基于性能的抗震设计理论探讨.docx

HYPERLINK"http://cqst.vip.qikan.com/article.aspx?titleid=zwjz20060134"\o"基于性能的抗震设计理论探讨"基于性能的抗震设计理论探讨摘要：现行抗震设计思想无法满足社会对结构抗震性能的多种需求，为了克服这些不足，基于性能的抗震设计方法引起世界个国的广泛关注与研究，被认为是未来抗震设计的主要指导思想。本文着重介绍了结构抗震性能水准的划分、抗震性能目标的确定以及目前对基于性能的抗震设计方法的研究，展示了基于性能抗震设计的基本过程，并介绍了可靠度理论在基于性能抗震设计中的应用。在此基础上，本文提出了基于性能抗震设计目前存在的急需解决的问题及进一步的发展趋势。关键词：基于性能的抗震设计性能水准性能目标可靠度中图分类号:TU352.1+1文献标识码:B文章编号:1008-0422（2006）01-0093-02近些年来，随着大量的震害分析和实践经验的积累，人们对工程抗震的认识不断深入。基于性能的抗震设计方法是近年来提出的并备受关注的一种新的抗震设计思想。本文对这种新的抗震设计理论作了简要评述。1现行抗震设计方法的不足和基于性能的抗震理论的提出目前，各国的抗震设计规范大多采用“小震不坏，中震可修和大震不倒”的三水准抗震设防准则，我国现行抗震规范也是如此。我国是采用二阶段抗震设计方法来实现三水准的抗震设防要求的。这二阶段设计方法是：第一阶段进行强度验算，即取第一水准烈度的地震动（小震）参数，采用弹性反应谱计算结构的弹性地震作用及效应，并与其它荷载效应进行组合，对结构进行抗震承载力和弹性变形验算，以保证必要的强度和变形要求；第二阶段进行弹塑性验算，即对特别重要的建筑和地震时易倒塌的结构，按第三水准烈度的地震动（罕遇地震）参数进行薄弱层的弹塑性变形验算，并采取相应的构造措施以满足"大震不倒"的设防要求。虽然规定了三水准的设防准则，但由于规定过于模糊，实际设计中很难控制。实际上，三水准抗震设计思想还是以保障生命安全为设计目标的。这样在地震作用下，虽然可以有效防止结构的倒塌，能够基本保证生命安全，但其它的破坏没有得到有效的控制，其财产损失往往超过了社会和业主所能承受的范围。现行抗震设计方法无法满足社会和公众对结构抗震性能的多种需求，在此背景下，美国学者于九十年代初首先提出了基于性能的抗震设计，立即引起世界各国工程界的广泛关注和研究。1995年，美国加州工程师协会VISION2000委员会提出了发展能够满足多种结构性能目标的、指导结构抗震性能的框架；1996年，美国联邦紧急救援署（FEMA）提出了既有建筑评定、加固中使用多重性能目标的建议，并在1998年和2000年，又发布了几个关于基于性能的抗震设计文件。日本也开始将抗震性能设计的思想正式列入设计和加固标准中，并由建筑研究所（BRI）提出了一个性能标准。此外，欧洲、澳大利亚等也做了不少这方面的研究工作。基于性能的抗震设计的特点是：使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，将抗震设计由以保障人们生命安全为基本目标转化为不同风险水平地震作用下满足不同的性能目标，从而通过多目标、多层次的抗震安全设计来最大限度保障人民生命财产安全，满足业主所需的结构性能目标。2基于性能的结构抗震设计的性能水准结构性能水准就是指与每一级地震设防水准相对应的结构最大破坏程度。主要用于对结构易损性、结构功能性和建筑物内人员安全情况进行描述。我国目前使用的三水准：小震不坏、中震可修和大震不倒，缺乏具体明确的量化，很难在实际设计中得到保证。在基于性能结构抗震设计中，性能水准要综合考虑社会的经济水平、建筑物的重要性以及建筑物的造价、保养、维修及地震作用下可能遭受的直接间接损失来优化确定，由此划分的性能水准要更具体细致。美国联邦紧急救援署（FEMA）将基于性能的结构抗震划分为四个性能水准：水准1：基本完好，即无永久侧移，结构基本保持原有的强度和刚度，结构构件以及非结构构件基本不损坏，所有重要设备仍能正常工作；水准2：轻微破坏，即无永久侧移，结构基本保持原有的强度和刚度，结构构件和非结构构件有轻微破坏，电梯能够启动，防火措施得力；水准3：生命安全，有永久侧移，所有楼层都有残留强度和刚度，承受重力荷载的构件仍起作用，不发生墙体平面外失效或女儿墙倒塌，隔墙破坏，建筑修复费用可能很高；水准4：不倒塌，即有大的永久侧移，几乎没有残留刚度和强度，但承受荷载的柱子和墙体仍起作用，一些出口被堵，内隔墙和无支撑的女儿墙已经或开始失效，建筑即将倒塌。3抗震性能目标抗震性能目标，是指针对某一个地震设防等级而期望结构达到的结构性能水准。性能目标的选择是非常重要的，它为整个设计和建造过程设定了必须遵守的标准。美国学者建议把具有不同使用要求的建筑物分为三类：基本设防目标、重要/防危设