彭桂萍

【摘要】近年來，地震自然災(zāi)害發(fā)生概率越來越高，對我國社會的發(fā)展和人民的生命安全產(chǎn)生了重大影響。文章對基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計進行分析，具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】性能；建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計

一、 前言

文章對基于性能的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計概念進行了介紹，對現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理念存在問題進行了闡述，通過分析，并結(jié)合自身實踐經(jīng)驗和相關(guān)理論知識，對建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計方法進行了探討。

二、基于性能的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計概念

基于性能的抗震設(shè)計方法是一種基于"投資-效益"準則，兼顧結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計共性和個性要求的抗震設(shè)計方法，是抗震設(shè)計理論的變革。基于性能的抗震設(shè)計方法可以根據(jù)具體的情況，選取適當?shù)脑O(shè)防目標，設(shè)計功能多樣化的建筑結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計方案就可以滿足不同的設(shè)防目標?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計是比基于力，基于位移或者基于其他方面的抗震設(shè)計更為廣泛的設(shè)計理念，基于性能的抗震設(shè)計可以更為直接的滿足用戶對于建筑的要求。建筑結(jié)構(gòu)在正式使用的過程中，能夠?qū)τ诓煌潭鹊牡卣鹩幸欢ǖ牡钟芰?，建筑本身的性能能夠?yīng)對相應(yīng)程度的地震?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計的可行目標是在耗用資源最少的情況下，設(shè)計出能夠抵抗最糟糕的情況的建筑結(jié)構(gòu)，確保群眾的生命財產(chǎn)，減少國民經(jīng)濟的損失。

三、現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理念存在問題

1.設(shè)計參數(shù)選擇不當。我國現(xiàn)行抗震設(shè)計基于強度或承載力，但經(jīng)實踐表明建筑物結(jié)構(gòu)的抗震不僅基于強度。

2.性能概念不明確?，F(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對多級設(shè)防的目標描述較模糊，業(yè)主追求最經(jīng)濟的方案，設(shè)計人員追求單純的重力承載，基礎(chǔ)未能處于科技的評價之上，導(dǎo)致面臨地震時損失的加重。

3.損失控制不力?，F(xiàn)行設(shè)計理念除了重視主體結(jié)構(gòu)損壞造成損失外，對非主體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部設(shè)施損壞所帶來的損失容易忽視。

4.刻板的規(guī)范標準。設(shè)計者走不出以往設(shè)計規(guī)范標準的條框，約束了設(shè)計人員的主動性。

5.設(shè)計方法的欠缺?，F(xiàn)行的設(shè)計方法偏于保守，限制了新技術(shù)的應(yīng)用。

四、基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的內(nèi)容

1.地震設(shè)防的水準設(shè)定

地震設(shè)防的標準是指設(shè)定未來可能作用在建筑上的地震等級和作用效果，美國工程師協(xié)會曾提出，基于結(jié)構(gòu)性設(shè)計理論追求能控制結(jié)構(gòu)所可能發(fā)生的各種地震破壞的水準，因此需要根據(jù)不同的重現(xiàn)期選擇可能發(fā)生的對應(yīng)不同的地震動參數(shù)。在協(xié)會的報告中指出四個地震設(shè)防的水準：1）無損傷的正常狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)只受到輕微損傷，不需要進行修理就可繼續(xù)使用而不帶有隱患；2）結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷但可修復(fù)，此種情況下結(jié)構(gòu)仍然發(fā)揮效應(yīng)，但是在次要部位出現(xiàn)損傷，需要進行修復(fù)；3）保證生命安全的狀態(tài)，即人員的生命安全可以得到保證，結(jié)構(gòu)的損傷較為嚴重，但是仍在業(yè)主可以接受的范圍內(nèi)；4）倒塌控制水準，結(jié)構(gòu)損壞嚴重威脅生命安全，雖然損傷但沒有倒塌，經(jīng)濟上的損失已經(jīng)超過了業(yè)主可以接受的最大上限。

2.結(jié)構(gòu)抗震的性能目標設(shè)定

此項內(nèi)容就是針對某種地震設(shè)防的水準而設(shè)定期望達到的抗震性能的等級，抗震設(shè)防目標德爾建立需要綜合考慮地質(zhì)、功能、重要性、投資、效益、震后損失、重建、歷史和文化價值、社會效應(yīng)、業(yè)主要求等因素。從地震設(shè)防的角度看，規(guī)范提出的抗震目標實際上是最低的設(shè)防標準，而結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計則是根據(jù)業(yè)主需求采用的設(shè)防標準，其要高于規(guī)范設(shè)定的范圍。使用者可以根據(jù)自身的情況出發(fā)，設(shè)定一個合理的性能目標。為了方便結(jié)構(gòu)設(shè)計，這些定性的性能指標最終將被量化，成為具體結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)依據(jù)。

3.基于性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計實施

此項內(nèi)容就是要求將結(jié)構(gòu)的性能要求轉(zhuǎn)化為合理的性能參數(shù)以此形成具體的指導(dǎo)設(shè)計的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。為了達到這一目標，需要配合合理的處理和分析方法，將前面的目標轉(zhuǎn)化為與性能指標相關(guān)量化數(shù)據(jù)，使之作為指導(dǎo)設(shè)計的具體指標。

五、建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計方法

作為性能設(shè)計理論的重要內(nèi)容，基于性能的抗震設(shè)計方法顯得尤為重要。那么怎樣合理的運用基于性能抗震設(shè)計理念則引起了人們的廣泛關(guān)注，為了能夠把它有效地運用到實際中來，有很多學(xué)者都對此進行了思考，但是卻還沒有統(tǒng)一的認識，通過他們的總結(jié)，我們可以知道讓性能設(shè)計思想運用到實際設(shè)計中來主要有以下步驟和方法：

1.性能抗震設(shè)計階段

（1）概念設(shè)計。根據(jù)用途和業(yè)主的要求，合理確定設(shè)防目標，通過場地、建筑平面等進行初步設(shè)計。

（2）計算設(shè)計。根據(jù)預(yù)定的設(shè)防目標，計算出能影響各類因素的抗震參數(shù)，參數(shù)與預(yù)定目標不符要及時修改，直至滿足參數(shù)需求。以基于位移的抗震性能設(shè)計為例，主要包括步驟有確定不同強度地震作用下性能目標；根據(jù)初步設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的位移的極限值；通過等效阻尼比等各類等效數(shù)值，確定等效剛度；設(shè)計采用必需的構(gòu)造措施；評價結(jié)構(gòu)強度要求和變形能力。以嚴謹、科學(xué)、合理的態(tài)度進行評估，如計算階段有不符合，則需重復(fù)計算設(shè)計步驟，以不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（3）性能評估。通過各類的分析法得出設(shè)計結(jié)果來確定該建筑結(jié)構(gòu)的性能。

2.性能抗震設(shè)計方法

目前大致主要有：位移影響系數(shù)、能力譜、直接位移設(shè)計等方法。

（1）位移影響系數(shù)法?；诮Y(jié)構(gòu)性能設(shè)計方法，通過分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模態(tài)進行確定。以達到此系數(shù)的修正作用。此方法還存在著由于它是整體抗震評估方法，無法具體體現(xiàn)主要結(jié)構(gòu)、樓層的損壞情況與抗震水準等問題。

（2）能力譜法。1975年被提出，隨后不斷改進。能力譜設(shè)計是將能力譜曲線與地震反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化而來的需求譜，進行比較來評估其抗震性能。此方法側(cè)重對結(jié)構(gòu)的實際性能進行驗算、評估。另外，能力譜設(shè)計法比較適用于平面結(jié)構(gòu)可簡化且分布較均勻的結(jié)構(gòu)，否將會產(chǎn)生不小的誤差。

（3）直接位移設(shè)計法。側(cè)重于結(jié)構(gòu)性能設(shè)計，概念簡單，根據(jù)地震等級來預(yù)期位移計算，使結(jié)構(gòu)達到預(yù)定位移。此方法也存在著只能從建筑結(jié)構(gòu)材料的極限變化得到數(shù)值，而不能考慮到預(yù)期以外的強震效應(yīng)的不足。

六、結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計是一個非常復(fù)雜的整體，在設(shè)計中，要考慮的因素很多，涉及的因素很過，顧及的因素很多，需要相關(guān)人員投入更多的精力才行。

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