論結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

論結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法3/16/20231提綱1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展2結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)之間的關(guān)系3抗震設(shè)防水準(zhǔn)與抗震性能需求4抗震設(shè)計(jì)方法所需考慮的性能指標(biāo)5基于位移的體系能力設(shè)計(jì)方法6結(jié)語(yǔ)3/16/20232提綱1

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展2結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)之間的關(guān)系3抗震設(shè)防水準(zhǔn)與抗震性能需求4抗震設(shè)計(jì)方法所需考慮的性能指標(biāo)5基于位移的體系能力設(shè)計(jì)方法6結(jié)語(yǔ)3/16/20233基于承載力設(shè)計(jì)方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法基于承載力和構(gòu)造保證延性設(shè)計(jì)方法基于損傷和能量的設(shè)計(jì)方法能力設(shè)計(jì)方法基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展

基于承載力設(shè)計(jì)方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法基于承載力和構(gòu)造保證延性設(shè)計(jì)方法基于損傷和能量的設(shè)計(jì)方法能力設(shè)計(jì)方法基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展基于承載力設(shè)計(jì)方法—靜力法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展靜力法產(chǎn)生于20世紀(jì)初期，是最早的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法。把地震作用看成作用在建筑物上的一個(gè)總水平力，該水平力取為建筑物總重量乘以一個(gè)地震系數(shù)。意大利都靈大學(xué)應(yīng)用力學(xué)教授M.Panetti建議，1層建筑物取設(shè)計(jì)地震水平力為上部重量的1/10，2層和3層取上部重量的1/12。日本關(guān)東大地震后，1924年日本“都市建筑規(guī)范”首次增設(shè)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)定，取地震系數(shù)為0.1。1927年美國(guó)UBC規(guī)范第一版也采用靜力法，地震系數(shù)也是取0.1?；诔休d力設(shè)計(jì)方法—靜力法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展靜力法的不足：用現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)抗震知識(shí)來(lái)考察，靜力法沒有考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，即認(rèn)為結(jié)構(gòu)在地震作用下，隨地基作整體水平剛體移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)加速度等于地面運(yùn)動(dòng)加速度，由此產(chǎn)生的水平慣性力，即建筑物重量與地震系數(shù)的乘積，并沿建筑高度均勻分布?？紤]到不同地區(qū)地震強(qiáng)度的差別，設(shè)計(jì)中取用的地面運(yùn)動(dòng)加速度按不同地震烈度分區(qū)給出。

基于承載力設(shè)計(jì)方法—反應(yīng)譜法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)，地震作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)上質(zhì)點(diǎn)的地震反應(yīng)加速度不同于地面運(yùn)動(dòng)加速度，而是與結(jié)構(gòu)自振周期和阻尼比有關(guān)。采用動(dòng)力學(xué)方法可以求得不同周期單自由度彈性體系質(zhì)點(diǎn)的加速度反應(yīng)。以地震加速度反應(yīng)為豎坐標(biāo)，以體系自振周期為橫坐標(biāo)，所得到的關(guān)系曲線稱為地震加速度反應(yīng)譜，以此來(lái)計(jì)算地震作用引起的結(jié)構(gòu)上的水平慣性力更為合理，這即是反應(yīng)譜法。對(duì)于多自由度體系，可以采用振型分解組合方法來(lái)確定地震作用?；诔休d力設(shè)計(jì)方法—反應(yīng)譜法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展基于承載力設(shè)計(jì)方法—反應(yīng)譜法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展反應(yīng)譜法的發(fā)展與地震地面運(yùn)動(dòng)的記錄直接相關(guān)。1923年，美國(guó)研制出第一臺(tái)強(qiáng)震地震地面運(yùn)動(dòng)記錄儀，并在隨后的幾十年間成功地記錄到許多強(qiáng)震記錄1943年M.A.Biot發(fā)表了以實(shí)際地震紀(jì)錄求得的加速度反應(yīng)譜。20世紀(jì)50~70年代，以美國(guó)的G.W.Housner、N.M.Newmark和R.W.Clough為代表的一批學(xué)者在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了大量的研究工作，對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和地震工程學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，奠定了現(xiàn)代反應(yīng)譜抗震設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)?；诔休d力設(shè)計(jì)方方法—不足1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展靜力法和早期的反反應(yīng)譜法都是以慣慣性力的形式來(lái)反反映地震作用，并并按彈性方法來(lái)計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用用效應(yīng)。當(dāng)遭遇超過(guò)設(shè)計(jì)烈烈度的地震作用，，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性性狀態(tài)，這種方法法顯然無(wú)法應(yīng)用。。同時(shí)，在由靜力法法向反應(yīng)譜法過(guò)渡渡的過(guò)程中，人們們發(fā)現(xiàn)短周期結(jié)構(gòu)構(gòu)加速度譜值比靜靜力法中的地震系系數(shù)大1倍以上。使得地震震工程師無(wú)法解釋釋以前按靜力法設(shè)設(shè)計(jì)的建筑物如何何能夠經(jīng)受得住強(qiáng)強(qiáng)烈地震作用?；诔休d力設(shè)計(jì)方方法—不足1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展基于承載力設(shè)計(jì)方方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法基于損傷和能量的的設(shè)計(jì)方法能力設(shè)計(jì)方法基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展為解決由靜力法向向反應(yīng)譜法的過(guò)渡渡問題，以美國(guó)UBC規(guī)范為代表，通過(guò)過(guò)地震力降低系數(shù)R將反應(yīng)譜法得到的的加速度反應(yīng)值A(chǔ)m降低到與靜力法水水平地震相當(dāng)?shù)脑O(shè)設(shè)計(jì)地震加速度Ad。0.1

gSA

T

0

反應(yīng)譜法

靜力法

基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展3/7/202315基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展地震力降低系數(shù)R對(duì)延性較差的結(jié)構(gòu)構(gòu)取值較小對(duì)延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)取值較高盡管最初利用地震震力降低系數(shù)R將加速度反應(yīng)降下下來(lái)只是經(jīng)驗(yàn)性的的，但人們已經(jīng)意意識(shí)到應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的延性性質(zhì)不同同來(lái)取不同的地震震力降低系數(shù)。這是考慮結(jié)構(gòu)延性性對(duì)結(jié)構(gòu)抗震能力力貢獻(xiàn)的最早形式式。然而對(duì)延性重要性性的認(rèn)識(shí)卻經(jīng)歷了了一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程程。3/7/202316基于承載力和和構(gòu)造保證延延性設(shè)計(jì)方法法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法的發(fā)展展Housner認(rèn)為考慮地震震力降低系數(shù)數(shù)R的原因：每一次地震中中可能包括若若干次大小不不等的較大反反應(yīng)，較小的的反應(yīng)可能出出現(xiàn)多次，而而較大的地震震反應(yīng)可能只只出現(xiàn)一次。。此外，某些地地震峰值反應(yīng)應(yīng)的時(shí)間可能能很短，震害害表明這種脈脈沖式地震作作用帶來(lái)的震震害相對(duì)較小小?；谶@一觀點(diǎn)點(diǎn)，形成了現(xiàn)現(xiàn)在考慮地震震重現(xiàn)期的抗抗震設(shè)防目標(biāo)標(biāo)。3/7/202317基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展Newmark認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)的非彈彈性變形能力可使使結(jié)構(gòu)在較小的屈屈服承載力的情況況下經(jīng)受更大的地地震作用。由于結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈彈性狀態(tài)即意味著著結(jié)構(gòu)的損傷和遭遭受一定程度的破破壞?；谶@一觀點(diǎn)，形形成了現(xiàn)在的基于于損傷的抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法，并促使人人們對(duì)結(jié)構(gòu)的非彈彈性地震反應(yīng)的研研究。而進(jìn)一步采用能量量觀點(diǎn)對(duì)此進(jìn)行研研究的結(jié)果，則形形成現(xiàn)在的基于能能量的抗震設(shè)計(jì)方方法。3/7/202318基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展由于結(jié)構(gòu)非彈性地地震反應(yīng)分析的困困難，因此只能根根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)采取取必要的構(gòu)造措施施來(lái)保證結(jié)構(gòu)自身身的非彈性變形能能力，以滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)應(yīng)的需求。而結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法仍采用小震下下按彈性反應(yīng)譜計(jì)計(jì)算的地震力來(lái)確確定結(jié)構(gòu)的承載力力。與考慮地震重現(xiàn)期期的抗震設(shè)防目標(biāo)標(biāo)相結(jié)合，采用反應(yīng)譜的基于于承載力和構(gòu)造保保證延性的設(shè)計(jì)方方法成為目前各國(guó)國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的的主要方法。應(yīng)該說(shuō)這種設(shè)計(jì)方方法是在對(duì)結(jié)構(gòu)非非彈性地震反應(yīng)尚尚無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)知情情況下的一種以承承載力設(shè)計(jì)為主方方法。3/7/202319基于承載力設(shè)計(jì)計(jì)方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法基于承載力和構(gòu)構(gòu)造保證延性設(shè)設(shè)計(jì)方法基于損傷和能量量的設(shè)計(jì)方法能力設(shè)計(jì)方法基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展基于損傷和能量設(shè)計(jì)方法法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展在超過(guò)設(shè)防地震震作用下，雖然然非彈性變形對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震和防防止結(jié)構(gòu)倒塌有有著重要作用，，但結(jié)構(gòu)自身將將因此產(chǎn)生一定定程度的損傷。。當(dāng)非彈性變形超超過(guò)結(jié)構(gòu)自身非非彈性變形能力力時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致致結(jié)構(gòu)的倒塌。。對(duì)結(jié)構(gòu)在地震作作用下非彈性變變形以及由此引引起的結(jié)構(gòu)損傷傷成為結(jié)構(gòu)抗震震研究的一個(gè)重重要課題，并由由此形成基于結(jié)結(jié)構(gòu)損傷的抗震震設(shè)計(jì)方法。3/7/202321基于損傷和能量設(shè)計(jì)方法法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展需要引入反映結(jié)結(jié)構(gòu)損傷程度的的某種指標(biāo)來(lái)作作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。。許多研究者根據(jù)據(jù)地震作用下結(jié)結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理的的理解，提出了了多種不同的結(jié)結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)計(jì)計(jì)算模型。這些研究加深了了人們對(duì)結(jié)構(gòu)抗抗震機(jī)理的認(rèn)識(shí)識(shí)深度，尤其是是將能量耗散能能力引入損傷指指標(biāo)的計(jì)算。但涉及結(jié)構(gòu)損傷傷機(jī)理較為復(fù)雜雜，如需要確定定結(jié)構(gòu)非彈性變變形以及累積滯滯回耗能等指標(biāo)標(biāo)，同時(shí)結(jié)構(gòu)達(dá)達(dá)到破壞極限狀狀態(tài)時(shí)的閾值與與結(jié)構(gòu)自身設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)關(guān)系的也也有許多問題未未得到很好的解解決。3/7/202322基于損損傷和和能量設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展體系動(dòng)動(dòng)能阻尼耗耗能體系變變形能能地震輸輸入能能3/7/202323基于損損傷和和能量設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展3/7/202324基于損損傷和和能量設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展地震結(jié)結(jié)束時(shí)時(shí)EICentroNS3/7/202325基于損傷傷和能量設(shè)計(jì)方法法1結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)發(fā)展從能量觀觀點(diǎn)來(lái)看看，只要要結(jié)構(gòu)的的阻尼耗耗能與體體系的塑塑性變形形耗能和和滯回耗耗能能力力大于地地震輸入入能量，，結(jié)構(gòu)即即可有效效抵抗地地震作用用，不產(chǎn)產(chǎn)生倒塌塌。由此形成成了基于于能量平平衡的極極限設(shè)計(jì)計(jì)方法。?；谀芰苛科胶飧鸥拍顏?lái)理理解結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震震原理簡(jiǎn)簡(jiǎn)潔明了了。但仍有許許多問題題尚待解解決，如如地震輸輸入能量量譜、體體系耗能能能力、、阻尼耗耗能和塑塑性滯回回耗能的的分配，，以及塑塑性滯回回耗能體體系內(nèi)的的分布規(guī)規(guī)律。3/7/202326基于損傷傷和能量設(shè)計(jì)方法法1結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)發(fā)展盡管基于于損傷和和能量的的抗震設(shè)設(shè)計(jì)方法法在理論論上有其其合理之之處，但但直接采采用損傷傷和能量量作為設(shè)設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)不易為為一般工工程設(shè)計(jì)計(jì)人員所所采用，，一直未未得到實(shí)實(shí)際應(yīng)用用。但關(guān)于損損傷和基基于能量量概念的的研究，，對(duì)實(shí)用用抗震設(shè)設(shè)計(jì)方法法中保證證結(jié)構(gòu)抗抗震能力力提供了了理論依依據(jù)和重重要的指指導(dǎo)作用用。3/7/202327基于承載力設(shè)設(shè)計(jì)方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法基于承載力和和構(gòu)造保證延延性設(shè)計(jì)方法法基于損傷和能能量的設(shè)計(jì)方方法能力設(shè)計(jì)方法法基于性能/位移設(shè)計(jì)方法法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法的發(fā)展展能力設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法的發(fā)展展二十世紀(jì)70年代后期，新新西蘭的T.Paulay和R.Park提出了保證鋼鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)具有足夠夠彈塑性變形形能力的能力力設(shè)計(jì)方法。。該方法是基于于對(duì)非彈性性性能對(duì)結(jié)構(gòu)抗抗震能力貢獻(xiàn)獻(xiàn)的理解和超超靜定結(jié)構(gòu)在在地震作用下下實(shí)現(xiàn)具有延延性破壞機(jī)制制的控制思想想提出的?？捎行ПＷC和和達(dá)到結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)防目標(biāo)標(biāo)，同時(shí)又使使設(shè)計(jì)做到經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理。到二十實(shí)際80年代，各國(guó)規(guī)規(guī)范均在不同同程度上采用用了能力設(shè)計(jì)計(jì)方法的思路路。3/7/202329能力設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法的發(fā)展展能力設(shè)計(jì)方法法的核心是：：引導(dǎo)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)或框架-剪力墻（核心心筒）結(jié)構(gòu)在在地震作用下下形成梁鉸機(jī)機(jī)構(gòu)，即控制制塑性變形能能力大的梁端端先于柱出現(xiàn)現(xiàn)塑性鉸，即即所謂“強(qiáng)柱柱弱梁”；避免構(gòu)件（梁梁、柱、墻））剪力較大的的部位在梁端端達(dá)到塑性變變形能力極限限之前發(fā)生非非延性破壞，，即控制脆性性破壞形式的的發(fā)生，即所所謂“強(qiáng)剪弱弱彎”；通過(guò)各類構(gòu)造造措施保證將將出現(xiàn)較大塑塑性變形的部部位確實(shí)具有有所需要的非非彈性變形能能力。3/7/202330能力設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展能力設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵在于將控制概念引引入結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)，有目的的引導(dǎo)導(dǎo)結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制，，避免不合理的破破壞形態(tài)。該方法不僅使得結(jié)結(jié)構(gòu)抗震性能和能能力更易于掌握，，同時(shí)也使得抗震震設(shè)計(jì)變得更為簡(jiǎn)簡(jiǎn)便明確。主動(dòng)抗震設(shè)計(jì)思想想。3/7/202331基于承載力設(shè)計(jì)方方法又可分為靜力法和反應(yīng)譜法基于承載力和構(gòu)造造保證延性設(shè)計(jì)方方法基于損傷和能量的的設(shè)計(jì)方法能力設(shè)計(jì)方法基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展近十年地震的人員員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失失1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展3/7/202333基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展通過(guò)多年的研究和和實(shí)踐，人們基本本掌握了結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計(jì)方法，并到到達(dá)原來(lái)所預(yù)定的的抗震設(shè)防目標(biāo)。。然而20世紀(jì)90年代發(fā)生在一些發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)代化大大城市的地震，人人員傷亡雖然很少少，建筑物雖然沒沒有倒塌，但因結(jié)結(jié)構(gòu)損傷過(guò)大，所所造成的經(jīng)濟(jì)損失失卻十分巨大。1994年1月美國(guó)西海岸洛杉杉磯地區(qū)的地震，，震級(jí)僅為6.7級(jí)，死亡57人，而由于建筑物物損壞造成1.5萬(wàn)人無(wú)家可歸，經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)170億美元。1995年1月日本阪神地震，，7.2級(jí)，死亡6430人（大多是舊建筑筑物倒塌造成），，但經(jīng)濟(jì)卻高達(dá)960億美元。3/7/202334基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展在現(xiàn)代化充分發(fā)發(fā)展的今天，人人們意識(shí)到再單單純強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)在在地震下不嚴(yán)重重破壞和不倒塌塌，已不是一種種完善的抗震思思想，不能適應(yīng)應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震需求。在這樣的背景下下，美、日學(xué)者者提出了基于性性能的抗震設(shè)計(jì)計(jì)思想。基于性能設(shè)計(jì)的的基本思想就是是使所設(shè)計(jì)的工工程結(jié)構(gòu)在使用用期間滿足各種種預(yù)定的性能目目標(biāo)要求。具體性能要求可可根據(jù)建筑物和和結(jié)構(gòu)的重要性性確定。3/7/202335基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展基于性能抗震設(shè)設(shè)計(jì)是比傳統(tǒng)單單一抗震設(shè)防目目標(biāo)推廣了的新新理念，或者說(shuō)說(shuō)是它給了設(shè)計(jì)計(jì)人員一定“自自主選擇”抗震震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的空空間。然而問題是對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)的的具體描述和計(jì)計(jì)算、以及設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目前尚未未明確?？梢哉f(shuō)基于性能能抗震設(shè)計(jì)目前前僅停留概念階階段。3/7/202336基于性能/位移設(shè)計(jì)方法1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師師來(lái)說(shuō)，可描述述結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)態(tài)的物理量主要要有：力、位移、速度度、加速度、能能量和損傷?；谛阅茉O(shè)計(jì)，，要求給出結(jié)構(gòu)構(gòu)在不同強(qiáng)度地地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)性能指標(biāo)的反反應(yīng)值（需求值值），以及結(jié)構(gòu)構(gòu)自身的能力值值，尤其當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)入非彈性階階段時(shí)。由于用力（承載載力）作為單獨(dú)獨(dú)的指標(biāo)難以全全面描述結(jié)構(gòu)的的非彈性性能及及破損狀態(tài)，而而用能量和損傷傷指標(biāo)又難以實(shí)實(shí)際應(yīng)用，因此此目前基于性能能抗震設(shè)計(jì)方法法的研究主要用用位移指標(biāo)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)的抗震性能能進(jìn)行控制，稱稱為基于位移抗震設(shè)設(shè)計(jì)方法。3/7/202337基于性性能/位移設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展無(wú)論是是基于于性能能還是是基于于位移移，抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)的的難點(diǎn)點(diǎn)仍然然是結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)入非非彈性性階段段后結(jié)結(jié)構(gòu)性性態(tài)的的分析析。這一點(diǎn)點(diǎn)與以以往抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法一一樣，，只是是基于于性能能/位移抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)理理念的的提出出，使使研究究人員員更加加注重重對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)非非彈性性地震震反應(yīng)應(yīng)分析析和計(jì)計(jì)算的的研究究。3/7/202338基于性性能/位移設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展在基于于位移移抗震震設(shè)計(jì)計(jì)方法法研究究中，，值得得推薦薦的是是能力力譜法法。該方法法由Freeman于1975年提出出。近幾年年研究究人員員對(duì)能能力譜譜曲線線以及及需求求譜曲曲線的的確定定方法法做了了進(jìn)一一步的的改進(jìn)進(jìn)。該方法法成為為各國(guó)國(guó)推進(jìn)進(jìn)基于于位移移設(shè)計(jì)計(jì)方法法的一一種主主要方方法。。3/7/202339基于性性能/位移設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展3/7/202340基于性性能/位移設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展能力譜譜法十十分簡(jiǎn)簡(jiǎn)便直直觀。。最近，，筆者者針對(duì)對(duì)能力力譜法法需要要插值值計(jì)算算和在在長(zhǎng)周周期計(jì)計(jì)算精精度差差的問問題，，提出出了能能力-需求曲曲線法法。該該方方法可可與不不同地地震強(qiáng)強(qiáng)度水水平的的需求求譜曲曲線進(jìn)進(jìn)行對(duì)對(duì)比，，以確確定結(jié)結(jié)構(gòu)在在不同同地震震強(qiáng)度度水平平下的的性能能。值得指指出的的是，，能力力譜法法中采采用推推覆分分析方方法確確定能能力曲曲線時(shí)時(shí)，假假定位位移模模式或或分布布力模模式與與彈性性位移移獲分分布力力模式式一致致，對(duì)對(duì)該問問題目目前國(guó)國(guó)際上上尚有有爭(zhēng)論論。此外，，按能能力譜譜法確確定的的需求求位移移未考考慮結(jié)結(jié)構(gòu)損損傷和和滯回回耗能能的影影響。。3/7/202341基于性性能/位移設(shè)計(jì)方方法1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展3/7/202342提綱綱1結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法的的發(fā)展展2結(jié)構(gòu)抗抗震性性能指指標(biāo)之之間的的關(guān)系系3抗震設(shè)設(shè)防水水準(zhǔn)與與抗震震性能能需求求4抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法所所需考考慮的的性能能指標(biāo)標(biāo)5基于位移的的體系能力力設(shè)計(jì)方法法6結(jié)語(yǔ)3/7/2023432結(jié)構(gòu)抗震性性能指標(biāo)之之間的關(guān)系系結(jié)構(gòu)的抗震震性能指標(biāo)標(biāo)主要有周周期（剛度度）、承載載力、延性性、累積滯滯回耗能。。結(jié)構(gòu)周期決決定了彈性性地震作用用的大小。。當(dāng)結(jié)構(gòu)承載載力小于彈彈性地震力力，結(jié)構(gòu)在在地震作用用下將進(jìn)入入非彈性階階段而產(chǎn)生生損傷，而延性和累累積滯回耗耗能的大小小反映了結(jié)結(jié)構(gòu)損傷程程度。結(jié)構(gòu)的非彈彈性變形能能力和滯回回耗能能力力越大，則則結(jié)構(gòu)在較較低屈服承承載力水平平下的抗震震能力就越越好。延性和累積積滯回耗能能是結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)其彈性抗抗震能力不不足的補(bǔ)充充，其代價(jià)價(jià)是結(jié)構(gòu)的的損傷。3/7/2023442結(jié)構(gòu)抗震性性能指標(biāo)之之間的關(guān)系系3/7/2023452結(jié)構(gòu)抗震性性能指標(biāo)之之間的關(guān)系系由以上分析析可見，結(jié)結(jié)構(gòu)的承載載力越大，，對(duì)延性和和滯回耗能能的需求就就越小?；谛阅芎秃突谖灰埔圃O(shè)計(jì)方法法，實(shí)際上上就是改變變以往僅按按某一地震震水平來(lái)確確定結(jié)構(gòu)承承載力的做做法，而取取代以根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)性能能要求來(lái)合合理確定結(jié)結(jié)構(gòu)承載力力、延性和和累積滯回回耗能的需需求。3/7/202346提綱1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方方法的發(fā)展2結(jié)構(gòu)抗震性能指指標(biāo)之間的關(guān)系系3抗震設(shè)防水準(zhǔn)與與抗震性能需求求4抗震設(shè)計(jì)方法所所需考慮的性能能指標(biāo)5基于位移的體系系能力設(shè)計(jì)方法法6結(jié)語(yǔ)3/7/2023473抗震設(shè)防水準(zhǔn)與與抗震性能需求求長(zhǎng)期地震觀測(cè)表表明，在同一地地區(qū)不同強(qiáng)度地地震的重現(xiàn)期是是不同的。強(qiáng)度小的地震重重現(xiàn)期，一般10~50年左右發(fā)生一次次，即所謂頻遇遇地震或“小震”；強(qiáng)度較大的地震震，重現(xiàn)期較長(zhǎng)長(zhǎng)，一般100~500年發(fā)生一次，即即所謂偶遇地震震或“中震”；而強(qiáng)度特別大的的強(qiáng)烈地震，重重現(xiàn)期一般為數(shù)數(shù)千年，即所謂謂罕遇地震或““大震”。但工程結(jié)構(gòu)的使使用壽命一般為為50~100年，因此要求結(jié)結(jié)構(gòu)在罕遇地震震下不產(chǎn)生破壞壞顯然是不合適適和不經(jīng)濟(jì)的。。這就提出了對(duì)于于不同強(qiáng)度地震震的重現(xiàn)期，結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有不同同的抗震性能，，即所謂抗震設(shè)設(shè)防目標(biāo)。3/7/2023483抗震設(shè)防水準(zhǔn)準(zhǔn)與抗震性能能需求目前國(guó)際上公公認(rèn)的較為合合理抗震設(shè)防防目標(biāo)是：⑴在頻遇地震作作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)地震反應(yīng)應(yīng)應(yīng)處于彈性階階段，結(jié)構(gòu)無(wú)無(wú)損壞或輕微微損壞，且結(jié)結(jié)構(gòu)變形很小小，不會(huì)導(dǎo)致致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的破壞，震震后可無(wú)條件件繼續(xù)使用；；⑵在偶遇地震作作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件損傷在一一定限度以內(nèi)內(nèi)，震后經(jīng)修修復(fù)可繼續(xù)使使用；⑶在罕遇地震作作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)不產(chǎn)生倒塌塌，非結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件無(wú)脫落或或落下，保證證人身安全。。上述抗震設(shè)防防目標(biāo)，即所所謂“小震不不壞、中震可可修、大震不不倒”，為目目前各國(guó)抗震震規(guī)范所廣泛泛接受。3/7/2023493抗震設(shè)防水準(zhǔn)準(zhǔn)與抗震性能能需求現(xiàn)在的問題這這種單一的抗抗震設(shè)防目標(biāo)標(biāo)已不能適應(yīng)應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)抗震性性能的需求。。許多重要建筑筑對(duì)大震作用用下的性能要要求也不再是是不倒塌，而而是應(yīng)滿足一一定性能指標(biāo)標(biāo)要求，以保保證其仍具有有一定的建筑筑功能和使用用功能。這即是基于性性能抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法研究的的目的。3/7/2023503抗震設(shè)防水準(zhǔn)準(zhǔn)與抗震性能能需求3/7/2023513抗震設(shè)防水準(zhǔn)與抗抗震性能需求由于不可能以罕遇遇地震下結(jié)構(gòu)不產(chǎn)產(chǎn)生損傷為代價(jià)來(lái)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)防，因此任何水水準(zhǔn)的抗震設(shè)防目目標(biāo)，都有可能在在未來(lái)遭遇到的罕罕遇地震下產(chǎn)生損損傷。而基于性能抗震設(shè)設(shè)計(jì)的要求是，可可能的損傷會(huì)有多多大，以及達(dá)到這這樣大的損傷程度度有多大的概率。。3/7/202352提綱1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法法的發(fā)展2結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)標(biāo)之間的關(guān)系3抗震設(shè)防水準(zhǔn)與抗抗震性能需求4抗震設(shè)計(jì)方法所需需考慮的性能指標(biāo)標(biāo)5基于位移的體系能能力設(shè)計(jì)方法6結(jié)語(yǔ)3/7/2023533抗震設(shè)防水準(zhǔn)與抗抗震性能需求3/7/2023543抗震設(shè)設(shè)防水水準(zhǔn)與與抗震震性能能需求求需求曲曲線的的概率率3/7/2023554抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法所所需考考慮的的性能能指標(biāo)標(biāo)基于性性能設(shè)設(shè)計(jì)理理念，，要求求根據(jù)據(jù)具體體工程程需要要確定定相應(yīng)應(yīng)的設(shè)設(shè)防水水準(zhǔn)，，并給給出相相應(yīng)的的性能能需求求目標(biāo)標(biāo)，以以設(shè)計(jì)計(jì)出具具備相相應(yīng)抗抗震能能力的的結(jié)構(gòu)構(gòu)。地震作作用下下對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)性性能需需求主主要有有以下下幾個(gè)個(gè)方面面，即即剛度需需求、承載力力需求求、位移或或延性性需求求、耗能需需求、損傷需需求等。在地震震水平平作用用下，，這些些性能能指標(biāo)標(biāo)需求求之間間是相相互關(guān)關(guān)聯(lián)的的。3/7/2023564抗震設(shè)計(jì)方方法所需考考慮的性能能指標(biāo)目前各國(guó)抗抗震設(shè)計(jì)方方法中，一一般是根據(jù)據(jù)一定的抗抗震設(shè)防目目標(biāo)，按結(jié)結(jié)構(gòu)的剛度度（周期））來(lái)確定結(jié)結(jié)構(gòu)的承載載力（即承承載力需求求）而位移或延延性需求，，則主要通通過(guò)構(gòu)造措措施予以保保證，只是是這種保證證措施未進(jìn)進(jìn)入量化階階段。從基于性能能設(shè)計(jì)理念念來(lái)看，這這實(shí)際上是是一種在給給定設(shè)防水水準(zhǔn)下，對(duì)對(duì)位移或延延性需求尚尚無(wú)法預(yù)計(jì)計(jì)情況下的的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)方法。3/7/2023574抗震設(shè)計(jì)方方法所需考考慮的性能能指標(biāo)承載力和位位移（或延延性）是結(jié)結(jié)構(gòu)抗震性性能的兩個(gè)個(gè)最主要性性能指標(biāo)其它性能指指標(biāo)可通過(guò)過(guò)性能指標(biāo)標(biāo)之間的內(nèi)內(nèi)在聯(lián)系，，采用等效效方法予以以考慮這對(duì)于隨機(jī)機(jī)特性很強(qiáng)強(qiáng)的地震作作用，是可可以滿足一一般工程結(jié)結(jié)構(gòu)的需要要的。建議以承載力和和考慮了滯滯回耗能和和損傷影響響的等效延延性系數(shù)作作為結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計(jì)指指標(biāo)。3/7/2023584抗震設(shè)計(jì)方方法所需考考慮的性能能指標(biāo)3/7/202359提綱1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計(jì)方法的的發(fā)展2結(jié)構(gòu)抗震性性能指標(biāo)之之間的關(guān)系系3抗震設(shè)防水水準(zhǔn)與抗震震性能需求求4抗震設(shè)計(jì)方方法所需考考慮的性能能指標(biāo)5基于位移的的體系能力力設(shè)計(jì)方法法6結(jié)語(yǔ)3/7/2023605基于位移的的體系能力力設(shè)計(jì)法確定不同設(shè)設(shè)防水準(zhǔn)下下結(jié)構(gòu)的承承載力和等等效延性需需求，尤其其是考慮結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)入非非彈性變形形階段時(shí)的的等效延性性需求。問題的困難難在于結(jié)構(gòu)構(gòu)非彈性地地震反應(yīng)十十分復(fù)雜。。從大量的彈彈塑性地震震反應(yīng)分析析結(jié)果可知知，要想獲獲得任意結(jié)結(jié)構(gòu)的非彈彈性地震反反應(yīng)的一般般規(guī)律幾乎乎是不可能能的。這是基于位位移設(shè)計(jì)方方法的關(guān)鍵鍵問題所在在。3/7/2023615基于位移移的體系系能力設(shè)設(shè)計(jì)法在能力譜譜設(shè)計(jì)法法中，原原結(jié)構(gòu)的的能力曲曲線是通通過(guò)基于于一定荷荷載分布布模式或或位移模模式下的的推覆分分析結(jié)果果等效為為單自由由度體系系獲得的的。采用了結(jié)結(jié)構(gòu)在非非彈性階階段的荷荷載分布布或位移移模式與與彈性階階段相同同的假定定。這個(gè)假定定并不適適用于任任意結(jié)構(gòu)構(gòu)，而是是要求結(jié)結(jié)構(gòu)滿足足一定的的條件。。3/7/2023625基于位位移的的體系系能力力設(shè)計(jì)計(jì)法計(jì)算分分析表表明，，當(dāng)樓樓層屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度系系數(shù)a不小于于0.7時(shí)，也也即結(jié)結(jié)構(gòu)的的屈服服程度度不大大時(shí)，，彈塑塑性位位移模模式與與彈性性位移移模式式基本本一致致。3/7/2023635基于位位移的的體系系能力力設(shè)計(jì)計(jì)法計(jì)算分分析表表明，，當(dāng)樓樓層屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度系系數(shù)a不小于于0.7時(shí)，也也即結(jié)結(jié)構(gòu)的的屈服服程度度不大大時(shí)，，彈塑塑性位位移模模式與與彈性性位移移模式式基本本一致致。計(jì)算還還表明明，當(dāng)當(dāng)a小于0.7，彈塑塑性位位移模模式將將變得得十分分沒有有規(guī)律律，這這就是是非彈彈性地地震反反應(yīng)的的復(fù)雜雜性。。對(duì)于單單一結(jié)結(jié)構(gòu)，，雖然然我們們可以以通過(guò)過(guò)限制制屈服服強(qiáng)度度系數(shù)數(shù)為a使彈塑塑性位位移模模式與與彈性性位移移模式式基本本一致致，進(jìn)進(jìn)而進(jìn)進(jìn)行可可得到到簡(jiǎn)化化彈塑塑性變變形的的計(jì)算算方法法。但滿足足該條條件的的屈服服強(qiáng)度度系數(shù)數(shù)a較大，，無(wú)法法應(yīng)用用于任任一抗抗震設(shè)設(shè)防水水準(zhǔn)的的設(shè)計(jì)計(jì)。3/7/2023645基于位位移的的體系系能力力設(shè)計(jì)計(jì)法需要注注意到到的是是結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震震設(shè)計(jì)計(jì)是一一種人人們主主動(dòng)創(chuàng)創(chuàng)造過(guò)過(guò)程實(shí)際結(jié)結(jié)構(gòu)均均為超超靜定定結(jié)構(gòu)構(gòu)，根根據(jù)能能力設(shè)設(shè)計(jì)法法對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)破破壞機(jī)機(jī)制進(jìn)進(jìn)行控控制的的思想想，可可以將將結(jié)構(gòu)構(gòu)體系系劃分分為兩兩部分分：一一部分分為主主體結(jié)結(jié)構(gòu)；；另一一部分分為附附屬結(jié)結(jié)構(gòu)。。