浅析结构设计中的位移抗震设计

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1、浅析结构设计中的位移抗震设计摘要：文章主要就现代高层建筑结构设计中的位移的抗震设计要点进行分析。并且结合在自身的工作实践中介绍设计的基本方法和设计过程。Abstract:Thearticleismainlyanalysisofmodernhigh-risebuildingstructuredesignofdisplacement-basedseismicdesignpointstogetherwiththecombinationoftheirownworkpracticeandintroductiononthebasicdesignmethodanddesignprocess关键词：设

2、计思想；实践设计；抗震设计KeyWords:designconcept,practicedesign,anti-seismicdesign中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：1、基于位移的抗震设计思想现代的建筑结构设计时，对建筑的抗震要求是具有足够的刚度和承载力以抵御小震，具有足够的变形和耗能能力以抵御大震。震害、实验和理论分析都表明，变形能力不足和耗能能力不足是结构在大震作用下倒塌的主要原因。结构构件在地震作用下的破坏程度与结构的位移响应和构件的变形能力有关，用位移控制结构在大震作用下行为更为合理。在基于力的抗震设计基础上，这种新的设计方法以预期的结构位移反应为设计目标，实

3、现了结构在设计地震作用下预期的性能要求，以结构、构件的变形能力设计为依据，设计者可更好地控制结构在地震作用下的行为，防止结构由于变形能力不足而破坏。基于位移的抗震设计的基本思想是基于“投资―效益”准则和强调结构“个性”，即在未来抗震设计中，在不同强度水平地震作用下，能够有效地控制建筑的破坏状态，使建筑物实现明确的不同性能水平，从而使建筑物在整个生命周期内，在遭遇可能发生的地震作用下，总体费用达到最小。2、基于位移的抗震设计方法分析基于位移的抗震设计是一种以变形位移、层间侧移角为性能指标，进行结构及构件的设计。在这种方法中，位移是已知的给定输入量，而强度和刚度则是设计的输出结果。基于位移

4、的抗震设计方法目前大致可以分为用位移延性系数设计的方法、能力谱设计方法。2.1按延性系数设计的方法延性系数法是利用的延性和要求的延性对应结构或构件的需求延性，即目标延性的计算方法，将延性需求和可资利用的延性作对比，以评价结构的抗震性能并用于考虑扭转影响的延性结构基于位移的设计。延性反映了结构或构件非弹性变形的能力。这种能力能保证强度不会因为发生非弹性变形而急剧下降。延性通常包括结构延性、构件延性和截面延性。其中结构延性又称为整体延性，构件延性和截面延性又称为局部延性，结构的整体延性与结构中的构件的局部延性密切相关。结构延性可以用顶点位移延性或层间位移延性来表示构件延性与塑性铰区长度和截

5、面延性等有关截面延性与其几何形状、混凝土强度、轴压比、纵筋配筋率和含箍特征值等因素有关。衡量延性的量化设计指标，最常用的是曲率延性系数和位移延性系数，二者的定义为截面构件屈服后的曲率位移与屈服曲率位移之比。设计中一般关心的是最大曲率位移延性系数，用公式表示如下：式中，准和准分别表示塑性铰区截面的极限曲率和屈服曲率；和分别表示延性构件的极限位移和屈服位移。按延性系数设计的方法实际上是通过建立构件的位移延性系数或截面曲率延性系数与塑性铰区混凝土极限压应变的关系，由约束箍筋来保证核心混凝土能够达到所要求的极限压应变，从而使得构件具有要求的延性系数。使用此种方法时必须认识到所选择的位移延性水平

6、将直接影响到结构的地震破坏程度。用位移延性系数描述构件的弹塑性变形能力最大的问题是如何定义结构和构件的屈服位移和极限位移。不同的定义得到的延性系数可能相差很大。通常屈服位移是指临界截面受拉钢筋屈服时的位移，极限位移是指临界截面最外边缘受压混凝土达到极限压应变时的位移。然而在具体计算时，对屈服位移和极限位移存在不同的理解，特别是当荷载―位移曲线无明显的转折点时以及荷载―位移曲线有下降段时。2.2能力谱法能力谱设计方法的基本思想是：对己设计好的结构进行静力弹塑性分析，将分析的结果基底剪力―顶点位移关系曲线转化成一条能力谱曲线（加速度Sa与位移Sd关系曲线），同时将设计地震反应谱曲线转化成一

7、条需求谱曲线。将这两条曲线放入同一坐标系中，若两曲线相交，可以求得交点（性能点）的位移，此位移称为结构的目标位移。同时根据图示的方法可以直观的评价结构在给定地震作用下的性能。若两曲线无交点，说明结构需要加固处理或需要重新设计；如交点存在，可以根据交点的坐标反推出结构所处的状态。能力谱法计算步骤如下：（1）按规范进行结构承载力设计；（2）用静力弹塑性分析方法计算结构的基底剪力Vb与顶点位移Un。（3）建立能力谱曲线。对于高度不是很高、地震反应以第