原创《基于性能的结构抗震设计方法》：该文是关于抗震论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
摘 要：地震作为突发性和破坏性都极强的自然灾害,给人类社会造成了严重危害,表明目前的结构设计思想和方法还有许多不足之处.本文简述了基于性能结构抗震设计理论的提出和含义,阐明了该理论的实施方法和主要内容,包括地震设防水准、结构性能水平以及结构抗震目标,对比分析了国内外对各内容的定义和划分方式,并讨论了目前存在的问题.
关键词：基于性能 结构抗震设计 地震设防水准 结构性能水平 结构抗震目标
中图分类号：TU318.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）05（c）-0067-03
近年來连续发生在人口稠密地区的几次破坏性大地震,如中国汶川地震（2008,M8.0）、智利大地震（2010,M8.8）、东日本大地震（2011,M9.0）等,都造成了惨重的生命和经济损失,迫使工程界重新审视现有的结构抗震设计理念和方法,改进和完善基本理论和设计思路,以期尽量减少地震给人们带来的危害,而基于性能的结构抗震设计应运而生[1].
1 基于性能抗震设计理论的提出及含义
美国放眼21世纪委员会（Vision2000 Committee）于1995年首次提出了基于性能的抗震设计理念,初步构建了基于性能抗震设计的框架[2].在随后的两年,美国又相继提出4种以性能分析为基础的结构抗震设计方法和基于性能的地震工程,并做到到广泛重视和采纳.日本也较早开展了基于性能抗震设计的研究,并先后启动了“新型建筑结构体系开发”项目和修订《建筑标准法》.我国在1996年召开的中美抗震规范学术讨论会上,将基于性能抗震设计与结构优化设计相结合,建立了基于性能的抗震优化设计方法[3].同时有学者建议,我国未来的抗震设计要与国际同步发展,开拓与我国国情相适应的基于性能抗震设计理论[4].
基于性能抗震设计的关键在于“性能”,它与结构的破损程度相关,而这种程度可以由结构的反应参数,如力、位移、应力、能量等定量指标来描述,并且与社会需求和经济状况等因素有关.也就是说,基于性能抗震设计是使结构在设计和使用基准期内,针对不同水平的地震作用都具有明确的性能水准,并使结构在全寿命周期内总费用最小.
2 基于性能抗震设计理论的主要内容
基于性能的结构抗震设计以“多级抗震设防”思想为基础,针对不同的抗震设防水准,提出与之相应的结构性能水平.设计师根据业主的需要,使做到结构在未来可能遭受的不同强度的地震作用下都具有明确的抗震性能,结构的破坏程度能为业主所接受.
2.1 地震设防水准
地震设防水准是一系列具体的地震动参数,如地震加速度、速度或位移时程曲线,加速度反应谱等,需要根据场地条件和结构设计等级来确定,同时应考虑由社会经济条件决定的设防目标和设计基准期内预期的总损失.由于地震是一个随机事件,因此将基准期内的超越概率转换为重现期来表达[5].根据概率统计方法,我国现行抗震规范采用“小震”“中震”及“大震”3个设防水准[6],如表1所示.
美国Vision 2000和联邦紧急救援署都给出了不同的设防水准划分,如表2、表3所示.表2中,水准1、3、5分别对应表1中的我国设定的3个设防水准,但是美国的划分更细化.
2.2 结构性能水平
确定了地震设防水准之后,需要考虑在不同设防水准下结构构件或非结构构件的最大破坏程度,这就是结构性能水平.对其划分应综合考虑场地条件、结构重要性和使用要求、设备与装修费用、震后损失和修复以及社会经济条件等因素的影响[7].目前,各国采用的结构性能水平划分如表4所示,同时我国在表中所示的5个等级基础上又确定了3个基本性能水平,即“小震不坏”“中震可修”和“大震不倒”.
从表4可以看出,对结构性能水平的划分仅具有定性意义,缺乏具体明确的量化标准,使做到实际设计时很难把握结构设计的“度”.由于结构性能取决于其破坏状态,而破坏状态又可由结构的反应参数表征,所以结构性能的量化指标可以采用力、变形、应变、能量等反应参数来确定.
2.3 抗震性能目标
结构抗震性能目标是在已确定的地震设防水准和结构性能水平基础上,根据结构类型、建筑造价、地震损失、社会效益以及业主的承受能力等因素组合而成的一个目标系列,从而确定结构在不同强度地震作用下的最大破坏状态应保持在何种水平.性能目标应以多级设防为原则,破坏状态水平的设定直接关系到结构设计的可行性.目标定做到过高,即使提高了结构的安全性,却也增加了造价；目标定做到过低,则降低了结构安全性并增加了维护成本.表5、表6分别给出了日本建筑研究院和FEMA的目标划分.
除此之外,还可以采用“投资―效益”准则来划分.设计者不单要考虑技术因素,还要考虑社会、经济、政治等因素,从而在设计基准期内,当遭受可能发生的地震作用时能有效控制结构的破坏状态,并使做到结构在初始造价和未来的损失期望达到一种平衡：E等于B-C-D等于最大,其中E为工程项目的经济效益；B为投资效益,包括工程项目建设期和建成后形成的直接与间接收益；C为项目投资；D为投资损失.
3 存在的问题
3.1 地震设防水准不统一
目前,各国规范对地震设防水准的界定没有统一标准,划分的等级数量也不同.表7中显示,我国规范给出的小震设防水准相对偏低,可能导致第一阶段的抗震设计中设计强度和弹性变形偏小,造成由此设计的结构不满足常遇地震和罕遇地震的性能水平；而中震和大震则与美国规范基本一致.
3.2 性能水平和目标不够量化、细化
目前基于性能的结构抗震设计主要采用直接基于位移的设计方法,以位移作为性能指标.然而在三水准设防中,已经对“小震不坏”和“大震不倒”限定了相应状态下的层间位移角,但对“中震可修”没有变形规定,只有定性描述,这就需要对结构在较大范围的中震作用区域的性能指标进行量化和细化.同时,有学者认为单纯的位移指标不能全面反映结构的抗震性能,必须使用多个指标综合考量,但指标过多又会使结构设计异常复杂,还可能出现各性能指标不能同时做到到满足的情况.
抗震论文参考资料：
结论：基于性能的结构抗震设计方法为适合抗震论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关抗震开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
