全國服務熱線:0991-5590169
網站公告:
新疆鴻立泰抗震科技有限公司網站成立了!打造全新疆最新、最全的抗震減震產品,力求最專業的服務,最親民的價格,為每一個用戶提供最安全的保障是我們鴻立泰的畢生追求!!!
聯系我們

公司名稱:新疆鴻立泰抗震科技有限公司

聯系電話:0991-5590169

地址:甘泉堡新能源工業區中央大道

傳真:0991-4654065

聯系手機:18130888875

聯系手機:18130888873

聯系手機:18130888872

聯系手機:18130888871


防震減災專題
當前位置:首頁 >防震減災專題
基于傳統和性能的高層建筑抗震設計方法
來源:網站標題    時間:2017/1/21 9:30:20    瀏覽:5613  次

傳統的高層建筑抗震設計方法

目前,我國高層建筑的抗震設計遵循的是小震不壞、中震可修、大震不倒的三水準設防目標,主要采用兩階段設計來實現上述3個水準的設防目標。

第一階段設計是承載力驗算,取第一水準的地震動參數計算結構的彈性地震作用標準值和相應的地震作用效應,在可靠度分析基礎上采用分項系數設計表達式進行結構構件截面承載力抗震驗算,滿足小震不壞的設防目標。

第二階段設計是彈塑性變形驗算,對有薄弱層的不規則結構或有專門要求的結構,通過彈塑性層間變形驗算并采用相應的構造措施,滿足大震不倒的設防目標。中震可修的設防目標則通過概念設計和若干抗震措施來實現,主要體現在第一階段設計中。概念設計包括結構選型、限制房屋高度、最小地震剪力等;抗震措施則包括內力調整放大、不同抗震等級的構造要求等內容。

以鋼筋混凝土框架結構為例,第一階段設計執行強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件內力調整和一系列構造要求的相關規定,對規則框架結構,中震可修、大震不倒的設防目標采用以上抗震措施就能實現,對有薄弱層的不規則框架結構或有專門要求的結構,還要補充第二階段設計才能實現大震不倒的設防目標。

新一代區劃圖GB18306—2015提出了四級地震作用的概念,原有區劃圖的基本地震動、多遇地震動和罕遇地震動基礎上增加了極罕遇地震動。基本地震動定義為50年超越概率10%的地震動,多遇地震動、罕遇地震動的50年超越概率為63%2%,極罕遇地震動的年超越概率為1/10000。以基本地震動峰值加速度區劃圖為基礎,GB 18306—2015規定了其他三級地震動峰值加速度的取值范圍,多遇地震動峰值加速度不宜低于基本地震動的1/3、罕遇地震動峰值加速度宜為基本地震動的1.6?2.3倍、極罕遇地震動峰值加速度宜為基本地震動的2.7?3.2倍。

新一代地震區劃圖提出的四級地震作用的概念,預示我國高層建筑抗震設防的指導思想將逐步由三水準設防多水準設防過渡。而性能化設計以性能目標為導向,是為結構抗震設計提供個性化解決方案,與新一代地震區劃圖的指導思想一致,所以性能化設計將逐步成為高層建筑抗震設計的主流思想。雖然本次抗震規范的修訂還沒有將這一部分內容涵蓋進去,但對于重要建筑結構的設計,仍然可以通過性能化設計的方法進行極罕遇地震下的倒塌驗算,提高結構抵御特大地震的能力。

基于性能的高層建筑抗震設計方法


性能化設計的提出


三水準設防、兩階段設計以保證生命安全為第一要求,允許結構產生一定范圍的損壞但應防止倒塌。現代建筑的高速發展和歷次地震的經驗教訓使人們漸漸意識到,抗震設計不僅要防止結構倒塌、保證生命安全,還要考慮經濟財產損失及其造成的影響。

“3·11”日本地震為例,雖然福島第一核電站的主體結構沒有發生倒塌,但是內部設備破壞引發爆炸,造成核泄漏事件,后果非常嚴重。為了滿足結構抗震性能的多樣化需求,美國學者在20世紀90年代初期率先提出基于性能的抗震設計理論,核心思想是以性能目標為導向,滿足結構抗震的個性化需求。圍繞性能目標,設計者可以根據實際工程情況提出比規范更為有效的抗震措施,也可以采用規范沒有規定的新體系、新技術、新材料,最終目的都是保證結構在不同風險水平的地震作用下達到預定的性能水準。

性能化設計的現狀

目前,世界各國都在進一步廣泛研究基于性能的抗震設計理論,并逐步在標準規范中納入了相關的設計方法。

美國加州工程師協會編制的SEAOC Vision2000將性能目標由低到高劃分為3級:基本設防、重要設防、特別設防。表1SEAOC Vision2000的性能目標選定方案。


性能目標

性能水準

多遇

偶遇

罕遇

非常罕遇

基本設防

OP

IO

LS

CP

重要設防

OP

OP

IO

LS

特別設防

OP

OP

OP

IO

1  SEAOC Vision2000性能目標

多遇(43年一遇)、偶遇(72年一遇)、罕遇(475年一遇)、非常罕遇(970年一遇)地震下,結構應分別達到預設的4個性能水準之一,由高到低依次是:功能正常(Operational)、繼續使用(Immediate Occupancy)、生命安全(Life Safety)和避免倒塌(Collapse Prevention),簡稱OPIOLSCP

我國《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3—2010)將性能目標由高到低分為ABCD四級(見表2)。

性能目標

性能水準

多遇

設防

罕遇

A

1

1

2

B

1

2

3

C

1

3

4

D

1

4

5

2 《高層建筑混凝土結構技術規程》

JGJ3—2010)性能目標


多遇(50年一遇)、設防(475年一遇)、罕遇(1600?2400年一遇)地震下,結構應分別達到預設的5個性能水準之一。水準1—水準5的具體內容如表3所示。


結構抗震

性能水準

宏觀損壞程度

損壞部位

繼續使用的可能性

關鍵構件

普通豎向構件

耗能構件

1

完好、無損壞

無損壞

無損壞

無損壞

不需修理即可繼續使用

2

基本完好、輕微損壞

無損壞

無損壞

輕微損壞

稍加修理即可繼續使用

3

輕度損壞

輕微損壞

輕微損壞

輕度損壞、部分中度損壞

一般修理后可繼續使用

4

中度損壞

輕度損壞

部分構件中度損壞

中度損壞、部分比較嚴重損壞

修復或加固后可繼續使用

5

比較嚴重損壞

中度損壞

部分構件比較嚴重損壞

比較嚴重損壞

需排險大修

3  各性能水準結構預期的震后性能狀態

性能化設計的應用


性能化設計對高層建筑的高度、規則性、結構體系沒有籠統的限制,設計者可以根據具體情況設定性能目標,通過分析、論證和評價,考察目標的合理性。以性能目標為導向,可以采取比規范更有效的抗震措施,也可以采用規范沒有規定的新體系、新技術、新材料。所以,性能化設計最先應用于高度或不規則程度超出規范要求的超限高層建筑。


基于性能的抗震設計方法在實際應用過程中迅速發展并走向成熟,目前已經在越來越多的結構類型中得以應用并取得很好的效果,如鋼結構、鋼混組合結構等。值得一提的是,隔震結構和消能減震結構性能化設計一方面提升了結構自身的抗震性能,另一方面也促進了減隔震技術的發展。此外,性能化設計也不再單單局限于主體結構,其應用范圍已經擴展到非結構構件,如砌體填充墻、玻璃幕墻、管道系統、照明系統、消防系統、通信設備等。


新一代區劃圖對性能化設計的新要求


目前,性能化設計的實施過程可簡要地概括為三步:


第一,綜合考慮結構用途、業主和使用者的特殊要求、建造費用、震后損失、修復難易程度等因素,科學合理地設定性能目標;


第二,采用彈性和彈塑性計算分析,必要時補充構件、節點或整體模型試驗,評定結構在不同風險水平的地震作用下能否達到預設的性能水準;


第三,找出結構可能存在的薄弱部位和需要加強的關鍵部位,有針對性地加強抗震措施。新一代區劃圖明確了四級地震作用,首次提出年超越概率為1/10000的極罕遇地震動,對性能化設計提出了更高的要求。基于新一代區劃圖,結構在極罕遇地震下應該達到什么樣的性能水準,需要進一步展開研究。


极速飞艇购彩技巧