PKPM建科院高级培训资料之14.ppt

基于性能的建筑结构设计 杨志勇 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部 1 基于性能设计基本概念2 基于性能设计方法3 基于性能设计工程应用 美国加州结构工程师协会 SEAOC 1995年提出 受到美国 日本 欧洲 新西兰 中国等国普遍重视 十多年来 各国进行了大量的科研和实践工作 已经被多国以规范的形式确认 是我国抗震研究和实践的重要方向 基于性能设计Performance BasedDesign现状 基于性能设计就是使设计出的结构在未来的灾害 如地震 作用下维持所要求的性能水平 基于性能设计一般是指基于性能的抗震设计 何为基于性能设计 Performance BasedDesign 强调建筑结构性能目标的 个性化 业主 设计师有更大的自主权 克服现有规范的局限性 有利于新材料 新方法的推广应用 不仅强调保证生命安全 同时强调避免财产损失 基于性能抗震设计的主要优点 性能目标的确定和应用 基于性能抗震设计的理论框架和实现方法 基于性能抗震设计的具体实践和发展趋势 理解基于性能抗震设计的三个主要方面 抗震性能目标 美国FEMA273 a e i m k l h g d c b f j n p o 基本性能目标 性能目标增高 2 10 20 50 接近倒塌 生命安全 立即入住 正常使用 结构性能增加 地震烈度增加 50年超越概率 抗震性能目标 美国ATC40 日本建筑研究院报告 说明 Ea到Ee地震烈度减小Ed Ee相当于中等烈度 Ec相当于高烈度地震性能目标AAA为最高性能目标 性能目标CCC为最低性能目标 抗震性能目标 日本新的建筑基本法 抗震性能目标 我国学者建议的性能目标 抗震性能目标 抗震性能目标的确定和使用 具体的抗震性能目标以规范的形式体现 业主有充分选择抗震性能目标的自由 设计者在实现抗震性能目标过程中可以充分发挥创造力 基于性能抗震设计步骤 根据业主要求确定性能目标 不满足性能目标 根据性能目标进行结构设计 对结构设计进行性能评估 满足性能目标 完成设计明确性能目标 基于性能的抗震设计方法与以往方法的联系 基于性能抗震设计在保障结构最低目标性能 共性 时 考虑的是社会总费用 确定特殊目标性能 个性 时 考虑的是业主费用 我国还没有以规范的形式确定基于性能的设计方法 但已被公认为重要的发展趋势现行规范的 小震不坏 中震可修 大震不倒 也是一种性能目标目前在我国 基于性能抗震设计主要被应用于复杂 超限结构 基于性能的抗震设计方法 1 振型分解反应谱方法弹性分析 设计 2 弹性时程分析 3 竖向地震计算 4 中震弹性或中震不屈服计算 5 静力弹塑性分析 PUSHOVER 和能力谱方法 6 动力弹塑性分析 7 结构弹性 弹塑性 静力 动力抗震试验 复杂 超限结构小震弹性设计 1 模型准确 参数合理 2 两种力学模型 3 斜向地震 双向地震作用 4 最小地震作用 5 转换构件设计 6 结构刚度突变部位控制 7 周期比 位移比控制 复杂 超限结构弹性时程分析 1 地震波的合理选择 2 多方向地震作用 3 弹性时程分析结果的应用 复杂 超限结构竖向地震分析 1 转换大梁 长悬臂构件 连体结构 2 结构顶部竖向地震响应增大 3 悬臂端和大跨连接体跨中响应较大 中震弹性设计 何时需作中震弹性设计 中震弹性设计方法 1 调整地震影响系数最大值 max按中震 2 8倍小震 取值 2 取消组合内力调整 强柱弱梁 强剪弱弯 程序实现 1 按中震输入 max 2 构件抗震等级指定为4级 中震弹性设计 这样来做中震弹性计算 中震弹性设计 中震不屈服设计 中震不屈服设计方法 1 调整地震影响系数最大值 max按中震 2 8倍小震 取值 2 取消组合内力调整 强柱弱梁 强剪弱弯 3 荷载作用分项系数取1 0 组合值系数不变 4 材料强度取标准值 5 抗震承载力调整系数 re取1 0 程序实现 1 按中震或大震输入 max 2 选中 按中震不屈服或大震不屈服做结构设计 中震不屈服设计 这样来做中震不屈服计算 中震弹性和中震不屈服实例 多遇地震分析参数 中震弹性设计参数 中震不屈服设计参数 多遇地震分析X方向柱底内力 中震弹性设计X方向柱底内力 中震不屈服设计X方向柱底内力 多遇地震分析轴压比 中震弹性设计轴压比 中震不屈服设