浅谈现代建筑结构设计抗震设计方法.doc

浅谈现代建筑结构设计抗震设计方法摘要：而随着现代社会的发展，抗震设计不仅要防止建筑物倒塌破坏，还需要根据建筑物的用途和重要性有效控制其破坏状态。这就对抗震设防目标提出了多级化要求。本文介绍了多个抗震设计方法，并对这些设计方法进行了比较。而基于性能的抗震设计方法正是为解决这个问题而提出的，是本文的主要设计方向。关键词：建筑结构；抗震设计方法；发展方向0引言建筑结构的地震反应可以用不同的变量来体现，具体在抗震设计过程中采用何种设计变量则要根据结构自身类型、地震反应特性、地震破坏模式等因素综合考虑。根据结构抗震设计变量不同再对结构抗震设计方法进行分类，大致可分为基于承载力的抗震设计法、基于位移的抗震设计方法、基于能量的抗震设计方法和基于损伤的抗震设计方法。从抗震设防目标的角度来看，目前的抗震设计方法归根结底还是以保护生命安全为单一设防目标。而随着现代社会的发展，抗震设计不仅要防止建筑物倒塌破坏，还需要根据建筑物的用途和重要性有效控制其破坏状态。这就对抗震设防目标提出了多级化要求，基于性能的抗震设计方法正是为解决这个问题而提出的。性能是一个宏观概念，不同于力或位移这样明确的物理概念，无法作为设计变量直接运用到抗震设计中，其更多是与建筑物的破坏程度相关联，而建筑物的破坏程度则可以用力、位移、能量、损伤等反应参数来表示，故基于性能的抗震设计是比基于承载力或基于位移等抗震设计更为广义的设计理念，目前进行的针对基于位移、基于能量、基于损伤等抗震设计方法的研究均以基于性能的抗震设计为主导思想。1现代建筑结构抗震设计方法研究综述1.1基于承载力的结构抗震设计基于承载力的结构抗震设计，建立在静力分析的理论之上，以惯性力的形式来反映地震作用，并按弹性方法来计算结构地震作用效应的大小、进行结构弹性位移验算，把结构构件的强度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。1.1.1设计地震作用的确定在基于承载力的结构抗震设计方法中，设计地震作用取值由设防烈度的地面运动有效峰值加速度考虑放大效应和地震作用效应降低系数的综合影响后得来的，可以用如下公式表示：f=kβig/r式中：f—建筑结构总水平地震作用；k—地震系数(不同地震分区所取的相当于设防烈度水准的地面运动有效峰值加速度或地面运动峰值加速度与重力加速度的比值，它反映了不同地区设防烈度地震的强弱)；β—动力放大系数(对应于不同周期的结构反应峰值加速度与地面运动有效峰值加速度或峰值加速度比值的拟合值，它反映了不同周期体系对地震作用的动力放大效应)；i—建筑重要性系数；r—地震作用降低系数；g—结构重力荷载代表值（取恒载和可能与设计地震作用同时出现的活载之和）地震系数k反映的是不同地区设防烈度地震的强弱，根据各地区不同的地震危险性将其细分为不同地震区域，并对每个地区根据统计结果重现期给出其地震系数。动力放大系数β反映了不同周期弹性单自由度体系的动力放大效应，它通常是从相对于地面运动有效峰值加速度作归一化处理后的多条弹性加速度反应谱曲线中经归纳和简化后得到的。加速度反应谱是确定的地面运动通过一组阻尼比相同自振周期不同的单自由度体系所引起的各体系最大加速度反应与相应体系自振周期间的关系曲线。1.1.2基于承载力结构抗震设计方法的研究现状基于承载力的抗震设计法作为产生较早的方法，从20世纪年代中期开始广泛应用，经过多年的研究发展较之其他抗震设计方法相对成熟。目前加速度反应谱的短周期段的精度已基本满足工程使用要求，研究主要关注反应谱的不合理性。随着高层、超高层等长周期结构的发展，对反应谱长周期的研究也逐渐开展。考虑到现有的科技水平及设计习惯，弹性加速度反应谱仍是现阶段结构抗震设计计算的最基本依据，研究工作主要集中在结合场地影响、强震观测改进及结构时程分析对加速度反应谱的长周期段进行修正，以求使地震作用计算更加合理准确。另外对设计地震力—延性联合控制准则的核心内容rμ关系相关问题也展开了更广泛的研究：如把rμ关系与周期t联系起来，全面考虑震级、震中距和场地条件以及滞回性能的分析结果，提出针对不同延性水准和各类结构模型且与周期相关的rμt关系。考虑结构中存在的材料超强和整体超强效应，在某种程度上提高了结构的屈服水准或相当于减小了r值，寻找其对rμ规律的定量影响程度。1.2基于能量的结构抗震设计1.2.1基于能量的抗震设计方法概述基于能量的抗震设计理论是从能量的角度考虑地震地面运动对于结构的作用，概念明确，能够较好的反映地震动强度、频谱、持时对结构破坏的综合影响，从输入能量和耗散能量的角度捕捉到结构在强烈地震作用下的非弹性变形历程。由于能量分析的复杂性，基于能量的结构抗震设计方法还处在理论研究阶段，能实际运用到工程设计中的能量设计法至今还未完整的建立起来。能量概念和破坏模型一直是抗震研究中的两个论题，特别是目前基于性能的抗震