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建筑抗震概念设计和性能化设计
对于超限高层建筑结构,适当增加中震、大震的性 能目标及相应的承载力和变形验算指标
三水准的由来:
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
74、78规范:单一的中震可修目标
74规范后发生的一系列大地震:表明基本烈度地震 具有很大不确定性
1975年,海城(6度区),7.3级大地震
两阶段设计:
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
第二阶段设计:
限制大震下结构弹塑性层间位移角;并采取必要 的抗震构造措施——满足大震防倒塌要求。
罕遇烈度层间弹塑性变形验算: 变形的要求取决于楼层承载力对应于大震的屈服强 度系数ξ ,不同的屈服强度系数有不同的延性要求, 如ξ >1/2 不需验算,ξ 降到1/4 ,延性 μ加2倍 ,必要 时需按变形值采取提高延性的措施
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
建筑抗震概念设计和性能化设计
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
破坏性地震是一种巨大的自然灾害,由于地震动具有明显 的不确定性和复杂性,迄今人们对地震规律性的认识还很不足。 历次大地震的震害经验表明,在某种意义上,建筑的抗震设计 仍然是一门“艺术”,依赖于设计人员的抗震概念设计理念。 因此,抗震计算和抗震措施是不可分割的两个组成部分,而且 “概念设计”(conceptual design)要比“计算设
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
②限制小震的弹性层间位移角;同时采取相应的抗震 构造措施,保证结构的延性、变形能力和耗能能 力,——自动满足中震变形要求。
中震省略——设防烈度结构显著非弹性,安全性只能 是变形验算(常规可靠指标<0), 考虑实际承载力对应 于中震的屈服强度系数ξ >0.5, 所需延性要求不大, 为减少设计工作量, 略去变形验算。
1976年,唐山(6度区),7.8级大地震
89规范:ห้องสมุดไป่ตู้
针对不确定性:提出“大震不倒”的设防目标
根据基于概率设计要求:提出小震不坏(弹性) 目标
保持原78规范的目标:中震可修 2001、2010规范:继续保持89规范的设计思想
工程抗震研究 所
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不得低于基本设防目标,适用于对使用功能或其他方面有专门要
求的建筑工程。
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
二、抗震措施和抗震构造措施
“抗震措施”是除了地震作用计算和构件抗力计算以外的抗震 设计内容,包括建筑总体布置、结构选型、地基抗液化措施、考 虑概念设计对地震作用效应(内力和变形等)的调整,以及各种抗 震构造措施。这里,地震作用计算指地震作用标准值的计算,不 包括地震作用效应(内力和变形)设计值的计算,不等同于抗震 计算。
计”(numerical design) 更为重要。所谓“概念设计”,指根 据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想, 进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。建筑结构抗 震性能的决定因素,是良好的概念设计。
建筑的抗震设防是以现有的经验、资料、科学水平和经济 条件为前提,尽可能减轻地震的灾害。随着科学技术和经济条 件的提高,规范的规定会有相应的突破。抗震性能化设计,就 是一种建立在概念设计基础上的抗震设计新发展。
承载力
需大修
日常维修
需排险 倒塌
位移
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
“三水准两阶段”的抗震设计方法
三水准 遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,
一般不受损坏或不需修理可继续使用
——小震不坏
当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时, 可能损坏,但经一般修理或不需修理仍可继续使用
•
我国的抗震设计规范将抗震设防目标分为基本目标和性能
化目标两大类。基本目标2010规范的表述,具有抗震性能设计的
雏形,即一般情况下(不是所有情况下)具有以下性能:小震不
坏指遭遇多遇地震影响时,建筑仍处于可基本正常使用状态,其
损坏属于日常维修范围内,从结构抗震分析角度,可以视为弹性
体系,采用弹性反应谱进行弹性分析;中震可修指遭遇设防地震
——中震可修 当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震
影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏
——大震不倒
两阶段设计:
工程抗震研究 所
Institute of Earthquake Engineering
第一阶段设计:
① 众值烈度结构基本弹性,安全性采用基于概率分项
系数抗震承载力验算。
S G SGE S Eh Ehk Ev SEvk S w w wk
影响时,结构进入非弹性工作阶段,但非弹性变形或结构体系的
损坏控制在可修复的范围;大震不倒指遭遇罕遇地震影响时,结
构有较大的非弹性变形,但能控制在规定的范围内,使结构不致
倒塌。抗震性能化目标是针对每个工程的具体情况,包括技术和
经济的可能条件,设计上提出的比基本目标更为具体的、灵活的
、明确的、定量的、切实可行的设防目标——设计指标。该目标
工程抗震研究
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所
一、现行规范的性能要求
——三水准两阶段设计
“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防三个水准目标,
涉及到小震、中震和大震的概念,涉及建筑不坏、可修和不倒的 概念,也是最基本的抗震性能化设计目标
鉴于现有的地震科研水平,对于未来地震的估计存在很大的 不确定性,小震、中震、大震的概率含义只是在现有认识水平上 的概率,超出罕遇地震强度的地震仍然可能发生。
S R / RE
——满足小震强度要求;
从概率的角度,不同重现期地震作用对重现期 475年设防烈度地震作用的折减大致如下: 重现期(年) 200 100 80 65 50 折减系数 0.70 0.51 0.45 0.40 0.34
50年对应于“众值烈度”,有明确的意义
两阶段设计: 第一阶段设计: