抗震設(shè)計(jì)方法精選(九篇)

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第1篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：橋梁；抗震；設(shè)計(jì)

近年來(lái)，自然災(zāi)害頻發(fā)，特別是地震，不僅給人們帶來(lái)了巨大的災(zāi)難，也給經(jīng)濟(jì)造成了難以估計(jì)的損失。地震過(guò)后，我們除了救災(zāi)工作外，還必須進(jìn)行深刻的反思，怎樣才能有效預(yù)防地震，怎樣才能將地震帶來(lái)的傷害和損失降到最低。

1 地震對(duì)橋梁的破壞性

當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，首當(dāng)其沖受到破壞的就是地基，特別是對(duì)于地基在斜坡和土質(zhì)松軟地段上的橋梁工程的破壞最大。所以，在選擇地基時(shí)要謹(jǐn)慎對(duì)待，綜合考慮后再做決定。地震產(chǎn)生后，橋梁的破壞形式也有所不同，一般表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

橋臺(tái)的椎體和墩身鋪戶開(kāi)裂，還出現(xiàn)了滑移現(xiàn)象。

橋墩的臺(tái)身發(fā)生位移，支座的錨栓被剪斷，甚至?xí)?dǎo)致落梁現(xiàn)象的產(chǎn)生。

橋墩臺(tái)身開(kāi)始斷裂，使橋梁有坍塌的傾向。

沙土在河水的沖刷下，被液化，致使橋墩開(kāi)始下沉。

2 橋梁抗震設(shè)計(jì)的原則

只有在結(jié)構(gòu)上將強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo)完美的結(jié)合，才能設(shè)計(jì)出合理的抗震方案，才能做到真正意義上的抗震設(shè)防，但是想要做到這一點(diǎn)，卻非常困難，需要工程師做到不墨守成規(guī)，在了解影響結(jié)構(gòu)地震因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大膽的創(chuàng)新。與此同時(shí)，還要遵循以下原則：

2.1 選擇適當(dāng)?shù)膱?chǎng)地

選擇橋梁建設(shè)地址時(shí)，必須要選擇一個(gè)抗震力強(qiáng)的地方，而且所選擇的地方場(chǎng)地要足夠堅(jiān)硬，如果橋梁的地基不牢固，在地震發(fā)生時(shí)怎么可能做到屹立不倒。但是需要注意的是不僅不能選擇松軟土地或不穩(wěn)定的坡地，對(duì)可能會(huì)受到其周邊影響的地區(qū)也不能選擇，因?yàn)樵谖：γ媲?，是不允許“萬(wàn)一”情況出現(xiàn)的。

2.2 注意結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱

在抗震方面，對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)剛度與不等跨橋梁相比更具有優(yōu)勢(shì)，對(duì)地震災(zāi)害的防控也更加有效，比如說(shuō)：如果橋梁墩在高度上差距比較明顯的話，會(huì)使高度較低的橋墩受到水平震力的危害，也會(huì)使橋孔跨度較大的橋墩受到很大的地震力。因此，在橋梁的防震設(shè)計(jì)上，要注意橋體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，盡量避免使用跨度較大的橋型。

2.3 注重橋梁的整體性

橋梁的整體性至關(guān)重要，如果橋梁的整體性不好，不僅使結(jié)構(gòu)的空間作用得不到較好的發(fā)揮，也會(huì)在地震時(shí)，使結(jié)構(gòu)的構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)的構(gòu)件被震落。所以，要盡量的保證上部結(jié)構(gòu)是連續(xù)的，同時(shí)還要采用有助于提高整體性的連接方式，并且在各個(gè)連接點(diǎn)設(shè)置減震措施，以便使橋梁在穩(wěn)定性方面得到提高。此外，為了避免突發(fā)狀況的產(chǎn)生，在結(jié)構(gòu)的布置上要最大限度的做到尺寸，質(zhì)量和剛度均勻、對(duì)稱。

2.4 設(shè)置多道抗震防線

為了將危險(xiǎn)扼殺在搖籃里，在橋梁抗震設(shè)計(jì)上要設(shè)置多道防線，使橋梁能夠多方面的抵抗地震側(cè)向力，在遇到較強(qiáng)的地震時(shí)，如果第一道防線被破壞，還有第二道防線可以支撐，甚至有第三道、第四道。這樣給橋梁的安全性、穩(wěn)固性提供了強(qiáng)有力的保障，可以在最大程度上避免橋梁倒塌的現(xiàn)象。

3 橋梁抗震設(shè)計(jì)方法

3.1 基于性能的抗震設(shè)計(jì)

這種設(shè)計(jì)方法是指在不同概率地震下，結(jié)構(gòu)的性能能夠達(dá)到一組預(yù)定的目標(biāo)，是抗震設(shè)計(jì)的總體思想。其目的是在強(qiáng)度較大地震后，能夠?qū)⑷说膫銮闆r和財(cái)產(chǎn)的損失控制在所預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)內(nèi)，同時(shí)震后，結(jié)構(gòu)的功能也依然可以繼續(xù)維持。其特點(diǎn)如下。

打破原來(lái)以宏觀定性的目標(biāo)為主的局面，逐漸向量化的多重目標(biāo)轉(zhuǎn)化。

抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)不再局限于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，而是多目標(biāo)、多層次的來(lái)進(jìn)行抗震方面的設(shè)計(jì)，力求最大限度的做到不同風(fēng)險(xiǎn)水平的地震作用下滿足不同的性能目標(biāo)，給人民的安全帶來(lái)更大的保障。

3.2 基于位移的設(shè)計(jì)方法

基本位移的設(shè)計(jì)方法雖然很早就被提了出來(lái)，但是直到現(xiàn)在才有所發(fā)展，成為可以應(yīng)用于橋梁抗震上的設(shè)計(jì)方法。它是在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的基礎(chǔ)上提出的，而導(dǎo)致強(qiáng)度不足的原因是：許多規(guī)范由于經(jīng)濟(jì)等因素的制約，在設(shè)計(jì)地震作用時(shí)，允許結(jié)構(gòu)物質(zhì)發(fā)生可塑性屈服變形，這種情況下，只能改變結(jié)構(gòu)性能的衡量指標(biāo)，從而選擇比較合適的脆性結(jié)構(gòu)或不允許發(fā)生非彈性影響的構(gòu)件。這種設(shè)計(jì)方法將結(jié)構(gòu)的變形和構(gòu)件發(fā)生的變化設(shè)置為變量，最終的設(shè)計(jì)結(jié)果以構(gòu)件的強(qiáng)度為參數(shù)。

3.3 多階段設(shè)計(jì)方法

為了最大限度上保證人民群眾的生命安全，降低震后的經(jīng)濟(jì)損失，在設(shè)防水準(zhǔn)方面，要不斷地進(jìn)行革新。其中所要考慮到的因素有很多，比如說(shuō)：地震的產(chǎn)生機(jī)理、地震的特殊性能還有在地震的強(qiáng)力作用下各類結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特征、構(gòu)件能力等。這都需要我們?cè)谘芯恐胁粩嗫偨Y(jié)教訓(xùn)，積累經(jīng)驗(yàn)，改變?cè)瓉?lái)的單一設(shè)防水準(zhǔn)，轉(zhuǎn)為雙水準(zhǔn)或三水準(zhǔn)，原來(lái)的一階段設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為兩階段、三階段，甚至?xí)D(zhuǎn)變?yōu)楦嗟乃疁?zhǔn)，更多的階段。

3.4 延性設(shè)計(jì)

基于上文，單純的強(qiáng)度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)進(jìn)行抗震的設(shè)計(jì)其實(shí)并不合理。在地震的強(qiáng)力作用下，橋梁的結(jié)構(gòu)是可以通過(guò)自身的變形來(lái)進(jìn)行耗能的，這樣依然可以達(dá)到抗震、減震的目的。例如：一個(gè)比較高大的橋墩，在地震的作用下，橋墩墩底的混凝土在塑性上已經(jīng)被破壞了，但是其所配置的抗剪鋼筋足夠用來(lái)抵抗地震力，使橋墩沒(méi)有坍塌。同時(shí)，在橋墩底部形成了塑性鉸，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗了地震的能量，使主要結(jié)構(gòu)沒(méi)有受到實(shí)質(zhì)性的破壞，對(duì)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效的保護(hù)。這體現(xiàn)的就是延性設(shè)計(jì)的概念，通過(guò)曲率系數(shù)和延性系數(shù)的控制對(duì)結(jié)構(gòu)延性變形進(jìn)行控制。

若想降低地震的危害，需要對(duì)其破壞性進(jìn)行掌控，最大限度的將地震的破壞控制在預(yù)定部位范圍中，這就需要在抗震設(shè)計(jì)中，重視能力設(shè)計(jì)思想，在橋梁內(nèi)部建立合理的強(qiáng)度等級(jí)配置。這樣才能保證橋梁的穩(wěn)固性，在發(fā)生地震時(shí)，也能降低損失。同時(shí)在配筋設(shè)計(jì)上要謹(jǐn)慎對(duì)待，選擇合適的塑性鉸位置，以橋墩較大的橋梁為例，塑性鉸的這位置一般在橋墩的墩底或墩頂。做到以上所說(shuō)的，就能在一定程度上保證結(jié)構(gòu)的延性和抗震能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的要求會(huì)越來(lái)越多，難度也越來(lái)越大，對(duì)橋梁的質(zhì)量要求也會(huì)越來(lái)越高，雖然不能阻止的地震的發(fā)生，但可以將地震的傷害降到最低。所以，橋梁設(shè)計(jì)人員要深入橋梁抗震設(shè)計(jì)的研究中，在借鑒其他地區(qū)的先進(jìn)抗震技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，遵循橋梁抗震設(shè)計(jì)原則，采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法，使橋梁的設(shè)計(jì)在質(zhì)量上得到最大限度的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]徐小衛(wèi).橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法研究[J].科技風(fēng)，2011（11）：158.

[2]范立礎(chǔ)，王君杰.橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].地震工程與工程振動(dòng)，2001（02）：70-77.

[3]曹春義.探討橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（20）：161.

第2篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：公路路線；抗震設(shè)計(jì)；減隔震設(shè)計(jì)；擋土墻

中圖分類號(hào)：X734文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1.引言

我國(guó)的地震問(wèn)題十分嚴(yán)重，尤其是在汶川地震發(fā)生之后，我國(guó)的相關(guān)部門都加強(qiáng)了公路抗震方面的要求。1989版的《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和公路抗震研究，并不能很好地幫助我國(guó)災(zāi)區(qū)的重建工程好發(fā)展，需要更新的技術(shù)來(lái)支持【1】。在汶川地震發(fā)生之后，交通部就開(kāi)始了災(zāi)區(qū)公路數(shù)據(jù)的調(diào)查，這一調(diào)查最終形成了公路抗震指南，這是對(duì)我國(guó)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行指揮的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所以，針對(duì)現(xiàn)代化公路抗震的相關(guān)理論和現(xiàn)實(shí)需要，對(duì)抗震設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了研究，希望對(duì)當(dāng)前的抗震問(wèn)題提供參考。

2.抗震設(shè)計(jì)的方法研究

公路的組成中，節(jié)點(diǎn)和線段是必不可少的部分。公路的節(jié)點(diǎn)多、線路長(zhǎng)，覆蓋面積很大，這就讓抗震預(yù)案的編制工作任務(wù)加大，工程量增加，如果在公路抗震預(yù)案以及抗震設(shè)計(jì)中，能夠預(yù)先對(duì)公路網(wǎng)的路線進(jìn)行掌握，針對(duì)性的對(duì)各種路線進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，通過(guò)不同的措施來(lái)進(jìn)行抗震工作，這樣就能夠保障抗震的重點(diǎn)地段，也能夠?qū)ζ胀ǖ穆范蔚牡挚剐栽鰪?qiáng)。這樣就能夠保障抗震的重點(diǎn)工作的科學(xué)性和實(shí)用性。所以，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須對(duì)路線進(jìn)行深入地研究【2】。

2.1 公路路線抗震重要度

公路網(wǎng)絡(luò)中很多的路線在抗震中是重點(diǎn)路線，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)科學(xué)分析的方法建立數(shù)學(xué)模型，將抗震過(guò)程中對(duì)路線抗震有影響的各種指標(biāo)進(jìn)行綜合和轉(zhuǎn)化，最終形成代表性的指標(biāo)，在這個(gè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)路線抗震程度進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)識(shí)。

在對(duì)公路路線進(jìn)行抗震程度的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中，最主要的方法是主要成分分析法來(lái)進(jìn)行研究，這種方法操作十分簡(jiǎn)單，非常適合在實(shí)踐中對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2抗震設(shè)防的主要方法

2.2.1 抗震概念設(shè)計(jì)

在國(guó)際上，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于抗震都十分重視，因此對(duì)抗震的概念設(shè)計(jì)研究也相對(duì)深入。在對(duì)國(guó)外先進(jìn)的抗震理念以及抗震的規(guī)范都進(jìn)行借鑒的基礎(chǔ)上，不斷地完善我國(guó)現(xiàn)行的抗震規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在公路抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩個(gè)十分重要的問(wèn)題，就是參數(shù)設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)的問(wèn)題【3】。所謂抗震概念設(shè)計(jì)就是在概念上對(duì)總體的抗震工程進(jìn)行決策；而參數(shù)設(shè)計(jì)則是對(duì)地震作用相愛(ài)的構(gòu)件承受的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。二者在抗震過(guò)程中都是必不可少的，通過(guò)將兩者加以結(jié)合的方式，極大地推進(jìn)了抗震設(shè)計(jì)的成效?？拐鹪O(shè)計(jì)必須重視抗震概念的設(shè)計(jì)，而在抗震的過(guò)程中又必須對(duì)抗震的工作進(jìn)行指導(dǎo)，要對(duì)各種抗震思想合理應(yīng)用，在應(yīng)用的過(guò)程中需要符合實(shí)際情況，這樣讓計(jì)算工作和抗震工作都不至于盲目進(jìn)行。因?yàn)樵诳拐鸬倪^(guò)程中存在很多的不確定性因素和突況，同時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的假設(shè)也與實(shí)際的情況存在出入，在計(jì)算和理論上無(wú)法做到完全與實(shí)際相吻合。因此，在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)中，不能單純地依靠數(shù)值的計(jì)算來(lái)對(duì)抗震的情況進(jìn)行衡量。要真正做到減震，就必須在公路施工中注意下列情況：

(1)在公路的建設(shè)中要選擇好的體系和材料，材料需要具備較強(qiáng)的延性。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要形成延性結(jié)構(gòu)，通過(guò)結(jié)構(gòu)的變形能力來(lái)加強(qiáng)抗震能力，讓公路在強(qiáng)震影響下也能夠忍受塑性變形而不會(huì)坍塌，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)。

(2)在公路抗震施工中，需要減輕自身重量，因?yàn)槿绻叶群蛨?chǎng)地條件允許，建筑物的質(zhì)量就是決定地震災(zāi)害程度的關(guān)鍵。

(3)在公路建設(shè)中，抗震結(jié)構(gòu)不能太大，結(jié)構(gòu)不能太柔軟，同時(shí)要符合位移限值的要求，因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上要最大程度將周期與場(chǎng)地土卓越周期避開(kāi)，最好是大于卓越周期。

(4)在抗震設(shè)計(jì)中必須對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理的選擇，對(duì)于構(gòu)件的尺寸、配筋以及箍筋都要重視【4】。只有這樣才能不斷地增強(qiáng)公路結(jié)構(gòu)中的整體性，不同的構(gòu)件之間在連接上，也需要對(duì)其可靠程度進(jìn)行檢查，構(gòu)建節(jié)點(diǎn)的承載力必須高于構(gòu)件承載力，同時(shí)對(duì)應(yīng)力相對(duì)集中的地方要多加注意。

(5)在路基基礎(chǔ)的承載和剛度要求上更是要互相適應(yīng)，同時(shí)確保路基基礎(chǔ)能夠?qū)够妻D(zhuǎn)動(dòng)。

2.2.2延性抗震設(shè)計(jì)

延性抗震的概念是在半個(gè)世紀(jì)前提出的，經(jīng)過(guò)了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，這一概念已經(jīng)成為了抗震的設(shè)計(jì)規(guī)范。我國(guó)在2008年的抗震細(xì)則中也對(duì)這一概念進(jìn)行了規(guī)定。在細(xì)則中增加了延性設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，目的是通過(guò)這一概念提高我國(guó)公路結(jié)構(gòu)非彈性變形的能力，防止結(jié)構(gòu)在地震中坍塌。在08年汶川地震中，就出現(xiàn)了很多脆破壞的情況，這些情況說(shuō)明了延性設(shè)計(jì)的作用。

對(duì)延性概念進(jìn)行推廣，在概率意義方面，抗震結(jié)構(gòu)的延性能力增強(qiáng)，超過(guò)了對(duì)地震預(yù)期的彈性變形。單純從理論上來(lái)說(shuō)，延性需求的獲得是需要通過(guò)彈塑性動(dòng)力分析得到的，這樣就會(huì)需要對(duì)非彈性變形問(wèn)題進(jìn)行研究，這就增加了抗震設(shè)計(jì)中的難度。

新西蘭學(xué)者Park等在上個(gè)世紀(jì)提出了新的設(shè)計(jì)原則，就是能力保護(hù)原則，同時(shí)在新西蘭最先對(duì)這個(gè)原則進(jìn)行了應(yīng)用?，F(xiàn)在，新西蘭已經(jīng)成為能力設(shè)計(jì)方法應(yīng)用最為深入的國(guó)家。在其他的國(guó)家，例如歐洲很多發(fā)達(dá)國(guó)家都將這一原則進(jìn)行引入，先后在各個(gè)國(guó)家的抗震規(guī)范中進(jìn)行了規(guī)定【5】。能力設(shè)計(jì)重視的是構(gòu)件之間的安全度差異，然后在這種差異的基礎(chǔ)上，發(fā)揮延性結(jié)構(gòu)的作用，降低地震災(zāi)害。

能力保護(hù)的設(shè)計(jì)原則主要是在設(shè)計(jì)上改進(jìn)結(jié)構(gòu)，將構(gòu)建承受的地震強(qiáng)度差異化，避免結(jié)構(gòu)構(gòu)件脆性問(wèn)題。在能力保護(hù)設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上，延性抗震設(shè)計(jì)具有下列特點(diǎn)：

(1)在設(shè)計(jì)中需要對(duì)結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃；

(2)對(duì)地震中會(huì)出現(xiàn)的塑性鉸的位置進(jìn)行選擇，確保形成良好的塑性耗能機(jī)制；

(3)可以通過(guò)延性設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)，增強(qiáng)潛在塑性鉸位置的延性能力；

(4)通過(guò)適當(dāng)?shù)牡燃?jí)強(qiáng)度來(lái)防止預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的脆性破壞模式，例如剪切破壞等，保證脆性構(gòu)件和不適合用在耗能位置的構(gòu)件不會(huì)出現(xiàn)在反應(yīng)范圍之內(nèi)。

2.2.3減隔震設(shè)計(jì)

對(duì)公路進(jìn)行減震設(shè)計(jì)目的是通過(guò)減震設(shè)置來(lái)提高對(duì)地震的對(duì)抗能力，將消能部件加入其中作為主要的抗震構(gòu)件，同時(shí)也通過(guò)結(jié)構(gòu)上的抗震設(shè)計(jì)來(lái)輔助抵抗地震的破壞。在這種方法中最大程度地降低結(jié)構(gòu)承受的地震力和能量，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期，增加效能能力，從而達(dá)到減震的目的。表1對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的延性抗震設(shè)計(jì)、減隔震設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)控制進(jìn)行了比較，從中可以看出它們的差別。

表1 不同抗震技術(shù)的基本機(jī)理比較

2.3公路擋土墻的抗震設(shè)計(jì)

我國(guó)的地質(zhì)特征決定了我國(guó)是多山的國(guó)家，很多公路在修建的過(guò)程中必須進(jìn)行擋土墻的修建，所以公路減震設(shè)計(jì)中，低擋土墻的設(shè)計(jì)十分重要。

作為地震頻發(fā)的國(guó)家，日本隊(duì)擋土墻就進(jìn)行了很好的應(yīng)用，日本采用M-O法計(jì)算主動(dòng)和被動(dòng)土壓力。充分的考慮了填土容重、黏聚力和超載對(duì)抗針效果的作用，對(duì)擋土墻的設(shè)計(jì)加以衡量。

（5）在擋土墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，路基的處理更多的是使用碎石土、粘性土和不容易風(fēng)化的石塊材料，這時(shí)候應(yīng)該注意壓實(shí)度需要符合現(xiàn)在的規(guī)范要求。

如果在建設(shè)路基的過(guò)程中使用的是砂性土，那么就需要加固和壓實(shí)。在對(duì)擋土墻的抗震能力和穩(wěn)定能力的計(jì)算中，抗滑移穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)該保持在kc≥1.3范圍內(nèi)，而抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)則應(yīng)該在ko≥1.5范圍內(nèi)。

在建設(shè)高速公路和一級(jí)公路的時(shí)候，擋土墻的建設(shè)不能使用砌片石。如果是其他等級(jí)的公路建設(shè)，如果基本烈度大于8度的時(shí)候干砌片石擋土墻的高度必須低于5m，二如果烈度超過(guò)9度，高度就要低于3m。

3抗震設(shè)計(jì)的展望

隨著我國(guó)抗震技術(shù)的發(fā)展，抗震技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)入新階段。目前在抗震設(shè)計(jì)工作中，ANSYS軟件發(fā)揮著重大的作用，這一軟件在分析能力上更加強(qiáng)大，界面呈現(xiàn)更加直觀，已經(jīng)在力學(xué)結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用?？梢哉f(shuō)ANSYS的大量應(yīng)用，為抗震設(shè)計(jì)與分析都帶來(lái)了極大的便利性，推動(dòng)了抗震技術(shù)的發(fā)展【6】。

4結(jié)語(yǔ)

我國(guó)位于歐亞地震帶上，是多震的國(guó)家，而我國(guó)的地震有自身的特點(diǎn)：烈度高、分布廣、震源淺、傷亡大。汶川地震帶來(lái)的傷害是警鐘，我們需要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，而我國(guó)新的《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T B02-01-2008）的頒布推動(dòng)著我國(guó)抗震設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)的抗震工作正向著新的高度邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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第3篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：橋梁；基于性能；建模；地震；有限元模型

中圖分類號(hào)：U442.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

橋梁抗震設(shè)計(jì)中所采用的建模方法常常過(guò)于簡(jiǎn)化，諸多對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性影響很大的因素（邊界非線性、材料彈塑性等）都難以得到真實(shí)的體現(xiàn)，也就無(wú)法計(jì)算出足夠精確的橋梁地震響應(yīng)結(jié)果[1].近年來(lái)，隨著高性能計(jì)算技術(shù)和有限元分析技術(shù)的迅速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算效率和精確性得以大幅提高，進(jìn)而促進(jìn)了抗震設(shè)計(jì)理念和方法的新發(fā)展.精確的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析也日益被廣大工程師所接受，尤其是基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)理念[2]被提出以后，多階段設(shè)計(jì)多水準(zhǔn)設(shè)防的理念已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用和推廣，對(duì)橋梁整體進(jìn)行復(fù)雜的非線性分析顯得越來(lái)越重要.

另一方面，AASHTO橋梁抗震設(shè)計(jì)指南[3]和我國(guó)橋梁抗震細(xì)則[4]都明確規(guī)定：橋梁抗震設(shè)計(jì)所采用的分析模型應(yīng)準(zhǔn)確地模擬各構(gòu)件、耗能裝置和連接裝置的受力性能.然而，規(guī)范中對(duì)究竟該如何模擬橋梁的各構(gòu)件并沒(méi)有給出詳細(xì)的說(shuō)明，如此一來(lái)，橋梁工程師在做設(shè)計(jì)時(shí)采用不同的方法進(jìn)行建模計(jì)算得到的結(jié)果差異往往很大.多年前著名的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)專家李國(guó)豪院士也曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：規(guī)范條文只使人知其然，而不知其所以然.由此可見(jiàn)，對(duì)橋梁抗震模型的建模方法進(jìn)行研究是有意義的.

目前，國(guó)外在橋梁抗震建模方法方面做了很多研究工作，Ali和 AbdelGhaffar[5-6] 對(duì)橡膠支座和鉛芯橡膠支座在地震作用下的力學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)的探討，并且對(duì)采用被動(dòng)控制的斜拉橋的整體有限元精確建模方法進(jìn)行了研究.Légeron等[7]研究了混凝土構(gòu)件在地震作用下的非線性力學(xué)現(xiàn)象并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其提出的損傷模型進(jìn)行了驗(yàn)證.Aviram[8]等結(jié)合美國(guó)加州抗震規(guī)范，以規(guī)則梁橋?yàn)榛A(chǔ)，提出了適用于加州橋梁抗震非線性分析的精確建模指導(dǎo)方針.總的來(lái)說(shuō)，目前針對(duì)我國(guó)橋梁精確建模方法的研究工作還很少，因此，有必要在這方面進(jìn)行探討和研究.

本文將以我國(guó)常見(jiàn)的規(guī)則三跨連續(xù)梁橋?yàn)槔治鲇懻撈洳煌M成構(gòu)件及非線性邊界在橋梁抗震設(shè)計(jì)時(shí)常用的模擬方法.然后，分別采用3種方法建立結(jié)構(gòu)的有限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ?，并輸入相同的地震波進(jìn)行非線性時(shí)程分析，通過(guò)其響應(yīng)結(jié)果的比較分析得到適用于我國(guó)規(guī)則橋梁抗震設(shè)計(jì)的精確建模方法.

1橋梁整體模型

結(jié)構(gòu)建模就是從結(jié)構(gòu)體系的角度，根據(jù)結(jié)構(gòu)幾何形狀對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行單元?jiǎng)澐植⒕_模擬其力學(xué)特性，使數(shù)值分析結(jié)果盡可能準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)響應(yīng).傳統(tǒng)的集中參數(shù)模型對(duì)于彈性反應(yīng)譜分析以及以一階振型為主的靜力彈塑性分析能夠起到較好的效果.然而，為了更好地體現(xiàn)基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)思想，需要建立起全橋系統(tǒng)的精確動(dòng)力分析模型（圖1）.

對(duì)橋梁整體而言，上部結(jié)構(gòu)在地震作用下出現(xiàn)塑性的可能性很小，可用彈性單元模擬.普通橋梁的長(zhǎng)寬比（L/B）、跨高比（L/h）較大，在抗震設(shè)計(jì)和分析中沒(méi)有必要用三維實(shí)體或板殼單元模擬，而只需用包含有剛度、質(zhì)量分布和截面特性參數(shù)的單梁模擬即可.同時(shí)，考慮到能力保護(hù)設(shè)計(jì)原則，承臺(tái)、基礎(chǔ)、蓋梁等也可用彈性梁?jiǎn)卧M.橋墩一般用彈塑性梁柱單元模擬，其它邊界條件可用各種線性或非線性連接單元來(lái)進(jìn)行模擬.值得注意的是對(duì)橋墩基礎(chǔ)的處理，非液化地基（巖石）和易液化地基（軟土）要區(qū)別對(duì)待，如圖1中1#墩和2#墩的邊界模擬情況有所不同.

2墩柱非線性模擬

橋梁結(jié)構(gòu) “頭重腳輕”的特點(diǎn)導(dǎo)致墩柱成為橋梁抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位.在基于位移的橋梁抗震設(shè)計(jì)中，墩柱均按延性構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]，我國(guó)抗震規(guī)范[4]明確指出：在E1地震作用下，結(jié)構(gòu)在彈性范圍內(nèi)工作，基本不損傷；在E2地震作用下，延性構(gòu)件（墩柱）可以發(fā)生損傷，產(chǎn)生彈塑性變形，消耗地震能量，但延性構(gòu)件的塑性鉸區(qū)域應(yīng)具有足夠的塑性變形能力.盡管全墩采用彈塑性纖維單元效果最佳，但從工程實(shí)用的角度，只需在預(yù)期塑性鉸部位采用纖維單元模擬，而其它部位仍采用彈性單元處理，這樣可大大提高計(jì)算效率且保證足夠的精度，圖2給出了規(guī)范[4]規(guī)定的預(yù)期塑性鉸部位.

3.2樁土作用模擬

結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量主要通過(guò)地基向周圍土壤擴(kuò)散，同時(shí)土與結(jié)構(gòu)間的相互作用反過(guò)來(lái)又將影響結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng).樁土相互作用要根據(jù)持力層的地質(zhì)情況來(lái)模擬：①巖石層上的基礎(chǔ)：持力層的豎向剛度可取很大的值，側(cè)向彈性剛度可參考相關(guān)規(guī)范計(jì)算；②土層上的基礎(chǔ)：要根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告計(jì)算基底豎向剛度和基身側(cè)向剛度.

值得注意的是，由于某些地區(qū)地質(zhì)條件較差，橋梁選址無(wú)法避免液化土層區(qū).處于液化土層區(qū)的橋梁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的柔性更大，樁土相互作用的精確模擬會(huì)更加困難，如圖1中2#墩柱下的基礎(chǔ)土層相互作用機(jī)制，由于該類情況的樁土相互作用十分復(fù)雜，本文暫不做深入研究.一般情況下的規(guī)則橋梁，可采用圖5所示的三種模型來(lái)模擬樁土相作用，圖中不同的剛度（K）值可參考相應(yīng)的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算.

3.3伸縮縫和擋塊模擬

伸縮縫是一種在橋頭能夠開(kāi)啟和閉合的連接裝置，平時(shí)能提供相鄰梁端因溫度變化和混凝土收縮、

徐變等因素引起的縱向自由伸縮位移.地震作用下相鄰梁端在縱向可能會(huì)發(fā)生碰撞接觸而產(chǎn)生相互作用力，因此，在實(shí)際抗震分析中，伸縮縫常用Gap單元模擬，其力位移關(guān)系如圖6（a）所示.

橫向擋塊則是防止上部結(jié)構(gòu)橫向位移過(guò)大而設(shè)置的阻擋構(gòu)件.橫向擋塊由彈塑性材料制作，在橋梁抗震建模時(shí)可用圖7（b）所示的理想彈塑性滯回模型模擬.

3.4支座模擬

支座作為連接上部結(jié)構(gòu)和橋墩（橋臺(tái)）的重要構(gòu)件，是有效傳遞地震力的重要部位.橋梁精確建模時(shí)要準(zhǔn)確模擬支座的幾何特性及力學(xué)性能，包括支座高度、三個(gè)平動(dòng)方向線性或非線性剛度以及三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的線性或非線性的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度等.在實(shí)際橋梁抗震設(shè)計(jì)中，常會(huì)用到以下三種類型的支座：①板式橡膠支座；②聚四氟乙烯滑板支座（活動(dòng)盆式支座）；③鉛芯橡膠支座. 三種支座的力與位移的滯回關(guān)系如圖7所示.

5結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析

根據(jù)算例橋址處地質(zhì)條件，從 PEER強(qiáng)震數(shù)據(jù)庫(kù)中選取合適的地震波記錄，該地震波在兩個(gè)正交方向的PGA分別為0.32 g和0.33 g.

5.1模態(tài)響應(yīng)

橋梁的特征值分析采用Ritz向量法，即通過(guò)假定多自由度的振型形狀來(lái)計(jì)算特征值.該方法可以避免計(jì)算不必要的振型且能夠包含更多的高階振型，因此，相比傳統(tǒng)的特征向量法計(jì)算效率要高得多.為獲得足夠的計(jì)算精度，在本文中可使結(jié)構(gòu)在橫、縱兩個(gè)方向的振型質(zhì)量參與系數(shù)都達(dá)95%以上.3種模型的主要模態(tài)及其在兩個(gè)方向的質(zhì)量參與系數(shù)匯總?cè)缦卤?所示.

由表2可知，3種模型的基本振動(dòng)模態(tài)均為縱飄，對(duì)應(yīng)的基本周期分別為1.871 s，1.91 s和1.967 s.且隨著模型復(fù)雜程度的提高，結(jié)構(gòu)基本模態(tài)的質(zhì)量參與系數(shù)逐漸降低.3種模型的縱向（橫向）的動(dòng)力響應(yīng)主要取決于第1（2）階模態(tài)，集中質(zhì)量模型僅需5階模態(tài)便能使兩個(gè)方向的質(zhì)量參與系數(shù)達(dá)95%以上，而簡(jiǎn)化模型和精細(xì)化模型分別需18和50階模態(tài)才能滿足質(zhì)量參與要求.這表明橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，存在著多種振動(dòng)模態(tài)，過(guò)于簡(jiǎn)化的模型可能會(huì)忽略掉一些重要的模態(tài)而導(dǎo)致分析結(jié)果不夠精確.

值得指出的是，精細(xì)化模型由于建立了樁基模型且由場(chǎng)地類型決定土彈簧剛度很大，導(dǎo)致了直到49和50階才出現(xiàn)樁基參與的模態(tài)形式.

由圖8可知，不同的建模方法在完全相同的地震動(dòng)輸入下的位移響應(yīng)結(jié)果差異很大.并且隨著結(jié)構(gòu)建模復(fù)雜程度提高，墩頂最大位移逐漸減小.特別是簡(jiǎn)化后的集中參數(shù)模型，在縱橋向和橫橋向的位移都偏大，這是由于當(dāng)模型過(guò)于簡(jiǎn)化時(shí)，實(shí)際參與地震耗能的構(gòu)件也相應(yīng)減少了，進(jìn)而導(dǎo)致由墩柱承擔(dān)的地震力過(guò)大.由圖9還可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于精細(xì)化模型而言，橫向位移比縱向位移要小很多，這是由于該橋墩頂設(shè)置了橫向彈塑性擋塊，擋塊破壞時(shí)的滯回耗能對(duì)墩柱橫向響應(yīng)起了保護(hù)作用.

5.3邊界非線性響應(yīng)

基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)要求對(duì)不同構(gòu)件的抗震能力進(jìn)行驗(yàn)算，美國(guó)AASHTO[3]提出了合理抗震體系（RES）的概念，外國(guó)很多橋梁抗震設(shè)計(jì)已不僅僅局限于墩柱構(gòu)件，而開(kāi)始考慮對(duì)支座、擋塊、限位裝置等進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，集中參數(shù)模型和傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型不能反映這類非線性構(gòu)件的實(shí)際地震響應(yīng)，然而，精細(xì)化建模方法則能充分發(fā)揮這方面的優(yōu)勢(shì)，如圖9為從精細(xì)化模型中得到的邊界非線性響應(yīng)結(jié)果.

由圖9可以看出，在大震作用下，板式橡膠支座在縱向表現(xiàn)出明顯的滑動(dòng)（圖9（a）），正是由于板式支座的滑動(dòng)耗能，使得精細(xì)化模型的墩頂縱向位移比兩種簡(jiǎn)化模型要小得多.另外，無(wú)論是橋臺(tái)處還是墩頂?shù)臋M向擋塊都發(fā)揮了其良好抗震性能（圖9（c），（d）），墩頂處擋塊的滯回耗能作用很好地保護(hù)了支座橫橋向的彈性（9（b）），同時(shí)也在橫橋向保護(hù)了墩柱的變形，這也正好解釋了圖8中墩頂橫橋的位移小于縱橋向位移.

6 總結(jié)

本文系統(tǒng)地論述了規(guī)則橋梁抗震設(shè)計(jì)中實(shí)用的3種建模方法，并通過(guò)這些方法的對(duì)比研究得到如下結(jié)論：

1）集中參數(shù)模型和簡(jiǎn)化模型不足以準(zhǔn)確反映橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下的真實(shí)響應(yīng)，可能使得墩柱的設(shè)計(jì)過(guò)于保守.而忽略支座等構(gòu)件的非線性影響將無(wú)法有效地對(duì)連接單元（保險(xiǎn)絲單元）進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，往往會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系上的不合理.

2）在計(jì)算機(jī)性能大大提高的前提下，精細(xì)化的橋梁抗震模型能夠較準(zhǔn)確地反映橋梁在強(qiáng)震作用下的各類非線性響應(yīng)，能更加適合于基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì).

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第4篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：橋梁 基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì) 日本規(guī)范

一、引言

近十年來(lái)，世界相繼發(fā)生了多次重大地震，1989年美國(guó) Loma Prieta地震（M7.0）、1994年美國(guó)Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年臺(tái)灣集集地震（M7.6）等等。因此，專家們預(yù)測(cè)全球已進(jìn)入一個(gè)新的地震活躍期。隨著現(xiàn)代化城市人口的大量聚集和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，地震造成的損失越來(lái)越大。地震災(zāi)害不僅是大量地面構(gòu)筑物和各種設(shè)施的破壞和倒塌，而且次生災(zāi)害中因交通及其他設(shè)施的毀壞造成的間接經(jīng)濟(jì)損失也十分巨大。以1995年日本版神地震為例，地震造成大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，經(jīng)濟(jì)總損失高達(dá)1000億美元。

近幾次大地震造成的大量橋梁的破壞給了全世界橋梁抗震工作者慘痛的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。各國(guó)研究機(jī)構(gòu)紛紛重新對(duì)本國(guó)橋梁抗震規(guī)范進(jìn)行反思，并進(jìn)行了一系列的修訂工作。日本1995年阪神地震后，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的基本問(wèn)題重新進(jìn)行了大量的研究，并十分重視減振、耗能技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。橋梁、道路方面的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)重新編寫，并于1996年頒布實(shí)施。美國(guó)也相繼在聯(lián)邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的資助下開(kāi)展了一系列的與橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂有關(guān)的研究工作，已經(jīng)完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究報(bào)告和技術(shù)指南。與舊規(guī)范相比，新規(guī)范或指南無(wú)論在設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)手法、設(shè)計(jì)程序和構(gòu)造細(xì)節(jié)上都有很大的變化和深入。

中國(guó)現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004－89）在80年代中期開(kāi)始修訂，于1989年正式發(fā)行。隨著中國(guó)如年代經(jīng)濟(jì)起飛，交通事業(yè)迅猛發(fā)展，特別是高速公路興建、跨越大江，大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規(guī)范已大大不能適應(yīng)。但是目前所有國(guó)內(nèi)的橋梁設(shè)計(jì)，對(duì)抗震設(shè)計(jì)均在設(shè)計(jì)書上標(biāo)明的參照規(guī)范即是《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鐵道工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。與國(guó)外如日本、美國(guó)的同類規(guī)范相比，中國(guó)現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》水準(zhǔn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外同類規(guī)范。若不進(jìn)行改進(jìn)，則必將給中國(guó)不少橋梁工程留下地震隱患。

本文主要介紹了各國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中基礎(chǔ)部分的抗震設(shè)計(jì)?；A(chǔ)部分對(duì)全橋的地震響應(yīng)以及墩柱力的分布均有非常重要的影響。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致橋梁墩柱在地震中發(fā)生剪斷、變形過(guò)大不能使用等等，有時(shí)甚至是樁在根部直接剪斷破壞?；A(chǔ)設(shè)計(jì)需要考慮的方面除了基礎(chǔ)形式的選擇以外還包括抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度樁基礎(chǔ)連接部分的細(xì)部構(gòu)造、錨固構(gòu)造等方面。本文首先對(duì)中、美、日、歐洲、新西蘭五國(guó)或地區(qū)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)基礎(chǔ)的部分進(jìn)行了一般性的比較。筆者認(rèn)為，相對(duì)而言中國(guó)的規(guī)范在基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)方面較為粗糙、可操作性不強(qiáng)。而日本規(guī)范在這方面作的最為細(xì)致，技術(shù)也較為先進(jìn)。因此，在隨后的部分中詳細(xì)介紹了日本抗震規(guī)范的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法。

二、主要國(guó)家橋梁抗震規(guī)范基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的概況

本文將中國(guó)橋梁抗震規(guī)范與世界上的幾種主要抗震規(guī)范（美國(guó)的AASHTO規(guī)范、Cal－tans規(guī)范、ATC32美國(guó)應(yīng)用技術(shù)協(xié)會(huì)建議規(guī)范，新西蘭規(guī)范NZ，歐洲規(guī)范EC8，日本規(guī)范JAPAN）進(jìn)行基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)方面的比較。

中國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的部分十分籠統(tǒng)，只以若干定性的條款，從工程選址方面加以考慮，而對(duì)基礎(chǔ)本身的抗震設(shè)計(jì)，特別是對(duì)于樁基礎(chǔ)等輕型基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)重視不夠。這方面，日本的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和準(zhǔn)則規(guī)定得比較詳細(xì)，是我們應(yīng)當(dāng)學(xué)亂之處?；谮嫔竦卣鸬慕?jīng)驗(yàn)，地震后橋梁上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)和重建都比下部基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)和省時(shí)、省力，因此橋梁基礎(chǔ)的抗震能力的要求應(yīng)比橋墩高。

三、日本橋粱基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)方法細(xì)節(jié)

1.按流程，先用震度法設(shè)計(jì)。震度法基本概念是把設(shè)計(jì)水平震度

Kh乘以結(jié)構(gòu)Kh的計(jì)算方法如下：

其中Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；

Kh0--設(shè)計(jì)水平震度的標(biāo)準(zhǔn)值。

其中， δ是把抗震設(shè)計(jì)所確定的地基面以上的下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量的80％或100％和該下部結(jié)構(gòu)所支承的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量的 100％之和作為外力施加到結(jié)構(gòu)上在上部結(jié)構(gòu)慣性力作用點(diǎn)位置發(fā)生的位移。

2．用震度法設(shè)計(jì)以后，如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是橋臺(tái)基礎(chǔ)或者橋墩的擴(kuò)大基礎(chǔ)，不需要用地震時(shí)保有水平耐力法設(shè)計(jì)。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)橋臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，地震時(shí)動(dòng)力壓力的影響非常大，此外結(jié)構(gòu)背面存在的主體也使結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生振劾。而對(duì)于擴(kuò)大基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)一般地基條件非常好，因此，地震時(shí)基礎(chǔ)某些部位轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生非線變形可以消耗許多地震能量。

3．用地震時(shí)保有水平耐力法設(shè)計(jì)時(shí)，首先要判斷基礎(chǔ)水平耐力有沒(méi)有超過(guò)橋墩的極限水平耐力。這是因?yàn)榈卣饡r(shí)保有水平耐力法的基本概念是盡量使地震時(shí)在橋墩而不是在基礎(chǔ)出現(xiàn)的塑性鉸。如果在基礎(chǔ)出現(xiàn)塑性鉸，發(fā)生損傷后，修復(fù)很困難。所以，我們要把基礎(chǔ)的行為控制在屈服范圍內(nèi)。

如果基礎(chǔ)水平耐力小于橋墩的極限水平耐力，則要判斷橋墩在垂直于橋軸方向的抗震能力是不是足夠大（按式（3))。因?yàn)槿绻麡蚨赵诖怪庇跇蜉S方向具有足夠大的抗震能力（例如壁式橋墩），而且基礎(chǔ)的塑性反應(yīng)在容許范圍以內(nèi)，則基礎(chǔ)的非線性行為能吸收大量的振動(dòng)能量并且基礎(chǔ)仍然是安全的。

橋墩的極限水平耐力Pu≥1.5KheW （3）

Khco--設(shè)計(jì)水平震度的標(biāo)準(zhǔn)值；

Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；

μa--容許塑性率；

W－一等價(jià)質(zhì)量（ W=Wu十CpWp）；

Wu--振動(dòng)單位的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量；

Wp--振動(dòng)單位的橋墩質(zhì)量；

Cp--等價(jià)質(zhì)量系數(shù)（剪斷破壞時(shí)1.0，剪斷破壞以外是0.5）。

4．橋墩的極限水平耐力滿足Pu≥1.5KheW時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)塑性率進(jìn)行對(duì)照檢查。雖然基礎(chǔ)的非線行為能吸收大量振動(dòng)能量，但是對(duì)于有的基礎(chǔ)部件來(lái)說(shuō)，可能會(huì)遭受過(guò)大的損傷。所以要控制基礎(chǔ)的反應(yīng)塑性率，按如下要求：

μFR≤μFL （4）

式中μFR--基礎(chǔ)反應(yīng)塑性率；

μFL--基礎(chǔ)反應(yīng)塑性率的限度。

5．發(fā)生液化時(shí)，要降低土質(zhì)系數(shù)。隨后的計(jì)算（對(duì)照和檢查）同上述方法基本一致。

6．在地震時(shí)保有水平耐力法的流程中，最后是對(duì)基礎(chǔ)水平位移、轉(zhuǎn)角的對(duì)照和檢查。要求是基礎(chǔ)最大水平位移為40cm左右，基礎(chǔ)最大容許轉(zhuǎn)角為0.025rad左右。

第5篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；發(fā)展與展望

Abstract: The modern society continue develop, seismic design should not only prevent building collapse, also requires the use of the building and the importance of effective control of the destruction state. The seismic fortification goal put forward multi-level requirements. This paper introduces a plurality of seismic design, and the designs are compared.

Key words: building structure; seismic design; development and prospect

中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

就目前而言，建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)可以用不同的變量來(lái)體現(xiàn)，具體在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中采用何種設(shè)計(jì)變量則要根據(jù)結(jié)構(gòu)自身類型、地震反應(yīng)特性、地震破壞模式等因素綜合考慮。依據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)變量的不同對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分類，大致可分為基于承載力的抗震設(shè)計(jì)法、基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法、基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法和基于損傷的抗震設(shè)計(jì)方法。

1、分析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

1.1 基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

基于承載力的抗震設(shè)計(jì)，建立在靜力分析理論之上，以慣性力的形式來(lái)反映地震作用，并按彈性方法來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)的大小、進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性位移驗(yàn)算，把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度是否達(dá)到特定的極限狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)失效的準(zhǔn)則。

1.1.1 設(shè)計(jì)地震作用的確定

在基于承載力的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法中，設(shè)計(jì)地震作用取值由設(shè)防烈度的地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度考慮放大效應(yīng)和地震作用效應(yīng)降低系數(shù)的綜合影響后得來(lái)的，可以用如下公式表示：F = kβIG/R

式中：F—建筑結(jié)構(gòu)總水平地震作用；

k—地震系數(shù)(不同地震分區(qū)所取的相當(dāng)于設(shè)防烈度水準(zhǔn)的地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度或地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度與重力加速度的比值，它反映了不同地區(qū)設(shè)防烈度地震的強(qiáng)弱)；β —?jiǎng)恿Ψ糯笙禂?shù)(對(duì)應(yīng)于不同周期的結(jié)構(gòu)反應(yīng)峰值加速度與地面運(yùn)動(dòng)有效峰值加速度或峰值加速度比值的擬合值，它反映了不同周期體系對(duì)地震作用的動(dòng)力放大效應(yīng))；

I—建筑重要性系數(shù)；

R—地震作用降低系數(shù)；

G—結(jié)構(gòu)重力荷載代表值（取恒載和可能與設(shè)計(jì)地震作用同時(shí)出現(xiàn)的活載之和）地震系數(shù)k 反映的是不同地區(qū)設(shè)防烈度地震的強(qiáng)弱，根據(jù)各地區(qū)不同的地震危險(xiǎn)性將其細(xì)分為不同地震區(qū)域，并對(duì)每個(gè)地區(qū)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果按475 年重現(xiàn)期給出其地震系數(shù)。動(dòng)力放大系數(shù)β 反映了不同周期彈性單自由度體系的動(dòng)力放大效應(yīng)。

1.2 基于能量的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

1.2.1 基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法概述

由于能量分析的復(fù)雜性，基于能量抗震設(shè)計(jì)方法能夠考慮結(jié)構(gòu)滯形對(duì)結(jié)構(gòu)破壞影響的這一特點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念很有意義，因此基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念的進(jìn)一步發(fā)展非常重要，成為了改進(jìn)傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法的重要發(fā)展方向。

1.3 基于損傷的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

1.3.1 基于損傷的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法概述

由于損傷指數(shù)的計(jì)算以結(jié)構(gòu)累積滯回耗能的計(jì)算為基礎(chǔ)，而累積滯回耗能計(jì)算正是結(jié)構(gòu)能量分析中的重點(diǎn)，所以也可以將基于損傷的設(shè)計(jì)方法視為能量法結(jié)合了性能設(shè)計(jì)思想的延伸應(yīng)用方法。基于損傷的抗震設(shè)計(jì)就是反映結(jié)構(gòu)損傷程度的損傷指數(shù)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，選取適當(dāng)?shù)牡卣饟p傷模型計(jì)算出結(jié)構(gòu)的損傷指數(shù)，驗(yàn)算其是否滿足預(yù)定的損傷性能目標(biāo)。

1.4 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

1.4.1 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述

根據(jù)設(shè)計(jì)思路的不同，基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)大致可分為三種方法：按延性系數(shù)設(shè)計(jì)方法、能力譜法、直接基于位移的設(shè)計(jì)方法。他們之間的差別在于：直接位移法和控制延性方法是依據(jù)位移目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，而能力譜法則更多的是一種位移驗(yàn)算方法。

1.4.2 基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題

① 按延性要求設(shè)計(jì)的方法、能力譜法和直接基于位移的方法都是用靜力方法去解決在地震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，沒(méi)有考慮諸如地震持續(xù)時(shí)間、結(jié)構(gòu)往復(fù)彈塑性變形和累積耗能等因素的影響。

② 更深入地研究表征結(jié)構(gòu)性能狀態(tài)的破損指標(biāo)與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系，有可能為確定結(jié)構(gòu)的目標(biāo)位移提供更完善和簡(jiǎn)便的方法。

③ 對(duì)能夠應(yīng)用于實(shí)際工程抗震設(shè)計(jì)的位移反應(yīng)譜尤其是彈塑性位移反應(yīng)譜的研究還有大量工作要做。

④ 基于位移的抗震設(shè)計(jì)中采用的靜力彈塑性分析方法存在著如何選取合適的水平力分布模式和位移分布模式等問(wèn)題。

1.5基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

1.5.1 基于結(jié)構(gòu)性能抗震設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計(jì)理論尚不成熟，要廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)還存在一定的困難，尚需對(duì)以下問(wèn)題展開(kāi)研究：

① 在地震危險(xiǎn)性方面，要實(shí)現(xiàn)由烈度向地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃的過(guò)渡，按重現(xiàn)期或超越概率重新定義地震危險(xiǎn)性水平。

② 在結(jié)構(gòu)性能方面，以結(jié)構(gòu)性能為基礎(chǔ)提出抗震設(shè)防水準(zhǔn)，定義不同結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)。對(duì)于結(jié)構(gòu)“不壞”、“可修”、“不倒”等模糊的定義，采用量化數(shù)據(jù)或具體化的定性數(shù)據(jù)來(lái)描述，例如對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的數(shù)量和程度等。

③ 研究和建立結(jié)構(gòu)功能失效標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)破壞標(biāo)準(zhǔn)，將目前的以分項(xiàng)系數(shù)表述的極限狀態(tài)表達(dá)式過(guò)渡到以可靠度指標(biāo)來(lái)描述。

2、比較結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)方法

2.1 抗震抗震性能水平

結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)表示結(jié)構(gòu)在特定的某一地震設(shè)計(jì)水準(zhǔn)下預(yù)期破壞的最大程度，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞以及因它們破壞引起的后果，主要用結(jié)構(gòu)易損性、結(jié)構(gòu)功能性和人員安全性來(lái)表達(dá)。對(duì)于不同等級(jí)的抗震性能，都應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)體系、豎向和橫向承載構(gòu)件、結(jié)構(gòu)變形等方面加以定義，應(yīng)該表達(dá)為量化指標(biāo)，以便工程設(shè)計(jì)和評(píng)估。我國(guó)規(guī)范中的提法“不壞”、“可修”、“不倒”其實(shí)就是對(duì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的性能水平的描述，具體敘述為“小震”對(duì)應(yīng)一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用水平；“中震”對(duì)應(yīng)可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；“大震”對(duì)應(yīng)不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。這一提法已經(jīng)包含了一定的性能設(shè)計(jì)思想，只是對(duì)性能水平的描述比較模糊，水平之間的界定不明確，在實(shí)際設(shè)計(jì)中很難實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)性能的有效控制。

2.2 結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)

結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)是指建筑物在各設(shè)計(jì)地震水準(zhǔn)下期望達(dá)到的相應(yīng)性態(tài)水準(zhǔn)集合。三級(jí)性能目標(biāo)與按重要性劃分的三類建筑一一對(duì)應(yīng)，取每級(jí)地震作用水準(zhǔn)下的最低性能要求組合作為該類結(jié)構(gòu)的規(guī)定最低性能水準(zhǔn)目標(biāo)。在一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)地震作用水準(zhǔn)上選擇更高的性能目標(biāo)，雖然在一定程度上會(huì)提高建筑造價(jià)，卻能減免以后可能會(huì)產(chǎn)生的損失。這種性能目標(biāo)的制定方式充分體現(xiàn)了基于性能抗震設(shè)計(jì)的自主性和靈活性。

3、展望

抗震設(shè)計(jì)方法理論是一個(gè)非常龐大和復(fù)雜的課題，本文對(duì)這一理論的研究由于時(shí)間和能力的有限還不夠深入和細(xì)致。在未來(lái)的研究中，還有許多方面需要進(jìn)一步的探討：

① 在對(duì)不同抗震設(shè)計(jì)方法里設(shè)計(jì)地震作用水準(zhǔn)的確定和劃分的進(jìn)行比較時(shí)還應(yīng)該對(duì)其所采用的地震危險(xiǎn)性分析方法和地震動(dòng)參數(shù)分區(qū)劃分情況等方面進(jìn)行分析和比較。

② 對(duì)取不同設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的抗震方法待研究進(jìn)一步成熟完善之后，應(yīng)當(dāng)就破壞準(zhǔn)則、地震破壞模型以及各自實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中的控制效果進(jìn)行更為詳細(xì)深入的實(shí)例比較。

③ 對(duì)不同抗震設(shè)計(jì)方法的比較還處于設(shè)計(jì)目標(biāo)和分析方法比較的階段，今后還應(yīng)擴(kuò)展到對(duì)結(jié)構(gòu)的整個(gè)生命周期的使用效果和投資效益比較，以綜合權(quán)衡各方法的長(zhǎng)處與缺陷。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 龔思禮等.建筑抗震設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994.

[2] 王振宇,劉晶波.建筑結(jié)構(gòu)地震損傷評(píng)估的研究進(jìn)展[J].世界地震工程,2001,17

(3):31-35.

第6篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

【關(guān)鍵詞】砌體建筑抗震設(shè)計(jì)加固

中圖分類號(hào)：U457+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

砌體結(jié)構(gòu)是以砌體為主制作的結(jié)構(gòu)，它包括磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和其它材料的砌塊結(jié)構(gòu)。分為無(wú)筋砌體結(jié)構(gòu)和配筋砌體結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)可以就地取材，具有很好的耐久性及較好的化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性，有較好的保溫隔熱性能。但是自重大、體積大，砌筑工作繁重。

1、多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在地震作用下的破壞分析

在地震作用影響下，結(jié)構(gòu)類型和抗震措施不同，多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的破壞情況則不同。其破壞情況主要有以下兩種：一是由構(gòu)件連接不好而造成的破壞。有些結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于連接不牢，支撐系統(tǒng)不完善，或者整體性差而導(dǎo)致破壞。二是由構(gòu)件承載力不足而造成的破壞。當(dāng)水平地震沿房屋縱向作用于房屋時(shí)，其主要是通過(guò)樓蓋傳至縱墻，然后再傳至基礎(chǔ)和地基。若窗間墻很寬，縱墻則以剪切破壞為主，若窗間墻很窄，縱墻則以壓彎破壞為主；當(dāng)水平地震沿房屋橫向作用于房屋時(shí)，其主要通過(guò)樓蓋傳至橫墻，然后再傳至基礎(chǔ)和地基，此時(shí)橫墻承受剪切，當(dāng)墻體內(nèi)的剪力超過(guò)砌體抗剪承載力時(shí)，砌體、墻體就會(huì)產(chǎn)生交叉裂縫或者斜裂縫。

二、抗震設(shè)計(jì)

1、建筑體型和結(jié)構(gòu)布置

（1）平、立面布置和防震縫的設(shè)置。多層砌體房屋的平、立面布置力求簡(jiǎn)單、規(guī)整；盡量減少平面上凹凸曲折、立面上的高低錯(cuò)落與局部的突出、錯(cuò)層；縱橫墻要均勻、對(duì)稱、貫通，避免水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響和鞭梢效應(yīng)。

（2）承重結(jié)構(gòu)的布置。多層砌體房屋的橫向地震力主要由橫墻承擔(dān)，不僅要求橫墻具有足夠的承載力，而且樓蓋必須具有足夠的水平剛度，以便將地震力傳給橫墻。因此對(duì)橫墻最大間距應(yīng)加以限制，以使樓蓋滿足傳遞水平地震力所需的剛度要求。

（3）房屋的高度、層數(shù)及層高.多層砌體房屋的總高度和層數(shù)是業(yè)主和設(shè)計(jì)人員最關(guān)注的問(wèn)題，但歷次地震的宏觀調(diào)查表明，房屋的總高度和層數(shù)與震害成正比。因此對(duì)房屋的高度和層數(shù)作為強(qiáng)制性條文加以限制。對(duì)醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少(同一樓層內(nèi)開(kāi)間大于4.2m的房屋占該層總面積的40%以上)的多層砌體，要適當(dāng)降低總高度，減少層數(shù)；并規(guī)定多層砌體層高不宜超過(guò)3.6m，底框-抗震墻砌體房屋層高不應(yīng)超過(guò)4.5m。

（4）房屋高寬比?？拐鹨?guī)范對(duì)多層砌體房屋不要求作整體彎曲的承載力驗(yàn)算。為了使多層砌體房屋有足夠的穩(wěn)定性和整體抗彎能力，對(duì)房屋的高寬比進(jìn)行限制。

（5）樓梯間的布置。樓梯間空間剛度較差，不宜設(shè)在房屋的盡端或平面轉(zhuǎn)角處。由于水平地震作用為橫向和縱向2個(gè)方向，所以在多層砌體房屋轉(zhuǎn)角處縱橫2個(gè)墻面常出現(xiàn)斜裂縫。不僅房屋兩端的2個(gè)外墻角容易發(fā)生破壞，而且平面上的其他凸出部位的外墻陰角同樣容易破壞。樓梯間比較空敞，頂層外墻的無(wú)支承高度為一層半，在地震中的破壞比較嚴(yán)重，尤其是樓梯間設(shè)置在房屋盡端或房屋轉(zhuǎn)角部位時(shí)其震害更為劇烈。

（6）對(duì)地基和基礎(chǔ)的要求。同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上；同一結(jié)構(gòu)單元宜采用同一類型的基礎(chǔ)；基礎(chǔ)底面宜埋設(shè)在同一標(biāo)高上，如設(shè)置在同一標(biāo)高處困難時(shí)，則基礎(chǔ)圈梁應(yīng)按1∶2的臺(tái)階逐步放坡過(guò)渡，高差不宜有過(guò)大的突變。在軟弱地基上的房屋應(yīng)在外墻及所有承重墻下增設(shè)圈梁以加強(qiáng)抵抗不均勻沉降和增強(qiáng)房屋基礎(chǔ)部分的整體性。

2、鋼筋混凝土構(gòu)造柱、芯柱的設(shè)置

鋼筋混凝土構(gòu)造柱雖然對(duì)墻體的抗剪強(qiáng)度提高有限，約為10%~20%左右，提高幅度與墻高寬比、豎向壓力和開(kāi)洞情況有關(guān)，但對(duì)墻體的約束和防止墻體開(kāi)裂后的散落起非常顯著的作用。構(gòu)造柱與圈梁一起形成帶鋼筋混凝土邊框的抗側(cè)力體系，大大增強(qiáng)了砌體結(jié)構(gòu)的整體作用。構(gòu)造柱一般應(yīng)設(shè)置在震害較重、連接構(gòu)造比較薄弱和易于應(yīng)力集中的部位。

3、鋼筋混凝土圈梁的設(shè)置

設(shè)置鋼筋混凝土圈梁可以加強(qiáng)多層磚房縱橫向各墻體與樓蓋間連接，增強(qiáng)房屋的整體性和空間剛度。圈梁形同一個(gè)箍緊樓蓋、屋蓋的水平橫箍;圈梁連同構(gòu)造柱一起，不僅加強(qiáng)了樓屋蓋、墻體的整體性與穩(wěn)定性，還可以緩解因地震和其他因素引起的不均勻沉降對(duì)房屋帶來(lái)的破壞。

三、加固技術(shù)與方法

1、高強(qiáng)鋼絲網(wǎng)片抹壓聚合物砂漿法

在墻體兩側(cè)裂縫出現(xiàn)處，垂直裂縫方向或構(gòu)件開(kāi)裂表面鋪設(shè)高強(qiáng)鋼絲網(wǎng)片、抹壓20~30mm厚的聚合物砂漿的一種裂縫修補(bǔ)技術(shù)。其多適用于開(kāi)裂不嚴(yán)重的門洞上方及窗洞四角等部位，墻面裂縫寬度通常不超過(guò)0.2mm，可以雙面施工.施工技術(shù)上，要求鏟除墻面原有抹灰層，剔鑿灰縫砌筑砂漿10mm，清除浮灰，灑水濕潤(rùn)兩邊，抹壓聚合物砂漿至規(guī)定厚度，其墻體裂縫修補(bǔ)示意圖及實(shí)地墻體加固情況如圖1所示。

圖1高強(qiáng)鋼絲網(wǎng)片抹壓聚合物砂漿加固窗洞四角裂縫

2、壓力灌漿配合鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法

去除原受損墻面抹灰層，采用專用灌漿設(shè)備或工藝，將裂縫修補(bǔ)專用膠、水泥乳膠砂漿或高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料等漿液在一定壓力下注入砌體裂縫內(nèi)；漿液固化后裂縫兩側(cè)重新粘結(jié)在一起，在開(kāi)裂墻體表面綁扎直徑φ4或φ6、間距200mm×200mm的鋼筋網(wǎng)，與原構(gòu)件固定，以提高墻體抗剪承載力和延性目的。此法主要針對(duì)裂縫較多但開(kāi)裂不嚴(yán)重(裂縫寬度在0.2~1mm之間)、原砂漿強(qiáng)度等級(jí)不高于M2.5的墻體.施工時(shí)不用支模板，所需配筋量少。

圖2 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固示意圖

需要指出的是鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固墻體的強(qiáng)度，主要是通過(guò)砂漿與舊墻體間的粘結(jié)形成的，并不是靠鋼筋拉接而成.如果舊墻面清除不干凈，就會(huì)影響兩者之間的粘結(jié)效果。施工技術(shù)上特別強(qiáng)調(diào)，施工前必須鏟除原有墻面再灌漿，待漿液凝固后才可綁扎鋼筋網(wǎng)。抹灰層的砂漿強(qiáng)度等級(jí)宜采用M10，注意分層抹灰、養(yǎng)護(hù)。其墻面裂縫加固方法如圖2所示。

3、鋼筋混凝土面層加固法

此加固方法與鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法在加固思路上是一致的。待加固磚墻表面除去粉刷層后，單面或兩面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，間距宜為150~200mm，豎向鋼筋可采用φ12，橫向鋼筋可采用φ6，然后噴射混凝土。此法主要針對(duì)開(kāi)裂嚴(yán)重(裂縫寬度通常大于1 mm)、原砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M2.5的墻體.施工時(shí)需要支模板，所需配筋量較多。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與原結(jié)構(gòu)有可靠連接，豎向鋼筋應(yīng)與樓板和屋面板連接，沿豎向貫通所有加固樓層。實(shí)地常見(jiàn)做法是以高于加固鋼筋兩個(gè)級(jí)別以上的(φ14~φ18)、間距為1 000 mm的鋼筋加強(qiáng)樓板處的連接，底層鋼筋網(wǎng)需錨固在基礎(chǔ)上。水平鋼筋亦應(yīng)與原墻體有可靠連接，墻體兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需間隔交錯(cuò)設(shè)置拉結(jié)筋。

4、新增鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁加固法

當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體性不滿足要求時(shí)，可采用外加鋼筋混凝土構(gòu)造柱連同圈梁加固。外加構(gòu)造柱加固墻體后，抗剪強(qiáng)度提高不大，但其與圈梁共同作用，大大提高了墻體的延性和變形能力，對(duì)防止結(jié)構(gòu)發(fā)生突然倒塌有顯著的效果，是提高砌體結(jié)構(gòu)抗震能力最有效的措施之一。外加構(gòu)造柱設(shè)置的位置，應(yīng)在房屋四角、縱橫墻交接處、樓梯間四角及不規(guī)則平面轉(zhuǎn)角處等應(yīng)力集中的部位；外加構(gòu)造柱應(yīng)沿房屋全高設(shè)置，由底層設(shè)起，不得錯(cuò)位，與圈梁或鋼拉桿連成封閉系統(tǒng)。外加構(gòu)造柱、圈梁可通過(guò)設(shè)置拉結(jié)鋼筋、銷鍵、脹管螺栓或壓漿錨桿與原墻體連接，新增圈梁和構(gòu)造柱應(yīng)與原構(gòu)造柱、圈梁體系統(tǒng)形成整體。此法的施工難點(diǎn)主要集中在新增構(gòu)造柱、圈梁與原有墻體的可靠連接、連接構(gòu)件如何穿過(guò)原有樓板及新增構(gòu)造柱基礎(chǔ)施工等技術(shù)環(huán)節(jié)。

結(jié)束語(yǔ)

由于砌體結(jié)構(gòu)具有就地取材、施工方便、造價(jià)低廉、良好的保溫性能等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)的基本國(guó)情，砌體結(jié)構(gòu)仍是近期或相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)被廣泛使用的結(jié)構(gòu)形式。實(shí)踐證明，按照國(guó)家規(guī)范正規(guī)設(shè)計(jì)、施工的砌體房屋同樣具有良好的抗震性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 于紅杰，姚艷紅. 砌體結(jié)構(gòu)抗震分析及防震措施[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2009(01)

第7篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：基于性能；抗震設(shè)計(jì)；基于位移；基于能量；雙參數(shù)模型

近年來(lái)，關(guān)于基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論的各種研究和探討在世界范圍內(nèi)廣泛開(kāi)展，其思想精髓已被地震工程界大多數(shù)人接受并掌握。從各國(guó)抗震規(guī)范修訂的動(dòng)向看，可以說(shuō)基于性能的抗震設(shè)計(jì)是21世紀(jì)世界抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的大潮流[1]。

基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論，于20世紀(jì)90年代初由美國(guó)學(xué)者率先提出，主要思想是[2]：根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r及業(yè)主的經(jīng)濟(jì)承受能力，　預(yù)先確定不同的性能水平，使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)遭受的不同水平地震作用下，能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)性能水平，并使得結(jié)構(gòu)在整個(gè)生命周期中費(fèi)用達(dá)到最小。這一思想不同于以往的基于力的抗震設(shè)計(jì)或基于位移的抗震設(shè)計(jì)。因?yàn)榱蛭灰剖蔷唧w而明確的物理概念，而性能是一個(gè)宏觀概念，不像力或位移可以直接作為設(shè)計(jì)參數(shù)，也可以直接應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去[2]。因此，各國(guó)研究者在遵循基于性能的抗震思想前提下，紛紛尋求以各種結(jié)構(gòu)反應(yīng)參數(shù)（如應(yīng)力、力、位移、能量以及一些定義的破壞指標(biāo)）來(lái)表征結(jié)構(gòu)的破壞程度，并使之直接成為設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。其中以基于位移的抗震設(shè)計(jì)和基于能量的抗震設(shè)計(jì)研究較多，并逐漸將二者結(jié)合起來(lái)。

1　基于位移的抗震設(shè)計(jì)

直接基于位移進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，即采用結(jié)構(gòu)位移作為性能指標(biāo)。該方法先假定結(jié)構(gòu)的整體側(cè)移模式，并按照結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的方法將實(shí)際的多自由度體系轉(zhuǎn)化為等效單自由度體系，采用與最大位移d相對(duì)應(yīng)的割線剛度Ke和等效阻尼比ξeq來(lái)代替實(shí)際結(jié)構(gòu)[3]，確定出等效單自由度體系結(jié)構(gòu)的彈塑性地震位移反應(yīng)，再根據(jù)側(cè)移模式反算出原多自由度體系各樓層的彈塑性地震位移反應(yīng)，驗(yàn)算其是否符合限值要求。最具代表性的主要有Priestley和Cavil等人提出的基于位移的設(shè)計(jì)方法和日本2000版的抗震規(guī)范及美國(guó)在Fema中提出的基于位移的設(shè)計(jì)方法等[4]。

第8篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震性能；理念；具體方法

Abstract: the world's population increased continuously, make the per capita living space gradually reduce, and then make the emergence of the high-rise building become an inevitable result. In recent years, such as earthquake disaster for high-rise building with the great damage and loss makes people have to of high-rise building in the design and construction of the construction of the seismic performance increase of consideration. This article describes and analyzes the structure of the high-rise building aseismic design of many of the idea of the foundation, and further puts forward the specific methods of seismic design.

Keywords: high building; Seismic performance; Ideas; The specific method

中圖分類號(hào)：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

地震因?yàn)槠涓咂茐牧透卟淮_定性兩個(gè)特征成為一種危害人類正常生活的重大自然災(zāi)害。同時(shí)也成為包括高層建筑在內(nèi)的絕大部分建筑設(shè)計(jì)和施工項(xiàng)目都必需考慮的一個(gè)重要因素之一[1]。因?yàn)樵谌祟惖陌l(fā)展歷史上，地震這一自然災(zāi)害給人們帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)和人身安全的損失，于是在很早以前抗震設(shè)計(jì)就成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里的一個(gè)重要考慮因素，而建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理念和方法也隨著歷史的進(jìn)步在不斷的發(fā)展。雖然人類目前還無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震災(zāi)害并確保建筑物在地震中免受損失和破壞，但是已經(jīng)形成了一套比較完整的理論和方法體系，在一定程度上能做到“小震不壞，中震不修，大震不倒”，并盡大可能的做到了減少因地震建筑物倒塌而給人們生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)的的嚴(yán)重?fù)p失。

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念

一直以來(lái)，對(duì)于建筑物的抗震設(shè)計(jì)理念和方法的研究都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)必要考慮因素，而增強(qiáng)建筑物的抗震性能是理論研究者為之奮斗不懈的的目標(biāo)?，F(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)理念是經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)重要的階段而總結(jié)得來(lái)的。

一是剛性設(shè)計(jì)理念。這是人們應(yīng)對(duì)地震這一自然災(zāi)害所總結(jié)和研究出的第一個(gè)設(shè)計(jì)的理念。當(dāng)時(shí)的地震工程學(xué)者對(duì)地震和抗震理論知識(shí)的了解還很少，很貧乏。學(xué)者普遍認(rèn)為建筑物在地震中損壞甚至倒塌的主要原因是因?yàn)榻ㄖ锏膭偠炔粔?，不能抵抗地震的巨大能量才?huì)倒塌。按照這一設(shè)計(jì)理念人們?cè)诜课莸氖┕そㄔO(shè)工程中就通過(guò)增加剪力墻的厚度和承重墻的鋼筋和水泥的比例，以此來(lái)保證墻體結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，從而時(shí)地基與整個(gè)主體建筑形成一個(gè)剛性的有機(jī)整體。但是這一理念有其自身所具備的局限性，因?yàn)閺?qiáng)調(diào)對(duì)建筑物剛度的要求，使得建筑物在高度和跨度上的發(fā)展收到限制。

二是柔性設(shè)計(jì)理念。因?yàn)榭吹搅藙傂栽O(shè)計(jì)理念的先天性不足，在剛性設(shè)計(jì)理念之后，抗震設(shè)計(jì)專家和學(xué)者們又提出了一個(gè)與剛性設(shè)計(jì)理念全然不同的柔性設(shè)計(jì)理念。這一理念放棄了對(duì)建筑物剛性的追求并且利用柔性建筑在地震中建筑物可以有效的側(cè)移和形變的優(yōu)點(diǎn)來(lái)減少地震對(duì)建筑物的損害。事實(shí)表明，這一設(shè)計(jì)理念具備了剛性設(shè)計(jì)理念所無(wú)法具備的優(yōu)勢(shì)，并且在一些小的低等級(jí)的地震中能比較好的保證建筑物的完好[2]。但是也僅僅是限于應(yīng)對(duì)低等級(jí)的地震，事實(shí)表明，當(dāng)遇到較高等級(jí)的地震時(shí)，在這一設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下所建設(shè)的房屋是沒(méi)有任何抵抗力的。

三是結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)理念。這一設(shè)計(jì)理念主要是通過(guò)對(duì)建筑物的控制結(jié)構(gòu)的設(shè)置使已有的結(jié)構(gòu)和新生的結(jié)構(gòu)共同抵御地震。最近這些年以來(lái)，這一設(shè)計(jì)理念被廣泛應(yīng)用于橋梁和高層建筑物的抗震設(shè)計(jì)中。

第四個(gè)是性能設(shè)計(jì)理念。這一設(shè)計(jì)理念的主要思想是讓建筑物在面對(duì)不同等級(jí)地震的時(shí)候能有不一樣的與之對(duì)應(yīng)的抗震能力與性能，體現(xiàn)了多級(jí)抗震設(shè)防的重要思想[3]。該理論是在之前剛性設(shè)計(jì)理念、柔性設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)之上發(fā)展的全新的理論，因?yàn)槠漭^大的抗震優(yōu)勢(shì)，使得它成為現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的抗震設(shè)計(jì)理念。它具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①盡可能增加多道抗震防線。每一個(gè)抗震機(jī)構(gòu)的體系都不是一個(gè)單一的體系，而一般都是右多個(gè)有良好延性的系統(tǒng)構(gòu)成，而每一個(gè)分系統(tǒng)又是通過(guò)有較好延伸性能和柔性的構(gòu)件相互連接配合作用的。比如說(shuō)有剪力墻-框架體系是由具有良好延性的剪力墻和柔性較高的框架組成，而剪力墻又是分為雙肢剪力墻和多肢剪力墻分體系。一般的，強(qiáng)地震都伴隨著一系列的余震，這就要求建筑物節(jié)構(gòu)具備抵抗強(qiáng)震的第一道防線之后還能有第二道，第三道防線來(lái)抵抗接下來(lái)的余震，只有這樣，才能保證建筑物在強(qiáng)震之后仍舊能夠不倒塌。這就要求每一樓層里的主要抗震耗能構(gòu)建在強(qiáng)震中屈服后其他的輔助構(gòu)建仍具有彈性性能，從而延長(zhǎng)構(gòu)件的“有效屈服時(shí)間”。 ②增強(qiáng)薄弱部位的抗震性能。構(gòu)件的實(shí)際承受能力和計(jì)算承受能力是對(duì)構(gòu)件合理布置的基礎(chǔ)，當(dāng)在實(shí)際地震過(guò)程中，構(gòu)件的實(shí)際承受里高于計(jì)算承受力，也就是構(gòu)件面臨承受力的不定集中的情況，這時(shí)候就需要通過(guò)其他的與之相連的輔助構(gòu)件對(duì)它的承受力完成轉(zhuǎn)移[4]。在薄弱部位（很有可能出現(xiàn)力的集中的部位）增強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，提高其抗震性能，能夠有效做到保證建筑物在地震中變形小，不倒塌。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，通常要考慮高層建筑物的剛度、強(qiáng)度，和延性，因?yàn)椴粌H要保證整體結(jié)構(gòu)在地震中能夠承受一定范圍內(nèi)的軸壓力和剪力，同時(shí)還要做到在力過(guò)大的時(shí)候在允許結(jié)構(gòu)有一定的變形但是不至于嚴(yán)重倒塌。這是抗震的主要內(nèi)容，也是抗震的核心內(nèi)容。而現(xiàn)在具體的設(shè)計(jì)方法有以下這些。

一是多采用強(qiáng)剪弱彎結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)中的梁和柱子簡(jiǎn)剪力破壞比軸向扭力破壞所帶來(lái)的后果要嚴(yán)重的多，所以在設(shè)計(jì)之中要增強(qiáng)粱柱和墻體的剪力弱化軸向彎力。另外與此類似的還應(yīng)該多采用強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法。

二是改善高層建筑結(jié)構(gòu)均勻性設(shè)計(jì)。首先是高層建筑是一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，在地震中作用力的方向是任意的，使其側(cè)向兩軸在剛度上均勻是保證其抗震性和抗風(fēng)性的重要因素[5]；然后是在沿豎直方向的層剪力剛性性能盡量不要發(fā)生突變；最后就是沿同一軸的各向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要避免出現(xiàn)剛度較大而延性較低的結(jié)構(gòu)。

三是加強(qiáng)短柱抗震性能。①改善建筑物整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能可以通過(guò)縮小短柱的截面積，增大剪跨比進(jìn)而提高短柱的計(jì)算受壓載重力的方式達(dá)到。具體的方法是增強(qiáng)混泥土的實(shí)際等級(jí)，降低其軸壓比。②采用鋼管混泥土的方式澆灌短柱。在由圓形鋼管構(gòu)成的構(gòu)件體系里澆筑混泥土保證了混泥土能夠在三個(gè)方向都能受到足夠強(qiáng)度的壓力，從而提高了混泥土本身的抗壓能力和極限應(yīng)力，進(jìn)而在保證剛度和強(qiáng)度的前提下增強(qiáng)了其延性。③采用分體柱結(jié)構(gòu)。這種方法是通過(guò)人為的將柱子的抗彎性能降低到其抗剪性能之下，從而用短柱在地震中的延性破壞代替它的水平斷裂進(jìn)而保證建筑物不易倒塌。

結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步和發(fā)展，專家學(xué)者對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的理念也在不斷的更新進(jìn)步，進(jìn)步和先進(jìn)的理念給我們帶來(lái)的是可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。雖然人類在戰(zhàn)勝地震這一自然災(zāi)害的路上還是任重而道遠(yuǎn)，但是我們有理由相信，隨著人們對(duì)已有地震經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，我們的抗震工程學(xué)者會(huì)研究出更好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念理念和方法，進(jìn)而進(jìn)一步保證人類生命和財(cái)產(chǎn)不受損失。

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第9篇：抗震設(shè)計(jì)方法范文

關(guān)鍵詞：平面不對(duì)稱結(jié)構(gòu)；能力譜法；pushover分析；粘彈性阻尼器

中圖分類號(hào)：TU352.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Theory and Method of Performance Based Seismic Design for unsymmetric-plan buildings with viscoelastic dampers

Abstract: According to the vibration characteristics of plan asymmetric structures in the earthquake, on the basis of theory of Chopra modal pushover analysis, taking pushover analysis to the structure, taking into account the contribution of asymmetric structure torsion mode and higher modes on the seismic response, choosing several modal to take pushover analysis and get the pushover curve of each modal, then using the capacity-spectrum method to calculate the modal seismic response of structure, calculation of overall reaction by SRSS method, and this method is applied to the additional viscoelastic damper energy dissipation structure, the nonlinear dynamic analysis is running to verify the accuracy of this method. Through an example analysis shows that this performance-based seismic design method is feasible and the nonlinear dynamic analysis results are in good agreement with it.

Key words: unsymmetric-plan; capacity spectrum method; pushover analysis; viscoelastic dampers

引言

平面不對(duì)稱高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心不重合，在地震作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，在某些情況下甚至成為導(dǎo)致建筑破壞的主要因素?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)方法通過(guò)對(duì)不同地震水平下規(guī)定建筑物需要達(dá)到的不同的性能水準(zhǔn)，使抗震設(shè)計(jì)從宏觀定性的目標(biāo)向具體量化的多重目標(biāo)過(guò)渡，更加的靈活和經(jīng)濟(jì)。結(jié)構(gòu)控制體系是在結(jié)構(gòu)中附加耗能裝置，耗能裝置與結(jié)構(gòu)一起振動(dòng)，消耗輸入結(jié)構(gòu)的能量，改“抗”為“消”，減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而避免或減少結(jié)構(gòu)的損傷破壞。

把基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想與消能減震技術(shù)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)既能發(fā)揮消能減震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又能滿足業(yè)主對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性能的具體要求。本文主要針對(duì)平面不對(duì)稱結(jié)構(gòu)在地震中的振動(dòng)特點(diǎn)，在喬普拉平面不對(duì)稱結(jié)構(gòu)模態(tài)推覆分析的理論[1]基礎(chǔ)上，通過(guò)能力譜法分別計(jì)算各階模態(tài)的地震反應(yīng)，最后通過(guò)組合得到結(jié)構(gòu)總體反應(yīng)，把該方法運(yùn)用到附加消能裝置的結(jié)構(gòu)中，對(duì)消能結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在推覆分析中考慮阻尼器附加剛度的影響，在運(yùn)用能力譜法的計(jì)算中考慮阻尼器附加阻尼的影響。

1 消能減震結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)是在某一地震作用水平下而期望達(dá)到的性能水平，是地震水平和性能水平結(jié)合的產(chǎn)物。地震風(fēng)險(xiǎn)水平就是結(jié)構(gòu)在未來(lái)可能遭遇到的地震作用的大小，結(jié)構(gòu)的性能水平表示結(jié)構(gòu)在地震作用下有限程度的破壞，包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，可用層間位移角作為性能水平的量化指標(biāo)。

我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[2](GB50011)提出的“兩階段設(shè)計(jì)，三水準(zhǔn)設(shè)防”的目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，其對(duì)應(yīng)的基本抗震設(shè)防性能目標(biāo)如下：

（1）發(fā)生常遇地震時(shí)，建筑物沒(méi)有或遭受輕微破壞，但不影響其使用；

（2）在中震時(shí)，建筑物發(fā)生中等破壞，但在維修后可以繼續(xù)使用；

（3）在罕遇地震時(shí)，建筑物沒(méi)有倒塌，以確保生命安全，但破壞嚴(yán)重，沒(méi)有維修加固的必要；

2 喬普拉模態(tài)推覆分析理論

Chopra在文獻(xiàn)中提出了模態(tài)pushover分析方法，適用于對(duì)稱線彈性結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一定的假定把它推廣到平面不對(duì)稱結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)屈服后的狀態(tài)，最后通過(guò)非線性動(dòng)力分析驗(yàn)證了該方法的精確性。把該方法運(yùn)用于消能減震結(jié)構(gòu)中做推覆分析同樣適用，只是在結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建中需考慮阻尼器的附加剛度，其余流程相同。

該方法基本假設(shè)為：

（1）忽略結(jié)構(gòu)屈服后各模態(tài)坐標(biāo)之間的耦合。

（2）結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)值是通過(guò)各模態(tài)反應(yīng)的組合得到，如SRSS組合和CQC組合。

模態(tài)pushover分析其基本步驟如下：

（1）根據(jù)多自由度結(jié)構(gòu)的彈性剛度、質(zhì)量矩陣求解結(jié)構(gòu)的前階動(dòng)力參數(shù):周期以及振型。其中。

（2）對(duì)于第階振型，建立基底剪力－頂點(diǎn)位移曲線。該步驟通過(guò)pushover分析完成，其中采用力的分布形式，，對(duì)于產(chǎn)生的兩個(gè)方向（X和Y）的pushover曲線，采用在振型位移中占主要部分方向的曲線。其中為自由度方向上的質(zhì)量矩陣。

（3）將得到的pushover曲線理想化為雙折線曲線，確定基底屈服剪力和頂點(diǎn)屈服位移。將曲線轉(zhuǎn)化為等效單位質(zhì)量SDOF體系力－位移關(guān)系曲線（能力譜曲線）。轉(zhuǎn)化關(guān)系為，，其中，，是選擇的推覆曲線方向振型的頂層數(shù)值，和與選擇的地震動(dòng)方向一致。

（4）由曲線可以計(jì)算出等效單自由度體系的彈性周期并計(jì)算出阻尼，然后可以通過(guò)彈性反應(yīng)譜、彈塑性反應(yīng)譜或非線性動(dòng)力分析計(jì)算出地震反應(yīng)，重復(fù)上述步驟計(jì)算出每階模態(tài)的地震反應(yīng)后通過(guò)一定的組合方式進(jìn)行組合以得到結(jié)構(gòu)總的地震反應(yīng)。

3 需求譜曲線的確定及結(jié)構(gòu)等效阻尼比

3.1 需求譜的確定

需求譜可由以下兩種方法來(lái)表示，即與等效阻尼比有關(guān)的線彈性需求曲線和與結(jié)構(gòu)延性有關(guān)的非線性需求曲線。每一種又分為兩類，一類對(duì)應(yīng)特定的地震紀(jì)錄，另一類對(duì)應(yīng)著規(guī)范中的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜。本文根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范給出的加速度反應(yīng)譜曲線來(lái)確定需求譜曲線。

規(guī)范設(shè)計(jì)譜轉(zhuǎn)化為需求譜后各段表達(dá)式如下：

（1）上升段：；

（2）水平段： ；

（3）下降段： ；

（4）傾斜段： ；

其中系數(shù)取值如下：

式中為結(jié)構(gòu)等效阻尼比。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的加速度反應(yīng)譜，按下式轉(zhuǎn)化為譜曲線：

（3-1）

將其轉(zhuǎn)化為不同阻尼比的彈性譜加速度一譜位移曲線，即為需求譜曲線。

3.2 結(jié)構(gòu)等效阻尼比

粘彈性阻尼器減震結(jié)構(gòu)的等效阻尼比由下式得到：

（3-2）

式中為結(jié)構(gòu)的等效阻尼比；為結(jié)構(gòu)的固有阻尼比，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)一般取0.05； 為結(jié)構(gòu)屈服后的滯回阻尼； 為阻尼器提供的附加阻尼。

關(guān)于阻尼比，眾多研究者進(jìn)行了廣泛的研究，提出了許多計(jì)算方法，本文采用Gulkan和Sozen[3]提出的基于等效線性化的方法提出的計(jì)算公式：

（3-3）

根據(jù)文獻(xiàn)[4]，粘彈性阻尼器的附加阻尼比可以采用下面公式。

（1）彈性階段阻尼比

結(jié)構(gòu)處于彈性階段時(shí)，粘彈性阻尼器附加阻尼比可以采用下式：

（3-4）

式中，為附加阻尼器裝置后結(jié)構(gòu)的彈性基本周期，為第個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，為基本振型第樓層處的水平位移，為基本振型中第個(gè)阻尼器兩端的水平相對(duì)位移，為第個(gè)阻尼器裝置的水平傾斜角。

（2）彈塑性階段阻尼比

結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性以后，剛度退化，周期延長(zhǎng)，此時(shí)的周期應(yīng)為頂點(diǎn)位移下的等效周期, 為結(jié)構(gòu)在下對(duì)應(yīng)的等效剛度進(jìn)行模態(tài)分析得到的振型向量。彈塑性階段粘彈性阻尼器發(fā)夾阻尼比為

（3-5）

式中為延性系數(shù)，，為結(jié)構(gòu)理想雙折線恢復(fù)力曲線的第二剛度系數(shù)。

4 平面不對(duì)稱消能結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法

本文對(duì)于基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法采用能力譜法[5]，對(duì)于附加的消能裝置在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮其附加阻尼和附加剛度的影響。其詳細(xì)步驟如下：

（1）首先構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的模型，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)配筋。

（2）按喬普拉模態(tài)推覆分析對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行推覆分析，建立基底剪力一頂點(diǎn)位移曲線。將得到的推覆曲線根據(jù)等能量原則雙折線化并轉(zhuǎn)化為能力譜曲線。

（3）在假定的目標(biāo)位移下，計(jì)算結(jié)構(gòu)的等效阻尼比，建立所需需求譜曲線。

（4）計(jì)算性能點(diǎn)位移。將得到的雙折線能力譜曲線同假定位移下得到的需求譜曲線畫在同一坐標(biāo)系中，兩曲線的交點(diǎn)為性能點(diǎn)，將性能點(diǎn)轉(zhuǎn)化為頂點(diǎn)位移，比較計(jì)算的頂點(diǎn)位移與初始假定位移，若誤差較大，則重復(fù)第（3）步，直到誤差在接受范圍內(nèi)為止。

（5）根據(jù)第（4）步確定的頂點(diǎn)位移對(duì)應(yīng)的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的割線剛度，進(jìn)行模態(tài)分析并考慮高階振型對(duì)整個(gè)反應(yīng)的貢獻(xiàn)，組合各振型反應(yīng)，得到結(jié)構(gòu)最終的頂點(diǎn)位移和層間位移。

（7）計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件及消能器的內(nèi)力反應(yīng)，校核結(jié)構(gòu)的配筋，進(jìn)行消能器設(shè)計(jì)。

6 算例及其分析

某工程為10層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面形狀呈L型，層高均為3000mm，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類。模型在X軸方向?yàn)?跨，B軸—C軸間距為2700mm，其余跨間距均為60OOmm，在Y軸方向?yàn)?跨，4軸—5軸間距為30OOmm，其余跨間距均為60OOmm，其平面圖1所示。粘彈性阻尼器的儲(chǔ)存剪切模量，損耗因子，粘彈性材料層數(shù)，厚度，剪切面積500mmx300mm，工作溫度為常溫，激勵(lì)頻率近似取基頻。阻尼器安裝形式為對(duì)角斜撐式安裝，每層均布，安裝位置如圖1中虛線所示。

圖1結(jié)構(gòu)平面圖

6.1 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)及性能目標(biāo)的確定

對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的配筋設(shè)計(jì)，構(gòu)件尺寸及材料如下：梁尺寸：300mm×500mm；柱尺寸：一層～三層為700mm×700mm,四層～十層為600mm×600mm；板厚：100mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：梁、柱、板均采用C30；

結(jié)合我國(guó)抗震規(guī)范和本工程實(shí)例，對(duì)于本工程性能目標(biāo)采用層間位移角來(lái)控制，性能目標(biāo)確定為：小地震作用下，結(jié)構(gòu)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的非彈性變形，不影響其使用，層間位移角；中等地震作用下，不需要修理或需稍加修理，仍可繼續(xù)使用，要求層間位移角；大地震作用下，只有輕微損壞或經(jīng)一般修理采取安全措施后可適當(dāng)使用，層間位移角。

6.2 附加粘彈性阻尼器結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析

在模型中計(jì)入粘彈性阻尼器的附加剛度后，對(duì)消能結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算得到結(jié)構(gòu)基本周期為1.531s，根據(jù)基本周期可以算得粘彈性阻尼器阻尼系數(shù)和剛度為 ，。

對(duì)附加粘彈性阻尼器結(jié)構(gòu)進(jìn)行推覆分析，選擇Y方向作為推覆分析曲線方向，得到第一模態(tài)推覆曲線，并把把得到的推覆曲線雙折線化，雙折線化后得到其屈服點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)為（58.6mm，6146KN）,通過(guò)喬普拉模態(tài)推覆分析理論中的轉(zhuǎn)化關(guān)系把推覆曲線轉(zhuǎn)化為能力譜曲線。

（1）中震作用下消能結(jié)構(gòu)性能分析（）

假定消能結(jié)構(gòu)在中震作用下的頂點(diǎn)位移反應(yīng)為，此時(shí)結(jié)構(gòu)處于彈塑性狀態(tài)，此時(shí)根據(jù)公式（3-2）和（3-5）結(jié)構(gòu)的等效阻尼比為，把根據(jù)此數(shù)值基于規(guī)范得到的需求譜同能力譜放入同一坐標(biāo)體系內(nèi)，如圖2所示，得到其交點(diǎn)為（54.42，0.083），此時(shí)，算得位移值為，與假設(shè)值基本相同，所以中震第一模態(tài)頂點(diǎn)位移反應(yīng)值為，根據(jù)此時(shí)結(jié)構(gòu)振型可以算得結(jié)構(gòu)層位移及層間位移。對(duì)前三階振型計(jì)算得各自反應(yīng)后，結(jié)構(gòu)總體反應(yīng)為各階模態(tài)反應(yīng)值平方和開(kāi)方（SRSS）組合得到，根據(jù)各階模態(tài)振型值算得各階模態(tài)層間位移值，組合后數(shù)值如表1所示。從表中可以看出，在中震作用下消能結(jié)構(gòu)能滿足性能目標(biāo)。

圖2 中震下能力譜與需求譜曲線圖3 大震下能力譜與需求譜曲線

（2）大震作用下消能結(jié)構(gòu)性能分析（）

假定消能結(jié)構(gòu)在中震作用下的頂點(diǎn)位移反應(yīng)為，此時(shí)結(jié)構(gòu)處于彈塑性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的等效阻尼比為，把需求譜同能力譜放入同一坐標(biāo)體系內(nèi)，如圖3所示，得到其交點(diǎn)為（78.2，0.088），此時(shí)，算得位移值為，與假設(shè)值基本相同，所以大震下第一模態(tài)頂點(diǎn)位移反應(yīng)值為，根據(jù)振型可得到層位移計(jì)層間位移。同樣組合前三階振型反應(yīng)后得到大震下結(jié)構(gòu)反應(yīng)如表1，從表中可以看出，在大震作用下消能結(jié)構(gòu)能滿足性能目標(biāo)。

7 驗(yàn)證分析及結(jié)論

為了驗(yàn)證能力譜法計(jì)算結(jié)果的精確性，用彈塑性時(shí)程分析作為補(bǔ)充計(jì)算，選取兩條天然地震波（EI Centro波、LACC_NOR-1波），峰值分別調(diào)到對(duì)應(yīng)地震大小的峰值，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 消能結(jié)構(gòu)中、大震作用下層間位移對(duì)比（mm）

與能力譜法得到層間位移作比較發(fā)現(xiàn)，能力譜法在計(jì)算位移時(shí)偏于保守，二者有一定差值，這是因?yàn)槟芰ψV法中需求譜采用的為基于規(guī)范的設(shè)計(jì)譜轉(zhuǎn)化而來(lái)，設(shè)計(jì)譜是許多條地震波對(duì)單自由度體系計(jì)算綜合統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，而彈塑性時(shí)程分析的結(jié)果同所選的地震波的特性相關(guān)，同時(shí)由于彈塑性動(dòng)力分析相比能力譜法對(duì)阻尼比較敏感，因此也會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。

通過(guò)具體的實(shí)例分析，并用彈塑性時(shí)程分析作為補(bǔ)充計(jì)算，分析結(jié)果說(shuō)明了本文建立的針對(duì)平面不對(duì)稱結(jié)構(gòu)利用多階模態(tài)推覆分析基于能力譜法的抗震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法具有一定的精度，可以為今后采用能力譜分析平面不對(duì)稱消能結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時(shí)提供一種簡(jiǎn)化分析的方法。

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