建筑结构基于性能抗震设计的探讨.doc

1、1建筑结构基于性能抗震设计的探讨摘要：随着社会经济的发展，工程界对建筑结构基于性能的抗震设计有了更多的关注，对于一般的建筑结构来说，采用基于性能抗震设计的方法，不仅可以提高建筑结构的牢固性，还能有效避免抗震安全隐患，在此基础上，还能促进建筑结构的技术发展。建筑结构基于性能抗震设计的方法多种多样，这就需要相关人员对其进行分析，以辨别最为实用的方法。本文就对建筑结构基于性能抗震设计进行了探讨。 关键词：建筑结构；基于性能；抗震设计；方法； 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 0、引言 随着人们生活水平的提高，人们对社会的需求开始呈现多样化的特点，而随着建筑物越来越高，体型变得越来越复

2、杂，建筑结构的抗震设计也变得更有挑战性。人们为了保障自身的安全，对此便有了更多的关注，对基于性能的抗震设计也更加重视起来，在此种方法下，会对设计者有所要求，那就是要对建筑物在地震作用下可能形成的性态反应作出一定的评价。这种方法有很多好处，最主要的就是对于不安全的设计,能够正确的辨别出来，还可以提出一些方案来解决问题，使得建筑结构更加安全和经济。 21、建筑结构基于性能的抗震设计方法 作为性能设计理论的重要内容，基于性能的抗震设计方法显得尤为重要。那么怎样合理的运用基于性能抗震设计理念则引起了人们的广泛关注，为了能够把它有效地运用到实际中来，有很多学者都对此进行了思考，但是却还没有统一的认识，通

3、过他们的总结，我们可以知道让性能设计思想运用到实际设计中来主要有两种方法： (1)传统基于力的设计方法。这种方法在进行变形验算之前，需要先进行基于地震作用的强度设计。但是，这种设计方法和现在的设计方法有很多不同之处，主要是结构性能水平要进行明确的量化，如果是发生多级水平的地震，那在其作用下，还要对结构性能进行验算。如果在此过程中，要让结构性能目标水平对结构初期的投资要有一定的考虑，那么就需要采用可靠度理论和优化思想来对其进行确认，与此同时，还能考虑到未来可能会遭遇到的地震损失。作为一种传统的设计方法，这种方法是被普遍应用的。 (2)直接基于位移的抗震设计。这种设计方法的结构性能指标需要采用结构

4、位移。这种方法和传统设计方法有很大的不同之处，与之相比，这种设计方法在根本上改变了设计过程。作为一种以目标位移为设计变量的方法，这种设计思路可以根据不同的性能要求，从而考虑到建筑结构的适用性和安全性。这种设计方法在设计位移时，可以了解结构的有效周期，在此基础上，还能知道建筑结构的具体刚度，从而可以了解建筑结构的基底剪力，再通过对其进行分析，则设计出来的配筋就会更加具体。但是因为这种方法和传统基于力的设计方法有很大的差别,所以在3进行研究工作时，不仅工作量大，而且还要细心，从而使其更加靠近工程实际，对于现在来说，这种方法还处于初期阶段，尚在研究。 2、建筑结构的隔震和消震设计 现如今，隔震和消震

5、常被应用到抗震设计中，这是为了有效地提高建筑结构的抗震性能，一般来说，耗能元件和它的体系可以和地震动卓越周期相错开，这是为了保证共振，以防它被破坏，还能在一定程度上对地震振动效应和风振起到一定的减轻作用。隔震的含义也就是和地震相隔离，人们设置隔震层都会设置在建筑物基础和上部结构之间，此时就会把房屋和基础相隔离，当地面运动的能量向建筑物传递时，隔离层就会起到一定的作用，这时，如果发生地震，那么建筑物的地震反应也会有所减小，建筑物只会有一些轻微的运动或者变形，这在一定程度上也确保了建筑物的安全性2。如果想要消能减震，那么就需要在建筑物中设置一些消能部件，让消能部件消耗一些能量，这些能量是通过地震传

6、入到建筑物中的，其中有一些是由结构的动能承担的，此项做法也能在一定程度上也能达到抗震的目的。 3、地震危险性分析和建筑结构的反应 3.1 地震危险性分析 在相关的设计中，人们为了有效的描述地震危险性，采用最为普遍的方法就是加速度反应谱。但是这种方法也有一定的局限性，那就是当周期超过 30s 时，其反应谱的准确性就不是很高。所以，人们为了确4切的知道地震的危险性，都会对场地进行仔细考察，这是为了让建筑结构能够在较长周期段了解特征化的地震需求。假设：（a）根据建筑物的反应，判断它是是弹性的还是接近弹性的，就需要根据正常使用水准评价来完成振型分析；（b）根据建筑物是否已形成非弹性反应，就需要根据倒塌

7、水准评价来完成非线性反应时程分析。所以，再设计相关的建筑结构时，需要对以下情况有所了解： （1）有很多个振型都会对建筑结构的地震反应产生影响，而最明显振型反应的出现地也不确定。 （2）如果想要提出与场地相关的反应谱，那首先就要对场地的构造环境有一定的了解； （3）为了达到更高的要求，建筑结构工程师在选择和建筑物高度、结构形式相同的阻尼水准时，必须做到谨慎； （4）几何平均值谱需求具有不确定性，可能会小于最大值谱需求，也可能会大于最小值谱需求； （5）源效应具有不确定性，长周期段的谱需求如发生变化，可能由它造成。 3.2 建筑结构的反应 一般来说，如果建筑设计是建在较软土层上，而且还具有一定的深

8、埋实体基础，那么就会产生不一样的问题，那就是当知道地震动在地基层中因为深度而产生的变化规律后，那就需要了解哪种地震动在设计建筑物时才更加合适。这也被称为基础地震动，这种地震动和自由场地地面运动是完全不同的，这里所说的自由场地地面运动是通过地震危险性5评价所预测到的。在对建筑结构进行研究时，还要对基础下土壤液化的可能性、边坡的稳定性和其他地震地质危险有一定的了解。为了有效的确定地震地面运动，还应该对建筑物所在地点有所考虑，在此基础上，还要了解它和震源断裂的位置关系、所在地区的地质特征和所选地震区的危险性。通过分析，就可以得出一条风险反应谱，这个反应谱对不同周期和不同危险性水准下的线性谱加速度值都

9、有一定的反应，所以也就可以知道地震对该建筑物的地震危险性起的作用。 4、建筑结构基于性能抗震设计思想的应用 虽然人们对基于性能的抗震设计方法还不成熟,但是它的思想确已经被人们广泛应用。虽然传统基于力的抗震性能设计方法仍存在很多不足之处，但是它已经和现行抗震设计方法较为接近，而且它还在在现行抗震设计方法的基础上加了很多结构性能的验算3。例如，现行抗震设计方法在验算时，只在小震作用下进行，而基于性能的抗震设计要在中震的作用下才能验算。中震作用时还要让力作为参量，这是为了能够描述结构性能状态。例如，表 1 就对天津于家堡金融区的四幢建筑基于性能抗震设计方法的应用进行了介绍。 表 1 基于性能抗震设计

10、方法在建筑结构中的应用 5、结束语 综上所述，建筑结构基于性能抗震设计已经在工程结构中得到初步6应用，并且在未来的日子里，还会对其进行不断的发展和改善。对于建筑工程来说，力、位移、速度、加速度、能量和损伤都可以对结构性能状态的参量产生一定的影响，从而了解基于性能抗震设计的要求。基于性能抗震设计理念的提出,让研究和设计人员对建筑结构中地震研究更加注重起来，这也是我国未来建筑业发展的重点2。 参考文献: 1王亚勇.我国 2000 年抗震设计模式规范展望J.建筑结构,2009,(6) 2张新培.抗震结构变形能力可靠度的时程分析方法J.工程力学, 2010,(4) 3周云,安宇,梁兴文.基于性态的抗震设计理论和方法的研究与发展J.世界地震工程, 2008,(2)