部構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的坍塌等問(wèn)題；
二，建筑的外形設(shè)計(jì)必須力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱和規(guī)則，而且要求其質(zhì)量與剛度等的變化要均勻合理；
三，要保證建筑各個(gè)局部受力體之間要有可靠的連接，這樣可以保證地震力能夠進(jìn)行有效的傳遞；
四，對(duì)于建筑中所包含的非結(jié)構(gòu)型構(gòu)件，諸如隔墻、維護(hù)墻要與建筑的結(jié)構(gòu)主體有可靠的連接；
五，整個(gè)建筑的抗震結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保證其支撐系統(tǒng)在受到地震力作用時(shí)能保持良好的穩(wěn)定性。
2.2合理選取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)體系
在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，我們主要采用的結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)以及框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。
其中，框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自身重量輕，適合于要求房屋內(nèi)部空間較大、布置靈活的場(chǎng)合。整體重量的減輕能有效減小地震作用。如果設(shè)計(jì)合理，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能一般較好，能達(dá)到很好的延性。但同時(shí)由于側(cè)向剛度較小，地震時(shí)水平變形較大，易造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。結(jié)構(gòu)較高時(shí)，過(guò)大的水平位移引起的P-效應(yīng)也較大，從而使結(jié)構(gòu)的損傷更為嚴(yán)重，故框架結(jié)構(gòu)的高度不宜過(guò)高。
抗震墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是側(cè)向剛度大，強(qiáng)度高，空間整體性能好。然而，由于墻體多，重量大，地震作用也大，并且內(nèi)部空間的布置和使用不夠靈活。此結(jié)構(gòu)比較適合于住宅、旅館等建筑，因這類建筑墻體較多，分隔較均勻，使承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到較高程度的統(tǒng)一。
而框架-抗震墻結(jié)構(gòu)是將前面兩種結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一種能同時(shí)承受豎向荷載與側(cè)向力的抗震結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)易于形成較大的自由靈活的使用空間，以滿足不同建筑功能的要求；抗震墻則可提供很大的抗側(cè)剛度，以減少結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或側(cè)向地震作用下的側(cè)向位移，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。總而言之，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在一定程度上克服了純框架和純抗震墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，發(fā)揮了各自的長(zhǎng)處，剛度較大，自重較輕，平面布置較靈活，并且結(jié)構(gòu)的變形較均勻。因此，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)具有很寬的適用范圍，在辦公樓、旅館等公共建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。
3、提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的策略
3.1 選擇合適的場(chǎng)地
選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開(kāi)要求；當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采取有效的措施。
3.2 結(jié)構(gòu)平立面布置要均勻、規(guī)則
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。
3.3設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)
延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載力不降低或基本不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。當(dāng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)時(shí)，由于塑性變形可以耗散地震能量，結(jié)構(gòu)變形雖然會(huì)加大，但結(jié)構(gòu)承受的地震作用不會(huì)很快上升。延性框架的抗震設(shè)計(jì)原則有強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)核心區(qū)、強(qiáng)錨固等，延性抗震墻的抗震設(shè)計(jì)原則有強(qiáng)墻弱梁、強(qiáng)剪弱彎、加強(qiáng)重點(diǎn)部位等等。除上述設(shè)計(jì)原則外，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。可以說(shuō)，從方案、布置、計(jì)算到構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施每個(gè)設(shè)計(jì)步驟
都貫穿了抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
3.4 設(shè)置多道抗震防線
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除了合理選擇結(jié)構(gòu)體系外，還宜設(shè)置多道抗震防線。所謂多道防線，通常指的是：第一，整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來(lái)協(xié)同工作。第二，抗震結(jié)構(gòu)體系具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識(shí)地建立起一系列分布的塑性屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。
3.5 重視薄弱層（部位）及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)
在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震破壞會(huì)影響安全和使用功能，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，可防止附加災(zāi)害，減少損失。
3.6逐步推廣抗震性能化設(shè)計(jì)
建筑的抗震性能化設(shè)計(jì)，立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性。針對(duì)具體工程的需要和可能，可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)，也可以對(duì)某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件，靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)——著重提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011—2010
[2] 李國(guó)強(qiáng)等 《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》[J] 中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[3] 牛瑞富. 對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的探討[J]. 河南科技. 2010-07.
抗震設(shè)計(jì)方法范文第4篇
抗震設(shè)計(jì)思想大體經(jīng)歷了靜力理論分析階段、反應(yīng)譜理論階段以及動(dòng)力理論階段，三個(gè)階段的發(fā)展并沒(méi)有嚴(yán)格的分界點(diǎn)，而是相互聯(lián)系、相互滲透的。靜力理論階段中應(yīng)用的是基于承載力的抗震設(shè)計(jì)方法，它假定在地震作用下的結(jié)構(gòu)是剛性的，建筑物上任一點(diǎn)的加速度都等于地震加速度。這種理論沒(méi)有考慮到結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，設(shè)計(jì)方法比較粗略。
到了1943年，美國(guó)的Biot教授提出了彈性反應(yīng)譜的概念，反應(yīng)譜是指按地震波作用在單質(zhì)點(diǎn)體系上時(shí)，求得的位移、速度或加速度等反應(yīng)的最大值與單質(zhì)點(diǎn)體系自振周期間的關(guān)系。反應(yīng)譜理論考慮了自振周期、振型和阻尼等動(dòng)力特性以及共振效應(yīng)，考慮到了結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形。至今它仍然是各國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)地震作用取值的基礎(chǔ)。動(dòng)力法把地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，將建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，選擇能反映地震和場(chǎng)地環(huán)境以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求的地震加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸人，計(jì)算出每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)。鑒于其優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)抗震規(guī)范[lj規(guī)定在計(jì)算結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下的彈塑性變形時(shí)可采用此方法。
新的抗震理論是基于對(duì)現(xiàn)有地震資料的總結(jié)的基礎(chǔ)上提出的。1989年美國(guó)發(fā)生的I碑omaPrieta地震和臺(tái)灣的集集地震等給人類帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)災(zāi)難。這促使理論界和工程界對(duì)現(xiàn)行理論進(jìn)行了反思。上世紀(jì)90年代初，由美國(guó)學(xué)者閉率先提出了基于位移的抗震設(shè)計(jì)理論，這種理論最早應(yīng)用于橋梁設(shè)計(jì)中，并取得了一定的成果。此后，美國(guó)加州工程師協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)以報(bào)告的形式提出了PBSI)的設(shè)計(jì)思想和相關(guān)的建議。我國(guó)學(xué)者對(duì)基于功能的設(shè)計(jì)理論也進(jìn)行了深人研究。同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)等院校的學(xué)者取得了一定的成績(jī)[5，們，為PBSD的推廣和發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。
2PBSD的特點(diǎn)
目前，世界各國(guó)主要采用兩水準(zhǔn)或是三水準(zhǔn)設(shè)防的設(shè)計(jì)思想，不同的是各國(guó)在對(duì)結(jié)構(gòu)彈塑性的考慮上根據(jù)各國(guó)的實(shí)際情況對(duì)彈性反應(yīng)譜的折減有所不同。
3甚于結(jié)構(gòu)性能的抗越設(shè)計(jì)理論的主要內(nèi)容
基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計(jì)理論的主要內(nèi)容應(yīng)包括確定地震設(shè)防水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)、結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)方法等方面。
3.1地震設(shè)防水準(zhǔn)
地震設(shè)防水準(zhǔn)是指工程設(shè)計(jì)中如何根據(jù)客觀的設(shè)防環(huán)境和已定的設(shè)防目標(biāo)，并考慮具體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定采用多大的設(shè)防參數(shù)。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范采用“三水準(zhǔn)”的地震設(shè)防水準(zhǔn)。它的問(wèn)題在于雖然考慮了基于性能理論中的多級(jí)設(shè)防水準(zhǔn)，但是由于第一和第二水準(zhǔn)的重現(xiàn)期和超越概率相差很大，那么在處于二者中間的重現(xiàn)期和超越概率的房屋設(shè)計(jì)就變得不經(jīng)濟(jì)或者是不安全。美國(guó)加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)的放眼二十一世紀(jì)委員會(huì)建議采用新的地震設(shè)防水準(zhǔn)[2〕。
3.2結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)
結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)是指結(jié)構(gòu)在特定的某一級(jí)地震設(shè)防水準(zhǔn)下預(yù)期損傷的最大程度。2004年，我國(guó)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者在積累總結(jié)以往世界各國(guó)的大震經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參考了相關(guān)外國(guó)文獻(xiàn)，結(jié)合本國(guó)的實(shí)際情況，編寫了《建筑工程抗震設(shè)計(jì)性態(tài)通則(試用)廣〕。《通則》對(duì)結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)提出了新的建議，這表明我國(guó)在考慮結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)上從原來(lái)的定性考慮逐漸向定量考慮過(guò)渡，其發(fā)展的方向?qū)⒅饾u與國(guó)際接軌。但是，該《通則》所建議采用的結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)仍然沒(méi)有對(duì)結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件的具體力學(xué)指標(biāo)以及具體設(shè)備的運(yùn)行情況給出明確的說(shuō)明，只給出了一般性的建議。按照美國(guó)聯(lián)邦緊急救援署提供的資料建議，基于性能的抗震研究可以采用四個(gè)性能水準(zhǔn):水準(zhǔn)1基本完好:無(wú)永久側(cè)移;結(jié)構(gòu)基本保持原有強(qiáng)度和剛度;結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本不損壞。所有重要設(shè)備仍正常工作。水準(zhǔn)2，輕微破壞:無(wú)永久側(cè)移;結(jié)構(gòu)基本保持原有強(qiáng)度和剛度;結(jié)構(gòu)構(gòu)件與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件有輕微破壞。電梯能夠重新啟動(dòng)，防火措施得力。水準(zhǔn)3，生命安全:所有樓層都有殘留強(qiáng)度和剛度;承受重力荷載的構(gòu)件仍起作用;不發(fā)生墻體平面外失效或女兒墻倒塌;有永久側(cè)移。隔墻破壞，建筑修復(fù)費(fèi)用可能很高。水準(zhǔn)4，不倒塌:幾乎沒(méi)有殘留剛度和強(qiáng)度;但承受荷載的柱子和墻體仍起作用;有大的永久側(cè)移。每個(gè)性能水準(zhǔn)都對(duì)應(yīng)了具體的控制指標(biāo)，如:結(jié)構(gòu)的側(cè)移、剛度、強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷情況，設(shè)備的運(yùn)行情況[4J。
3.3結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)
結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)是針對(duì)某一級(jí)地震設(shè)防水準(zhǔn)而期望建筑物能夠達(dá)到的性能水準(zhǔn)或等級(jí)。性能目標(biāo)的建立需要綜合考慮人員居住情況、場(chǎng)地效應(yīng)、結(jié)構(gòu)功能與重要性、投資與效益、震后損失與恢復(fù)重建、潛在的歷史或文化價(jià)值、社會(huì)效益，社會(huì)公眾的反應(yīng)以及業(yè)主的承受能力。它是抗震設(shè)防水準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的綜合反應(yīng)。加州工程師協(xié)會(huì)的VisionZo00報(bào)告建議將結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)劃分為3個(gè)等級(jí)(基本目標(biāo)、重要目標(biāo)、最高目標(biāo))[2〕。
3.4基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法
基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法自提出以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外都受到廣泛重視和研究。但是怎樣把基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想合理并且簡(jiǎn)單有效地應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，目前尚無(wú)統(tǒng)一方法和標(biāo)準(zhǔn)。目前，基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法主要有承載力設(shè)計(jì)方法、基于位移的抗展設(shè)計(jì)方法、能量設(shè)計(jì)法。
當(dāng)前，基于承載力的設(shè)計(jì)方法被世界各國(guó)規(guī)范所采用。以我國(guó)為例，它的設(shè)計(jì)思想是:第一階段:對(duì)于一般結(jié)構(gòu)在中、小地震作用下采用彈性計(jì)算方法，可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況采用底部剪力法或者是振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算地展力，并與其他荷載通過(guò)分項(xiàng)系數(shù)法進(jìn)行組合，計(jì)算截面的承載力和構(gòu)件的配筋，對(duì)于較高的建筑物還要控制其側(cè)向變形。第二階段:對(duì)于有特殊要求的結(jié)構(gòu)采用彈塑性計(jì)算方法。可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法、靜力彈塑性分析法或者是彈塑性時(shí)程分析方法，驗(yàn)算其基本烈度相對(duì)應(yīng)的罕遇烈度地展作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性層間變形是否滿足規(guī)范要求，防止機(jī)構(gòu)由于薄弱部位產(chǎn)生的彈塑性變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞甚至引起房屋倒塌。
基于位移的設(shè)計(jì)方法是基于性能設(shè)計(jì)理論推薦的配套設(shè)計(jì)方法。它以位移為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，以層間位移或者其他變形作為抗震設(shè)計(jì)的控制因素，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)和配筋，這與傳統(tǒng)的基于承載力的設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)順序和控制因素的選取上有很大的區(qū)別，這也說(shuō)明了該方法的出發(fā)點(diǎn)更接近于地震作用下結(jié)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。能量法最初是由Housner于上世紀(jì)50年代末提出。它的基本假設(shè)是:結(jié)構(gòu)的總體破壞是由于地展輸人的總能量造成的，結(jié)構(gòu)及內(nèi)部設(shè)施的破壞程度是由地展輸人的能量和結(jié)構(gòu)消耗的能量共同決定的。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠直接估計(jì)結(jié)構(gòu)的破損狀態(tài)，但是由于在參數(shù)的選取、能量的計(jì)算方法等方面沒(méi)有一個(gè)確定的、合理的標(biāo)準(zhǔn)，所以這種方法還有待深人的研究。
4結(jié)束語(yǔ)
PBSD的出現(xiàn)是世界抗展史上一個(gè)新的里程碑，它真正達(dá)到了多級(jí)設(shè)防目標(biāo)并考慮了具體量化的設(shè)防水準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)方法更加貼近于結(jié)構(gòu)在地震作用下的真實(shí)表現(xiàn)，可以滿足社會(huì)、業(yè)主等不同需求，為理論界和工程界提供了一種新的研究和設(shè)計(jì)理念。當(dāng)前，各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者對(duì)PBSD的研究都沒(méi)有完全脫離現(xiàn)有規(guī)范而單純做PBSD的研究，這是因?yàn)?
(1)現(xiàn)有理論本身考慮了基于性能的設(shè)計(jì)。
(2)現(xiàn)有理論建立在大量的地震觀測(cè)記錄的基礎(chǔ)上，貼近于工程實(shí)際。
抗震設(shè)計(jì)方法范文第5篇
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；發(fā)展與展望
引言
就目前而言，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)可以用不同的變量來(lái)體現(xiàn)，具體在抗震設(shè)計(jì)過(guò)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。依據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)變量的不同對(duì)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。
一、分析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法
1.1 基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
基于承載力的抗震設(shè)計(jì)，建立在靜力分析理論之上，以慣性力的形式來(lái)反映地震作用，并按彈性方法來(lái)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(lái)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(duì)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(duì)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(duì)每個(gè)地區(qū)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果按475 年重現(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(duì)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(jiǎn)化后得到的。加速度反應(yīng)譜是確定的地面運(yùn)動(dòng)通過(guò)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50 年代中期開(kāi)始廣泛應(yīng)用，經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)展較之其他抗震設(shè)計(jì)方法相對(duì)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(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對(duì)反應(yīng)譜長(zhǎng)周期的研究也逐漸開(kāi)展。考慮到現(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(chǎng)地影響、強(qiáng)震觀測(cè)改進(jìn)及結(jié)構(gòu)時(shí)程分析對(duì)加速度反應(yīng)譜的長(zhǎng)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(duì)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(wèn)題也展開(kāi)了更廣泛的研究：如把R −μ 關(guān)系與周期T聯(lián)系起來(lái)，全面考慮震級(jí)、震中距和場(chǎng)地條件以及滯回性能的分析結(jié)果，提出針對(duì)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。考慮結(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(duì)R −μ 規(guī)律的定量影響程度。
1.2 基于能量的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
1.2.1 基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法概述
基于能量的抗震設(shè)計(jì)理論是從能量的角度考慮地震地面運(yùn)動(dòng)對(duì)于結(jié)構(gòu)的作用，概念明確，能夠較好的反映地震動(dòng)強(qiáng)度、頻譜、持時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)破壞的綜合影響，從輸入能量和耗散能量的角度捕捉到結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的非彈性變形歷程。由于能量分析的復(fù)雜性，基于能量的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法還處在理論研究階段，能實(shí)際運(yùn)用到工程設(shè)計(jì)中的能量設(shè)計(jì)法至今還未完整的建立起來(lái)。能量概念和破壞模型一直是抗震研究中的兩個(gè)論題，特別是目前基于性能的抗震設(shè)計(jì)思路的提出，又對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的耗能能力及性能的研究提出了新的要求。基于能量抗震設(shè)計(jì)方法能夠考慮結(jié)構(gòu)滯形對(duì)結(jié)構(gòu)破壞影響的這一特點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念很有意義，因此基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念的進(jìn)一步發(fā)展非常重要，成為了改進(jìn)傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法的重要發(fā)展方向。
1.3 基于損傷的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
1.3.1 基于損傷的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法概述
近年來(lái)地震害經(jīng)驗(yàn)和各國(guó)學(xué)者的研究表明：由于地震是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且地震動(dòng)持時(shí)一般較短，因此地震作用下的損傷不僅與最大變形有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)的低周疲勞效應(yīng)所造成的累積損傷有關(guān)。用能夠反映結(jié)構(gòu)的變形和累積損傷效應(yīng)的損傷性能參數(shù)可以更好地描述結(jié)構(gòu)的非彈性性能，通過(guò)選取適當(dāng)?shù)牡卣饟p傷模型、按照結(jié)構(gòu)在未來(lái)地震作用下的損傷允許值來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)合理，由此產(chǎn)生了基于損傷性能的抗震設(shè)計(jì)思想。
由于損傷指數(shù)的計(jì)算以結(jié)構(gòu)累積滯回耗能的計(jì)算為基礎(chǔ)，而累積滯回耗能計(jì)算正是結(jié)構(gòu)能量分析中的重點(diǎn)，所以也可以將基于損傷的設(shè)計(jì)方法視為能量法結(jié)合了性能設(shè)計(jì)思想的延伸應(yīng)用方法。基于損傷的抗震設(shè)計(jì)就是反映結(jié)構(gòu)損傷程度的損傷指數(shù)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，選取適當(dāng)?shù)牡卣饟p傷模型計(jì)算出結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)，驗(yàn)算其是否滿足預(yù)定的損傷性能目標(biāo)。
1.3.2 基于損傷的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與研究趨勢(shì)
采用基于地震損傷理論的損傷指數(shù)能夠定量的描述結(jié)構(gòu)在地震作用下的倒塌破壞情況，而且損傷指數(shù)物理意義明確。結(jié)構(gòu)損傷的“三水準(zhǔn)”性能目標(biāo)反映了抗震設(shè)防水準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)功能失效與倒塌限值，區(qū)別了不同重要性結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)抗震的功能要求。而且在基于損傷的抗震設(shè)計(jì)中用到等效位移延性系數(shù)，可以不需了解結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用的時(shí)程反應(yīng)而考慮結(jié)構(gòu)往復(fù)彈塑性變形和累積耗能的影響。并從設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就引入損傷指標(biāo)，使損傷指標(biāo)在設(shè)計(jì)過(guò)程中真正起到控制作用，體現(xiàn)了其方法上的先進(jìn)性。由于結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理較為復(fù)雜，許多問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決，如結(jié)構(gòu)的非彈性變形和積累滯回耗能指標(biāo)確定和計(jì)算，損傷指數(shù)計(jì)算的進(jìn)一步簡(jiǎn)化、準(zhǔn)確化，結(jié)構(gòu)損傷模型與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、延性等設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系分析，結(jié)構(gòu)損傷譜的確定等。因此，盡管基于損傷的抗震設(shè)計(jì)方法在理論上有其合理之處，但直接采用損傷指標(biāo)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)并不易為廣大工程設(shè)計(jì)人員采用。
1.4 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
1.4.1 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述
根據(jù)設(shè)計(jì)思路的不同，基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)大致可分為三種方法：按延性系數(shù)設(shè)計(jì)方法、能力譜法、直接基于位移的設(shè)計(jì)方法。他們之間的差別在于：直接位移法和控制延性方法是依據(jù)位移目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，而能力譜法則更多的是一種位移驗(yàn)算方法。
1.4.2 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題
① 按延性要求設(shè)計(jì)的方法、能力譜法和直接基于位移的方法都是用靜力方法去解決在地震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，沒(méi)有考慮諸如地震持續(xù)時(shí)間、結(jié)構(gòu)往復(fù)彈塑性變形和累積耗能等因素的影響。
② 更深入地研究表征結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)的破損指標(biāo)與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系，有可能為確定結(jié)構(gòu)的目標(biāo)位移提供更完善和簡(jiǎn)便的方法。
③ 對(duì)能夠應(yīng)用于實(shí)際工程抗震設(shè)計(jì)的位移反應(yīng)譜尤其是彈塑性位移反應(yīng)譜的研究還有大量工作要做。
④ 基于位移的抗震設(shè)計(jì)中采用的靜力彈塑性分析方法存在著如何選取合適的水平力分布模式和位移分布模式等問(wèn)題。
1.5基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
1.5.1 基于性能的抗震設(shè)計(jì)概念
美國(guó)SEAOC 組織對(duì)基于性能抗震設(shè)計(jì)的描述是“性能設(shè)計(jì)應(yīng)該是選擇一定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式、合理的規(guī)劃和結(jié)構(gòu)比例，保證建筑物的結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，控制建造質(zhì)量和長(zhǎng)期維護(hù)水平，使得建筑物在遭受一定水平地震作用下，結(jié)構(gòu)的破壞不超過(guò)一個(gè)特定的極限狀態(tài)”。ATC 組織對(duì)基于性能抗震設(shè)計(jì)的描述為“基于性能抗震設(shè)計(jì)是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由一系列可以取得的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)來(lái)表示，主要針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)并且采用基于能力的設(shè)計(jì)原理”。FEMA 對(duì)基于性能抗震設(shè)計(jì)的描述為“基于不同強(qiáng)度地震作用，得出不同的性能目標(biāo)。
1.5.2 基于結(jié)構(gòu)性能抗震設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景
基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計(jì)理論尚不成熟，要廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)還存在一定的困難，尚需對(duì)以下問(wèn)題展開(kāi)研究：
① 在地震危險(xiǎn)性方面，要實(shí)現(xiàn)由烈度向地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃的過(guò)渡，按重現(xiàn)期或超越概率重新定義地震危險(xiǎn)性水平。
② 在結(jié)構(gòu)性能方面，以結(jié)構(gòu)性能為基礎(chǔ)提出抗震設(shè)防水準(zhǔn)，定義不同結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)。對(duì)于結(jié)構(gòu)“不壞”、“可修”、“不倒”等模糊的定義，采用量化數(shù)據(jù)或具體化的定性數(shù)據(jù)來(lái)描述，例如對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的數(shù)量和程度等。
③ 研究和建立結(jié)構(gòu)功能失效標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)破壞標(biāo)準(zhǔn)，將目前的以分項(xiàng)系數(shù)表述的極限狀態(tài)表達(dá)式過(guò)渡到以可靠度指標(biāo)來(lái)描述。
基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計(jì)理論是以結(jié)構(gòu)抗震性能分析為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)理念上的一次變革，涉及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和發(fā)展具有重大意義。利用該理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，可充分發(fā)揮工程師的主動(dòng)性，滿足人們對(duì)結(jié)構(gòu)性能的不同要求。從各國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂動(dòng)向來(lái)看，可以說(shuō)基于性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是21 世紀(jì)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的趨勢(shì)。
二、比較結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)方法
2.1 抗震抗震性能水平
結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)表示結(jié)構(gòu)在特定的某一地震設(shè)計(jì)水準(zhǔn)下預(yù)期破壞的最大程度，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞以及因它們破壞引起的后果，主要用結(jié)構(gòu)易損性、結(jié)構(gòu)功能性和人員安全性來(lái)表達(dá)。對(duì)于不同等級(jí)的抗震性能，都應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)體系、豎向和橫向承載構(gòu)件、結(jié)構(gòu)變形、設(shè)備與裝修、修復(fù)使用等方面加以定義，應(yīng)該表達(dá)為量化指標(biāo)，以便工程設(shè)計(jì)和評(píng)估。我國(guó)規(guī)范中的提法“不壞”、“可修”、“不倒”其實(shí)就是對(duì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能水平的描述，具體敘述為“小震”對(duì)應(yīng)一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用水平；“中震”對(duì)應(yīng)可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；“大震”對(duì)應(yīng)不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。這一提法已經(jīng)包含了一定的性能設(shè)計(jì)思想，只是對(duì)性能水平的描述比較模糊，水平之間的界定不明確，在實(shí)際設(shè)計(jì)中很難實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)性能的有效控制。
2.2 結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)
結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)是指建筑物在各設(shè)計(jì)地震水準(zhǔn)下期望達(dá)到的相應(yīng)性態(tài)水準(zhǔn)集合，應(yīng)依據(jù)建筑物的重要性分類，結(jié)合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)因素和業(yè)主意愿綜合確定。三級(jí)性能目標(biāo)與按重要性劃分的三類建筑一一對(duì)應(yīng)，取每級(jí)地震作用水準(zhǔn)下的最低性能要求組合作為該類結(jié)構(gòu)的規(guī)定最低性能水準(zhǔn)目標(biāo)。并且設(shè)計(jì)師也可以根據(jù)實(shí)際情況和業(yè)主要求提高目標(biāo)性能水平進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)地震作用水準(zhǔn)上選擇更高的性能目標(biāo)，雖然在一定程度上會(huì)提高建筑造價(jià)，卻能減免以后可能會(huì)產(chǎn)生的損失。這種性能目標(biāo)的制定方式充分體現(xiàn)了基于性能抗震設(shè)計(jì)的自主性和靈活性。
2.3 兩種方法的設(shè)計(jì)過(guò)程
建筑結(jié)構(gòu)基于性能要求的抗震設(shè)計(jì)多了以下幾個(gè)步驟：性能目標(biāo)的確定、抗震措施與計(jì)算分析方法的選擇及目標(biāo)評(píng)價(jià)等。性能目標(biāo)的確定因素中多了業(yè)主決策和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件分級(jí)性能水準(zhǔn)。選擇抗震設(shè)計(jì)（分析）方法也是基于承載力力的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中所沒(méi)有的，通過(guò)不同的抗震性能水準(zhǔn)量化數(shù)值對(duì)應(yīng)了不同的結(jié)構(gòu)反應(yīng)參數(shù)和抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，因此可以選擇基于不同的結(jié)構(gòu)反應(yīng)參數(shù)的抗震分析方法。并且在設(shè)計(jì)完成后，基于承載力的抗震設(shè)計(jì)只對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行層間位移驗(yàn)算是否滿足限值，而性能設(shè)計(jì)則需要對(duì)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)性能水平進(jìn)行全方位的檢驗(yàn)和評(píng)估。
2.4 抗震措施比較
現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件截面的抗震構(gòu)造措施，主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和重要性、房屋高度、地震烈度、場(chǎng)地類別等因素確定，是對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)的宏觀定性控制，而不是對(duì)具體的結(jié)構(gòu)性能和震害損失的定量描述。設(shè)計(jì)人員只需要按照規(guī)范采取對(duì)應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，而在采取了這些措施以后結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的性能狀態(tài)具體如何，設(shè)計(jì)人員并不能準(zhǔn)確把握。這種做法的經(jīng)濟(jì)性和合理性都不足。基于性能的抗震設(shè)計(jì)是把結(jié)構(gòu)在一定強(qiáng)度地震作用下的變形需求與抗震措施對(duì)應(yīng)了起來(lái)，通過(guò)對(duì)構(gòu)件截面進(jìn)行變形能力設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)具備與預(yù)期性能水平相符的變形和耗能能力，從而達(dá)到目標(biāo)性能水平。這樣使得結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)要求與抗震措施聯(lián)系起來(lái)，是一種具體對(duì)應(yīng)的定量的抗震措施。由于通過(guò)設(shè)計(jì)人員主動(dòng)選擇抗震措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的抗震性能，因此對(duì)結(jié)構(gòu)在未來(lái)地震時(shí)的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程比較清楚。這樣制定抗震措施成為性能設(shè)計(jì)的重要組成部分，需要在設(shè)計(jì)的一開(kāi)始確定性能目標(biāo)時(shí)就考慮進(jìn)去。
三、展望
抗震設(shè)計(jì)方法理論是一個(gè)非常龐大和復(fù)雜的課題，涉及面非常廣泛，本文對(duì)這一理論的研究由于時(shí)間和能力的有限還不夠深入和細(xì)致。在未來(lái)的研究中，還有許多方面需要進(jìn)一步的探討：
① 在對(duì)不同抗震設(shè)計(jì)方法里設(shè)計(jì)地震作用水準(zhǔn)的確定和劃分的進(jìn)行比較時(shí)還應(yīng)該對(duì)其所采用的地震危險(xiǎn)性分析方法和地震動(dòng)參數(shù)分區(qū)劃分情況等方面進(jìn)行分析和比較。
