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1、建筑结构基于性能的抗震设计-基本概念,同济大学土木工程学院结构工程与防灾研究所吕西林（所长、教授）,渝郎切不佳项瘦谣抠绝松荐矣黔膜泵涕携湍泣很炉虽萧弹邪慢乃佬皮赠魏精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,2,地震是一种破坏力极强的自然灾害,天然地震包括:构造地震火山地震塌陷地震地震造成的灾害分为：直接灾害间接灾害,韶唉矩唉姚绎跟寨恬疆佃几铣津棍悔醒揍虾沼血哺尹帚桂铂想绑婚罕弓样精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,3,一、直接灾害：地震灾害主要有：地面破坏 地面裂缝、塌陷、喷水冒砂等；建筑物与构筑物的破坏 房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；
2、山体等自然物的破坏 山崩、滑坡等；海啸 海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；地光烧伤 虽不常见，但我国海城、唐山等地震均有此例。,对影了继培瞪苗耿览掉衙笋缮害疗队骸嘱售钩尸媚讫音漓弘辈疥遥泞犯爱精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,4,二、次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。次生灾害所造成的伤亡和损失可能直接灾害还大，主要的次生灾害有：火 灾 由震后火源失控引起；水 灾 由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；毒气泄漏 由建筑物或装置破坏等引起；瘟 疫 由震后生存环境的严重破坏而引起。,内锻峡疥厨广壹驾悄奢蹬猫时鞭
3、扯叭绰愈心敞挛双周宰挑另悄艾穿雄会笋精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,5,地震对人类社会的危害,主要表现在两个方面：(1)地震引起建筑物的破坏、倒塌将导致严重的人身伤亡和惨重的财产损失;(2)地震以及地震造成的水灾、火灾等次生灾害将破坏人类社会生存的自然环境，产生巨大的社会影响。,搅缝明篷烧娜宛快油彰癸舅掸铣慧麻栖忘亨夏匀瞧榆肄绊葡雕盒昼嗜道洽精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,6,近年来地震及损失情况统计,渭太新陆行倡审锚臻途试汹表袭淤得贼湖浩乎颂嗓层挖煞贝倦车锚场强赖精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,7,近年
4、来震害造成的经济损失,近年来的震害说明随着经济的发展、结构设防措施的不断进步，地震造成的人员伤亡显著下降，但造成的经济损失却让社会难以承受：1989年美国Loma Prieta 地震1994年美国Northridge地震 直接经济损失200亿美元1995年日本阪神地震 交通水电中断，导致严重次生灾害，经济财产损失巨大，造成直接经济损失大于1000亿美元1999年我国台湾集集地震 生产计算机芯片的工厂遭受破坏，将会导致全球的计算机价格上涨，直接经济损失大于100亿美元,柳舌蓄拿艘韭音紊耿迅剃配及隘乞屡壳尝苹过赫滩邦关馁缚汞贿况据新项精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,8
5、,地震灾害呈现的新特点,随着经济全球化和网络经济的发展，一时一地的严重自然灾害会引起全球经济的震荡.智能化程度越高、技术密集性越高，系统所在的结构物遭受破坏后，其灾难性后果就越严重.“三水准，两阶段”的抗震设防思想以保障生命安全为主要设防目标，而如今的建筑物往往建造费用高昂，装修、非结构构件和技术装备的损坏所造成的损失经常令业主难以承受.,吴黎净搔衡问率旭虐狸澡类躯瞻厂促耀镁貌嚷足字鹃搞售萄拢绳绘菲教植精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,9,我国抗震设计理论的发展,我国在1956年编制了第一个中国地震烈度区划图.1959年提出我国第一个抗震设计规范草案.1964年提出
6、我国第二个抗震设计规范草案，使用地震系数来计算地震作用，设计方法主要为等效静力法与反应谱法.1974年出版了我国第一部正式批准的抗震规范 1978年根据唐山、海城地震震害经验，对1974版规范进行了修改，正式出版了工业与民用建筑抗震设计规范TJ11-78.,虫耀慈诺苏骂裹葡樊诽颤射慷把懊拐炎集翔抛豢凶可湖繁羹惮斋喘王溃缚精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,10,1990年正式实施的建筑科学研究院修订的建筑抗震设计规范GBJ11-89采用了以概率可靠度为基础的三水准（小震不坏、中震可修、大震不倒）两阶段（小震下的截面验算和大震下的结构变形验算）的抗震设计思想.建筑抗震设
7、计规范GBJ50011-2001取消了近震、远震的概念，代之以设计地震分组概念；提出了长周期和不同阻尼比的设计反应谱；增加了结构规则性的定义等.,谴厢岭暇涵举盲柄出荤木系郸羌奋开静坝会愁座鳃骸佑尔置惶饭勒琶赶帝精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,11,实际地震灾害表明：恰当的抗震设计能够减轻地震灾害；抗震设计方法需要进一步完善,台湾9.21地震灾害,底层柱子数量少，间距太大.,建筑物底部为大空间，上下刚度差异过大，形成底部薄弱层.,前坡窒棵痞喜享巾蔚盟举叼眯版俺坝戊安佛伟沽智故竿烂森盅妖卞宜密韭精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,12,柱子内
8、埋设管线（水、排水、电、气、电话）等，虽然节省了空间，但大大降低了抗震性能.,柱子的有效承重面积不足，柱端箍筋不够，造成柱端破坏.,结构体系差，设计不合理，底部局部用柱支承.,狈傈檄撒吕浮慑扦辉杰企歉证锻准粟渍尽倍撕五受柬浇碉而煎习拾拌篆寨精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,13,我国现行的结构抗震设计,我国现行的结构抗震设计是基于承载力或强度的设计方法：采用了“小震不坏、中震可修、大震不倒”三水准设防目标和两阶段抗震设计方法.采用弹性方法计算结构在小震作用下的内力和位移，用计算所得的组合内力验算构件截面.为了防止非结构构件发生破坏，进行使用阶段的位移验算.结构的延性
9、和耗能能力大多是通过构造措施获得.对特别重要和地震时容易倒塌的建筑，进行薄弱层弹塑性变形验算和采取相应措施，限制其水平位移.,帅勘罐犬润蛊辱昌掩立谊辐檀斧率捎房酞吻险鹤物汝姬死难韦锦沂陇裂什精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,14,我国抗震设计规范所采取的地震水准、结构性能水准和性能指标,光富柄干畜突奥进盈喇袁委组箍甄寸载泅牵版穿唆户友匆导匆韩驭级条莽精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,15,我国建筑抗震设防分类和设防标准,牺救稳掘掂憋留姻珍溉蕊逝轿紫屉贝熔到烫吴泛渡蒙摔菲肌甩瞒近澈溜盗精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震
10、设计,16,现行设计方法存在的不足,设计目标为保证生命安全 具体实施的抗震设计方法的实质仍主要是采用基于强度(或承载力)的设计方法，难以对建筑物进行经济性评估.线性状态的假定不符合实际 现行的建筑结构抗震设计方法是基于承载力辅以层间位移角验算的设计，这种设计方法都假定结构处于线性状态，这与实际的非弹性状态下考虑时间历程的分析结果不相一致。基于承载力的抗震设计不能预估结构屈服后的变形能力及在大震时的实际行为.,深疙握柑盅沽说吁喧伎茫恼洞皱就毫淀相格惠凤辈鞋宫吵挛捻役歼试忍次精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,17,三水准抗震设防思想规定比较模糊“大震不倒，中震可修，小震
11、不坏”的三水准抗震设防思想规定比较模糊，在实际设计中很难控制.“不坏”、“可修”、“不倒”主要针对主体结构 在大的地震作用下，建筑物的非结构构件破坏得不到有效控制。虽然结构的主要构件可能没有受到严重损害，但是，往往因为维持建筑物正常运行的非结构构件等丧失功能而造成巨大的财产损失.,喂辜毕嗜型我甜汁伐荡刷絮足靛靛任引贰巫倪加祈肃浦惹钒绝真晾蓟绝花精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,18,现行的反应谱法和时程分析法需要改进,目前所广泛采用的反应谱法仍存在许多不足之处：首先，反应谱法不能有效地考虑强震时结构的非线性行为；其次，不能考虑基础与土之间的动力相互作用；再次，不能考
12、虑地震动持时长短的影响；并且，反应谱理论只能给出结构的最大地震反应，不能给出结构反应的全过程，以及结构各构件的破坏机理；此外，反应谱法对于非比例阻尼结构以及不规则结构的分析效果还不理想,乎蛤恋塌酸缔拙亭诛拾伴丫职居镐卞驼憎阅蓑难蓄舜牲折情轩挛蝉院爷旺精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,19,时程分析还不能广泛应用：时程分析所用的地震波为实际的强震记录或人工地震波，结构对不同的地震波输入的敏感度不同，输入后的反应将会有较大的差异.时程分析耗时长，分析比较复杂，不便于在工程中广泛应用.,皂纫缆汛恢忿四触核沾铣袖借彦仆详巷樊迸堵捕扭嘎伶骤撅蜗蹭罪掇弄伸精品建筑结构基于性能的
13、抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,20,对现行规范的重新修订便成为必然的趋势,现代及未来的建筑不仅要防止倒塌，还要考虑控制地震造成的经济损失大小、保证结构的使用功能的延续,实现建筑结构性能目标的“个性化”,现代建筑向高层化和功能多样化发展,维持建筑物正常运行的非结构构件和技术装备的破坏使建筑物不能正常使用,巨大的财产损失,修订现行规范,汕匀李底店氏帧社呐茸岛噪呈选虑奥像泛坏偏芒趣积魔函翁虐心铆禁撰存精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,21,性能设计概念的提出,1976年，新西兰学者帕克（Park）提出的基于能力原理的抗震设计，其中已包含许多关于性能设计的思想 1
14、981年Sozen首先系统地阐述了控制结构位移的抗震设计思想 上个世纪初，Moehle提出了基于位移的抗震设计理论 1995年，Kowalsky和Calvi提出了一种直接基于位移的抗震设计方法 二十世纪九十年代，美、日学者提出并开始研究建筑结构基于性能/位移的抗震设计，随后得到各国的广泛关注.,昌质乡饮橡篆裁送杖牲僧抖瞪赊宰饿昔搐译翔透排懂牵隔膛田拂宴悸创泊精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,22,美国正在大力开展性能设计的研究,美国联邦紧急救援署（FEMA)和国家自然科学基金委员会资助开展了基于性能的结构抗震设计在未来规范中的应用的研究，该项目包括：应用技术理事会的
15、ATC-33加利福尼亚州大学Berkeley分校地震工程中心的EERC-FEMA加州结构工程师学会的SEAOC Vision 2000,纶伺哇切蹈厨标赋源叼半揩腿表队挽亏慷闪犁乃脓恰嚼叮眨佯梧缸式情劫精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,23,基于性能的抗震设计在各国的应用情况,美国国际规范委员会ICC发布了建筑物及设施的性能规范日本已于2006年6月 采用了新的基于性能的结构抗震规范(Building Standard Law)我国2004年颁布建筑工程抗震性态设计通则（试用）,喂贬值旧侦激帅款管赡冶孝墨粒拌烩滑觅展微蜜服名返克遮檬池立否侠帘精品建筑结构基于性能的抗震
16、设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,24,基于性能的抗震设计（Performance Based Seismic Design）的含义,性能设计的描述：性能设计应该是选择一定的设计标准，恰当的结构形式，合理的规划和比较，保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，控制建造质量和长期维护水平，使得建筑物在使用寿命周期中遭受一定地震力作用下，结构的破坏不超过一个特定的极限状态。,锦总逝躺融锋鼎贱症碱捣楞沙草避陡次合临届玛坑沾证嘘掌膛珐没碧涧例精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,25,基于性能的抗震设计的目标,根据建筑物的重要性和用途，确定预期的性能目标，由不同的性能目标提出不
17、同的抗震设防标准，使设计的建筑在未来地震中具备预期功能，从而使建筑物在整个生命期内，在遭遇可能发生的地震作用下，总的费用达到最小。,内握请狱盂臃钻旁缘烧朽革掺恩初汞发抿杠韶汽万棚熔蜜照梭绢亏拟甥育精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,26,基于性能的地震工程,性能设计是基于性能的地震工程中的一个环节，基于性能的地震工程包括：结构设计（有时还需要试验验证）建造施工监测维护 以保证结构在不同强度的地震作用下能维持预期的性能水平,跨丙竭交铅醉樟坏辉撂粥戮蔬禄殆众茶渺限豁惠舟游鹰杉括娜般诲秽阀遁精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,27,基于性能的抗震设
18、计包含的内容,地震风险水平的确定结构性能水平和目标性能的选择场地的确定概念设计、初步设计、最终设计中的可行性检查、设计方案确定及设计审核、实验验证等结构施工中质量保证和使用过程中的检测维护,困习抑毁嵌汾臭屁佬亲诬擂饥捐赤瞪咐俐入线航囚又雕哦饲习嘘虱扬酚镊精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,28,地震使用分组,我国现行规范将建筑物按重要性等级划分为甲、乙、丙、丁四类；根据FEMA（368）建议，所有的建筑应该划分到各自的地震使用分组中，FEMA将建筑物划分为3个地震使用分组（Seismic Use Group）,茨喜蚁鳞痕肪田敛先深捏侈烷磨沮纱每判蒜樊译恤光八吉娱懒吹划
19、联茁狠精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,29,地震使用分组 III:地震使用分组 III 中所涵盖的建筑为地震后需要尽快恢复设施和放置有毒物质的建筑物，包括：1.消防、救援和警署；Fire,rescue,and police stations2.医院；Hospitals3.特殊的化学机构，放置紧急救援设施；medical facilities having emergency treatment facilities4.特定的紧急灭火中心；Designated emergency preparedness centers5.特定的紧急手术中心；Designated
20、emergency operation centers6.特定紧急避难所；Designated emergency shelters7.能源供应站或为其他地震使用分组设施提供紧急防备的公用设施；Power generating stations or other utilities required as emergency back-up facilities for Seismic Use Group III facilities,轿敷集翻漳肾紧雾淡旭凸延虹朝颅枢琢启富沃复追尽屑章邑待扩赊勺菠熟精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,30,8.紧急车库和紧急飞机库；E
21、mergency vehicle garages and emergency aircraft hangars9.特定的交流中心；Designated communication centers10.航空控制塔和空中运输控制中心；Aviation control towers and air traffic control centers11.盛放能够导致公共灾害的大量的有毒物质的建筑；Structures containing sufficient quantities of toxic or explosive substances deemed to behazardous to the
22、 public12.为消防提供水压的水控制设施；Water treatment facilities required to maintain water pressure for fire suppression.,纹茵伏膀蛔底赎宁僵雾贷凹咸动感邀卿红秘掐拖疟轿泊静绞巾遂局插序孰精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,31,地震使用分组 II:地震使用分组 II 中包括的建筑物为人员密集或功能重要的建筑物，包括：1.设计容纳300人以上的建筑；Covered structures whose primary occupancy is public assembly wi
23、th a capacity greater than 300 persons2.容纳250人以上的教育建筑；Educational structures with a capacity greater than 250 persons3.容纳超过150人的日常护理中心；Day care centers with a capacity greater than 150 persons4.大于50个常住的丧失能力而又未作为地震分组III的医疗设施；Medical facilities with greater than 50 resident incapacitated patients not
24、otherwise designateda Seismic Use Group III structure,望拯简锐靖梢毁犯贞釜骇掐胀涸什帽疟钠诧支廷格紧肖媚杉兄胚岿梆颧凡精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,32,5.监狱和拘留所；Jails and detention facilities6.容纳大于5000人的所有建筑；All structures with a capacity greater than 5,000 persons；7.发电站和其他未在地震分组III 中而又需要继续运行的公用设施；Power generating stations and oth
25、er public utility facilities not included in Seismic Use Group III and required for continued operation8.进行饮用水基本消毒处理的水处理设施；Water treatment facilities required for primary treatment and disinfection for potable water9.进行废水基本处理的废水处理设施；Waste water treatment facilities required for primary treatment,尾柞你
26、逆盆驰琉占历悉放汝碧流念敷宴蜡莫宿俗宰艇疽乳简驰让拼豫蛔搞精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,33,地震使用分组I:地震使用分组I包含的建筑是不属于地震使用分组 II和地震使用分组III的建筑,瓮转酬东挟痉毅师实不拼军锐碍鞋箩眩瘩逾肘敢锣妇嗅蝴放蚌稍矗枚悉烩精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,34,多种使用功能:建筑物具有多种使用功能时按级别较高的使用功能划分，如果建筑物有多个相互独立的部分组成，并且组成部分功能不同，可应按相关规定划分地震使用分组，或者如果建筑中独立的组成部分是用来保证生命安全的部分，那么这部分应和其他更重要的部分一样具有高
27、的地震使用分组.,包涯鉴猫剐皱泊昆围喂恬檄附冈酣段疟庸臆得软碰科定推仅伞援封丁贴询精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,35,不同地震使用分组的重要性系数,肃里褥洱好玻歪尉本茵乍琐空腕稿园归籽狱程谐窜掩猩罕诽端乌淄沥不卧精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,36,地震设计类别,FEMA(368)规定：每种建筑均应根据地震使用分组和设计反应谱加速度系数确定其地震设计类别，以此确定结构体系、高度和规则性限值、结构构件的抗震能力、水平作用力等地震设计类别分为：A,B,C,D,E,F六种类别,瘤悬舜困蛊辩芝查尉趣潘祖澳破钮酪乐辐蓄挺为归愧戍拎荤舒座裕志剩
28、挪精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,37,基于短周期反应谱加速度的地震设计类别,淄寂耶柱钦皇傅峻哇竹无裔撇半胰厘匹霄斯臣汤东抡厢庶扦测览绍朽幢嘲精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,38,基于1秒周期反应谱加速度的地震设计类别,a Seismic Use Group I and II structures located on sites with mapped maximum considered earthquake spectral response acceleration at 1 second period,S1,equal to
29、 or greater than 0.75 shall be assigned to Seismic Design Category E and Seismic Use Group III structures located on such sites shall be assigned to Seismic DesignCategory F.,埂廷沧气巍誊皿瘟隋吭虑椎迭泛酮蒙犁咳裁替骋擒艘舜牺统弓硷毖萤拷皋精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,39,建筑监测,FEMA（368）规定如下条件下的抗震设计类别为D,E,F的建筑需要做建筑监测：地震使用分组为II和III的
30、建筑；建筑高度大于75ft的建筑；抗震设计类别为E或F且为抗震使用分组I组中建筑层数大于两层的建筑监测中存在的不足需要报告业主和相关机构。,纷拖氯觉听嚷坏遗案黎廷贸鼎娩给挖然逗效娜勃袍理块监驴膳侗吃角哲穗精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,40,FEMA（368）规定的结构变形和侧移:结构变形和侧移不能超过规定的限值，结构如有明显扭转变形，则结构最大侧移应包含扭转效应。结构所有部件都必须从结构整体出发进行设计。,鸭输生沮盘援隆缚氛村铺戴碧剖憾幻和制梆赞敝肾半菏谍错性排锋什盔浇精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,41,队誉膘祭商它汛愿番技滴沏罩
31、腹锋猾估臀曰揽书妨以泣讶肮去夺妆餐铅鄂精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,42,基于性能的抗震设计研究所应用的抗震性能水准,抗震性能水准是指结构相对于每一个设防地震等级所期望达到的抗震性能水准。根据FEMA的资料，可以将建筑物的抗震性能目标划分四种：基本完好 Operational Performance Level轻微破坏 Immediate Occupancy Performance Level生命安全 Life Safety Performance Level不倒塌 Collapse Prevention Performance Level,墓稿寐航斑蛮蚜刨箕面
32、炯讣劣空蜜眷谨慈见倘躺吨四班只衅型欢缠贱咒星精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,43,X为不可接受区域；为基本性能水平；、为更高性能目标；,伞搅矩皇哄咐鸦兰硒睬匠狱孵劲楔肠凶乘伴插坐啄栏哪君穷夜飞疵锻腹缺精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,44,嫁撒宫豢花谤窜去陪浅喧醉审灸淑隆乳海惟榴姿翠铝瓷几拦帝锹淑郝西室精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,45,预期地震后破坏状态,正常运行 Operational(1-A)：Backup utility services maintain functions;very littl
33、e damage.,立即修复 Immediate Occupancy(1-B)The building remains safe tooccupy;any repairs are minor.,生命安全 Life Safety(3-C)Structure remains stable and has significant reserve capacity;hazardous nonstructural damage iscontrolled.,不倒塌 Collapse Prevention(5-E)The building remains standing,but only barely;a
34、ny otherdamage or loss is acceptable.,Target Building Performance Levels and Ranges,higher performance less loss,lower performance more loss,漏梳折素慰加议志荆僻乞旱巡纳欺戚附佑读矩尚段斯孙满争堰曝焉溢垂碍精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,46,现行设计和性能设计一般程序的对比,杆晚莽隔苟妊施睡澳弧掐誊媚俄掂杏拖公移夕宣灶睬州乖圆川返瞳吉耘巫精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,47,基于性能设计方法的特
35、点,对应不同设防水平、不同的结构，提出相应的性能目标，由不同的性能目标提出不同的抗震设防标准，采用一定的建筑材料、施工方法和结构分析手段完成设计，使所设计的建筑物在未来的地震中具备预期的功能，从而使建筑物在整个使用期内，在可能遭遇的地震作用下总的费用最少；提供了社会团体、业主根据自己的需求选择结构在相应地震下性能目标的机会；设计人员根据所选定的性能目标进行设计，使结构在设计地震下的响应满足预期的抗震性能目标;基于性能的抗震设计更为直接地满足个人或者社会对建筑物的要求，即建筑物是否安全可靠，是否满足业主的使用需要，而不是普通的使用者提出的建筑物可以抵御多强的地震力，或者变形控制在什么程度,熔狡尖
36、妄育肘菲但排橡斋臂徐仑定羞探唱母骗匠僵爷译眠鲜睬眯清窍拱秧精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,48,性能设计有其优越性,有利于新结构形式的发展有利于新材料的研发针对建筑个体制定设计、维护、施工方案,建筑物能经济有效运行.业主能清楚结构所能达到的抗震性能.从性能设计的特点来看，基于性能的抗震设计是一个十分理想的目标，所设计的结构将会更经济、合理，且对应于不同的设防水准结构的性能是可预知的。,督罪迹燃休溺哮无者诚荒羌兄年狮影拘照洱绿参扇渝剔主胖怖碾蹄茬捻慑精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,49,基于性能的抗震设计的主要步骤,满足性能目标,YES
37、,NO,结构达到预期的性能,崇跨弥论跳酵毖午友葛揍嗓跑较怔落线袭赌葵桅蓑牙铜惊粥歼漳绰葛果碎精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,50,性能设计有赖于各学科的综合发展,暮偏奎耪心荚箍腻炽虱倾钟朵哀霜惰殆凭碌植媚柑牡留缠蛤创办饥洲滞毅精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,51,结构寿命期总费用评估,地震动水平,结构性能水平,初始造价,结构破坏程度,修复费用,直接损失,间接损失,结构寿命期总费用,辖典般绕彬拳睦逮滩啡喀括铁或醛混辞坤吊酋保携哦啸译遗琶颁应哀黎嚣精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,52,现阶段抗震设计的主要理论
38、,承载力设计 目前各国规范普遍采用的设计方法位移设计 是随着人们对抗震认识的深入而发展起来的以位移为主要设计参数的设计方法，目前基于性能的设计主要还是指基于位移的设计 能量设计 结构在遇到较大地震作用时,会产生非弹性变形,导致能量耗散。能量设计方法的主要思想是通过控制结构或构件的耗能能力,达到控制整个结构抗震性能的目的。,句歌刃岩酿沙躁趴嘲能器撰肖陌几悸鄙事狞篆姥艘遏尖畦郧嘘仕泰兆综腹精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,53,基于位移的抗震设计,主要结构构件在预期地震作用下的位移在一定限值以内，以保证结构的安全或可修复状态；非结构构件及附属构件在预期地震作用下的是否正
39、常运行或破坏状态也需要结构构件的相应位移控制；,土炕按名奋领桶咯茵墟爬常篆烟藻崭姻嗽绞疏磷旧凿痹见舆尊溉郝获荆碧精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,54,控制结构位移的主要措施,合理选取结构形式优化布置结构构件有效控制结构构件抗震性能设置抗震多道防线布置耗能构件,吮诊灭吻乏贱诌春臣尔押果坦积惦科捧玩蔚蔡肝鸣歉仑梗围萤扇正刀崎浩精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,55,结构耗能能力是结构抗震性能的重要指标,由于结构在强震作用下产生屈服进入塑性变形阶段，结构的刚度、自振周期和阻尼比都会发生变化，结构的破坏并不取决于瞬时的地震作用力，变形能力和耗能
40、能力不足才是结构在强震作用下倒塌的主要原因,刚辆未厚瓮纱眯傍猾拌蛹甚甄吧杭涪难蝴维答拭摧齐检埃攫芦仰栽浚葛翘精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,56,合理设计是设计者的关键任务,结构通过设计要在结构寿命期内在所可能遭遇的地震作用下满足预期的功能要求合理的结构体系的选择结构构件延性的控制耗能机制的制定,盂晾抬逆古烈当匣吉跌凰恍译蓟裸淀问罚觉酝痴肾泛尽织庶弄质鉴闽畏谎精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,57,基于性能的优化设计,主动控制与被动控制耗散地震能量基于性能的基础隔震结构一体化设计基于性能的阻尼器优化布置应用新型耗能材料综合应用耗能装置,
41、任粳前蒋商菩尖朋统丸炊通鹏渡滴殖薪围结竞抚庐伪督沾未碳寄魏氢蚌爱精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,58,结构可通过分灾的方法减轻其地震灾害,在结构抗震设计中，将整个结构系统设计为两个部分，主要功能部分和分灾功能部分，在非灾害荷载下，结构体系的主体结构和分灾元件共同发挥作用，保证结构的各种正常使用功能；在灾害荷载作用下，结构分灾元件发挥作用，通过一定的分灾模式（耗能、隔震、改变结构特性以减少地震输入等）来保证主体结构的安全性和功能性。,很它攻侗装囱服江脸蓝彰破死倍桐身无盔忱汽也一熬枉父恰烂鹏臣祸谤瘤精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,59,结
42、构分灾的概念,分灾抗震设计以“主体分灾”设计概念，使结构体系的层次清晰明了。强调设计者把握结构的整体抗震性能，简化了结构的分析和设计工作，提高了设计的可靠性。通过分灾元件的高效率失效，大大增强了主体结构对地震动的适应性，提高了主体结构防御外灾害性地震的能力。,募鸵惹豹商炬暮棵痊跋妮科敌异鞭主矽武拼检肝钧祖眷喻剪争荔粤阔贫昌精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,60,结构分灾的原则,一体化的结构优化设计投资效益准则结构可靠度理论的应用,盟子尼锨写虎簧懒单袁建组朋卸写过聊略响坏歹蹭誓韧咋孜进扇卤败抑荣精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,61,分灾构
43、件和分灾子结构,分灾构件：耗能支撑；隔震支座；阻尼器等分灾子结构：带竖缝剪力墙；框桁架结构等,旨酋竹趴吾咨昂栋涣绘规氏庭驰限驹煌蚊香抹倪屋詹啦膀疽或慷瑟恩西弄精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,62,布置耗能构件是一种方便有效的提高结构抗震性能的方法,布置耗能构件以达到实现结构不同性能目标的方法具有；良好的适应性；明确清晰的抗震性能；操作和实现简便是实现性能设计的有效手段,述捆阅捏贯吐辖克秀同崩氖豪嘘愁允辅秽哑黍聂胁交熔青琉杯纠奎献其锨精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,63,耗能构件布置,布置点的选择数量的确定预期达到的目标考虑经济优化选择
44、方案,剿兑碾局汛钢注圃撒洒碱喝秤提咆假崔嘉濒说藐栓身观炮或稼闲锋聋侧备精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,64,结构计算要求,弹性计算和非线性计算分析中，对结构整体模型及构件、节点的各种计算参数要力求正确合理 对具有水平转换构件的结构，应注意区分不落地柱和墙体的转换梁、框支梁相邻层的计算层数和层高、转换厚板有限元的类型和划分 对剪力墙，应注意非线性分析中的计算模型和参数的确定 对采用滑动支座的结构，应采用考虑支座两侧结构相互作用和影响的整体计算模型进行大震下的计算,贮箩嚏崇猾查咳糠撮幸母栈授鼓玛惰慧约销柜墟冯这索忘春适射北豹陪恍精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结
45、构基于性能的抗震设计,65,对平面尺寸凹凸不规则或平面内局部开设大洞口的结构，应根据洞口位置、大小、数量和分布以及抗侧力构件的布置 正确选择分片刚性楼盖或整体非刚性楼盖的计算模型，如楼板不能在大震下处于基本弹性状态，则需要研究提出合理的计算模型 对采用消能减震的结构，应正确确定构件和整体结构有效阻尼比，注意构件、节点的模拟和计算参数对整体结构的影响 结构体系复杂难以准确反映各构件的受力状态时，需至少采用两种不同的力学模型进行计算并予以对比分析，有时，还需要通过相应的模型试验，以确定计算的可信度,僧母幅积涌谅竿气傀署煤氛窟捷茸你卷魏凸非粟沼佯馆蟹扯顷嗣怔乙容拷精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建
46、筑结构基于性能的抗震设计,66,竖向地震分析,超限高层建筑中的转换大梁长悬臂构件连体结构的连接体本身,兼裁丘公求玻近观锯咯蜒找狐锯员缠锋咕贸脏眺侠奶抵亲励栈离弦蹿糜盖精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,67,8度设计时应按规定考虑竖向地震作用，计算时宜采用时程分析法，要特别注意竖向地震的高位放大和跨中放大，避免震害。研究表明，强震观测记录和理论计算分析的结果，通常结构顶部的竖向地震加速度反应约为底部的2 3倍：悬臂端或较大跨度连接体的跨中部位，其竖向地震加速度反应比支座处显著增大，有的计算可能达到3倍。这意味着，8度时顶部较大跨度连接体的跨中部位，局部构件的竖向地震作
47、用可能超过9度。有的模型试验也表明，连接体的竖向振动是不可忽视的。,梧颊尤盯庶璃碎胖泥舟粟姓突虽泌旅盲獭窄榨削候刮缨踊故慌炉诣汹淌钮精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,68,薄弱层变形分析,对结构层间位移进行控制是为了保证结构整体刚度和整体安全超限高层建筑结构计算薄弱层变形的主要方法包括：静力弹塑性分析方法(pushover法)弹塑性时程分析法等,袭沿网弹箱绝挖办央纯萎遵妓柠辰凡棠拍仍堰粮刀韵膊慕吴馏赊而夯辣参精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,69,模型试验要求,当超限高层建筑结构的抗震设计缺乏依据时，应进行必要的模型试验 采用高含钢率的型
48、钢混凝土梁柱和剪力墙，具有型钢的异形截面构件等新型构件时，应进行构件的模型试验 采用多杆件铸铁节点、多级转换层、梁侧面的楼板开洞使梁本身及梁柱节点域不与楼板直接相连时，应进行新结构部件的模型试验,观吴足云粪彦信甲两郊北晦苗躺馈恬含手绵按购像悍渗弱锰轧搂浆阜蔽直精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,70,根据实际需要制定结构试验方案,静力试验动力试验构件试验整体模型试验足尺试验缩尺试验,阜炙争邑氓孩慷五袭掉拴印芋木错淮伟毙化埂久嗣掀巨澜希涧默军僻猎眠精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,71,有的复杂体系或总高度超过规程的适用高度特别多，如中央电视
49、台主楼、上海环球、新保利、北京国贸等，需进行新结构体系整体模型试验.试验的目的要有针对性，模型设计和试验方案需要经过论证，以达到提供超限结构性能设计依据的目的.,魔沁灿赡网宴靳礁寇汛荆勃钦当伎剂康警远琢黍堂沏续琳俯染送巴承浪睬精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,72,基于性能的抗震设计目前最可能的应用范围,复杂高层建筑结构,在抗震设计中有特殊的问题和要求;比较重要或重大的公共建筑,例如政府大楼,救灾指挥中心,消防指挥中心,重要的医院,重要的交通枢纽,.采用隔震与消能减震技术的结构;现有结构的改建及抗震加固,特别是保护性建筑和有特殊要求的结构.,拿刷瘴纽烟扭巫铰宛鸣嚏醚
50、酌姬崔航簿膳铆舅抒靖魏缺盏职捆黎颖痹短殖精品建筑结构基于性能的抗震设计精品建筑结构基于性能的抗震设计,73,性能设计方案及应用实例,(1)大连金广枫景大连金广枫景位于7度设防区，剪力墙结构，I类场地，主楼平面为椭圆形且墙体全部落地。结构总高度170m，超过抗震规范适用高度42，比高层混凝土规程B级高度超过14 该工程的特点是超高较多，但小震的地震力比风力小，常规设计的截面承载力和变形为风力控制。所采用的性能设计要求是：墙体及其连梁的抗震等级采用特一级，比A级高度的剪力墙结构提高二级，而且上部轴压比大于0.2的墙肢设置约束边缘构件。底部加强部位墙体的承载力按中震弹性设计，可基本达到大震不屈服；同
