基于性能的结构抗震设计的基于性能的抗震设计研究概况

如题所述

第1个回答  2016-06-02

自基于结构性能的抗震设计理论提出以来,建立以结构功能评价为理论基础的结构设计体系是近几年美国、日本和新西兰等国家的研究课题。美国加利福尼亚结构工程师学会于1992年成立放眼21世纪委员会(Vision2000Con注幻nltteeSEAOC)。该委员会的目的是建立新的结构性能设计体系的框架,其研究工作得到美国自然科学基金会和加州政府的有力资助。美国联邦紧急救援署(FEMA)和国家自然科学基金会(NSF)还资助开展了一项为期6年的行动计划,对未来的抗震设计进行了多方面的基础性能研究。日本也在多方资助下于1995年开始了为期三年的“新建筑结构体系开发”研究项目,成立了有国内著名学者参加的新建筑构造体系综合委员会,下设性能评价、目标水准和社会机构三个分委员会。为推进和协调这一项目进程,还建立了“新构造体系促进会议”,讨论、规划、协调各方面的工作。英国等欧洲国家和智利等拉美国家也进行这项研究门。目前这项理论研究在我国还处在起步阶段。19%年在中美抗震规范学术讨论会上曾就此理论进行过交流,引起我国学者的关注,就框架和剪力墙结构的变形容许值进行了探讨,还把基于结构性能设计理论引人到结构优化设计领域,提出基于性能的抗震优化设计概念。王亚勇建议中国21世纪的抗震设计应顺应国际发展的趋势,发展适合国情的基于性能设计的结构抗震设计理论。
国内外地震工程界和结构工程学界目前就基于结构性能的抗震设计理论这一课题所进行的主要工作有:
(l)三级结构性能水准:指生命安全水准、结构损伤水准,确保使用功能水准。生命安全水准要求在地震作用下不产生楼层倒塌;结构损伤水准要求保证不发生危及结构安全的损伤;确保使用功能水准要求结构不产生影响建筑功能的变形等。
(2)三级抗震设防水准:相应于三级结构性能水准提出的最高设防水准,在建筑寿命期间遭遇一次地震危险的水准和可能遭受多次地震危险的水准。
(3)结构计算分析方法:对应于三级结构性能水准和抗震设防水准提出的结构计算分析方法和极限状态;弹性解析法及使用极限状态;弹塑解析法及破坏极限状态;等效线性化反应谱解析法及保证结构的使用功能的变形限值等。
(4)结构安全性:根据上面确定的特性参数,估计结构的临界变形、屈服点,确定设备正常使用的地震反应限值。可以采用极限变形或能量作为评估安全性的基准。
到目前为止,通过大量的研究工作取得了一些成果。如对建筑结构确定一组合理的功能水准,对梁、柱等构件弯曲、剪切及轴向变形甚至梁柱节点的塑性功能水准给出数值指标。根据建筑物的重要性和用途确定功能目标。基于结构性能的抗震设计程序沿袭了现行的结构体系设计方法,强调结构位移性状和
非线性弹塑性静力分析。这里介绍基于结构性能设计的“能力谱”法和位移影响系数法。
l)“能力谱”方法
能力谱”方法(CapacitySpeetrumMethod)的最初概念是由Freeman等人在1975年为美国海军
工程项目作简化评估时提出来的l坷,后来经过不断改进。它实质上是通过地震反应谱曲线和结构能力谱曲
线的叠加来评估结构在给定地震作用下的反应特性。这里的反应谱指单自由度弹性体系在给定地震输人下
的加速度反应谱;能力谱曲线是指通过对结构进行Push一over分析,转换得到等效单自由度体系的加速度一位移关系曲线
2)位移影响系数法
此方法用来确定给定结构静力分析的最大期望位移