能力谱设计方法的若干问题

1、能力谱设计方法的若干问题2003年5月能力谱设计方法的若干问题 pbd方法的概念及发展历程 从pbd方法看我国现行抗震设计思想 dbd方法的基本原理和步骤 能力谱设计方法 能力需求曲线方法 参考文献pbd方法的概念及发展历程 pbd方法设计思路的凸现 pbd方法的基本概念 pbd方法若干问题及分类 pbd方法的规范化进程与实践pbd方法设计思路的凸现地震特点不确定性毁灭性等抗震设计思想使用寿命期内对不同频度和强度的地震有不同的抵抗能力设防目标小震不坏中震可修大震不倒 关于抗震设防原则 近年震害 经受了考验 反映了新问题新问题（除具体技术措施外）房屋倒塌少、人员伤亡少，但经济损失巨大运转不灵sa

2、n fernando地震中医院严重受损修复费用可观对抗震设防目标的审视强调共性保证低限体现个性体现个性保证低限基于性能的抗震设计近10年地震的人员伤亡和经济损失时间地点震级死亡人数经济损失备注1992.3.13erzinci, turky6.88008亿美元违规、不符合抗震、偷工减料1993.9.29kailali, india6.210000未经抗震设计、施工质量低劣1994.1.17northridge, usa6.757170亿美元抗震设计、救灾应急得当1995.1.17kobe, japan7.254381000亿美元未经抗震设计（木结构）1995.5.27sahalin, russi

3、an7.62965 1996.2.3中国 丽江7.030925亿元1996.3.19中国 伽师6.9243亿元1996.5.3中国 包头6.42627亿元1997.5.10kane, iran7.11560pbd方法的基本概念 含义 以预定的结构性态目标为依据的抗震设计方法 几个名词 性态目标在不同地震水准下结构应达到的性能水准 性能水准某地震水准下结构的最大破坏程度 地震水准同一地区按重现期不同划分的地震强度 性能指标描述性能水准的物理量指标 体现个性 （业主）自主选择（性态目标） （规范）（地震、性能）水准细化pbd方法若干问题及分类 pbd方法的若干问题 地震水准 规范细分？业主选择？（

4、50年、500年、2000年） 性态水准 规范细分多级别（比不坏、可修、不倒更细密） 性态指标性态指标力、位移（刚度）、速度、能量、损伤力、位移（刚度）、速度、能量、损伤 抗震设防水准 设防水准细化、优化、个性化细化、优化、个性化 分类关系pbd方法的分类关系基于性态的设计方法performanced based design基于承载力的设计方法force and strength method基于位移的设计方法displacement-based design基于能量的设计方法energy-based design按延性系数的设计方法能力谱需求谱设计方法直接基于位移的设计方法静力弹塑性分析

5、pushover analysis其它分析或设计步骤other stepspbd方法的规范化进程与实践 规范化进程 1995年，美国加州工程师协会seaoc，vision 2000 1996年，美国应用技术委员会atc，atc-40 1996年，美国联邦紧急救援署fema，fema273，274 1997年，美国建筑抗震安全委员会bssc，nehrp ibc2000，eurocode 8，日本rc结构设计指南press 2001年，gb50011-2001（雏形） 程序（poa） idarc（属 nceer） scm3d （属etabs系列） drain（berkeley） 实践从pbd方法看

6、我国现行抗震设计思想设防水准不坏可修不倒地震水准小震中震大震性态指标力+位移不明确位移形式上具有pbd的雏形（性态设计）设防水准“一刀切”（不区分结构）性态指标业主无选择余地（统一）实际上结构重要性分类各类结构措施rc结构抗震等级结果：相同地震下不同结构性态不同相同地震下不同结构性态不同抗震设防分类与设防标准建筑类别规范建筑的重要性抗震措施地震作用计算甲类gbj11-89特殊要求的建筑采取特殊的抗震措施按专门研究的地震动参数gb50011重大建筑工程和可能发生严重次生灾害的建筑 提高一度（9度适当提高）应高于本地区设防烈度的要求，其值按批准的安评结果确定乙类gbj11-89国家重点抗震城市生命

7、线工程的建筑提高一度（9度适当提高）原设防烈度gb50011地震时使用不能中断或需尽快恢复的建筑 提高一度（9度适当提高）；小规模建筑改变结构型式时可不提高 原设防烈度丙类gbj11-89 gb50011甲、乙、丁类以外的一般建筑原设防烈度原设防烈度丁类gbj11-89抗震次要的建筑降低一度（6度不降）原设防烈度dbd方法的基本原理和步骤等代结构层间位移角限值+设计位移剖面=设计位移设计位移延性+延性-阻尼曲线=等效阻尼等效阻尼等效质量等效质量等效刚度设计位移反应谱等效周期设计基底剪力层间设计剪力设计位移剖面能力谱设计方法 能力谱方法的基本步骤 与poa方法的差别 能力谱方法的影响因素 能力谱

8、方法的改进 能力需求曲线法方法比较对象结束条件结果csm能力曲线与需求曲线位移能力评价poa能力曲线与反应谱曲线机构/位移超限能力评价（不准确）能力谱方法的基本步骤能力谱方法的影响因素 sasd与a点对应的需求谱需求点不同阻尼比的需求谱能力谱 影响因素 推覆曲线（侧推曲线） 能力曲线（等效单质点体系确定） 等效线性化方法 问题 需求点的确定需插值或迭代 强非线性阶段两谱曲线方向接近平行能力需求曲线方法 能力需求曲线方法的思想 变能力谱法的图形迭代为点计算迭代 变需求谱曲线为需求曲线（与cs接近垂直） 基本步骤 两种方法 atc40 a方法变阻尼比 atc40 b方法按递增顺序 能力需求曲线方法

9、的关键问题 能力需求曲线方法的改进 合理的侧推曲线（poa，p-） 双加载模式的能力曲线 等效线性化 （ 双参数） 区间评判需求曲线能力曲线分 析结果变 化区域da选取结构分析模型选取结构分析模型选择荷载分布模式选择荷载分布模式poa侧推曲线侧推曲线等效单质点化等效单质点化等效线性化等效线性化需求曲线需求曲线能力曲线能力曲线能力评价能力评价能力需求曲线方法基本步骤能力需求曲线方法的关键问题 能力曲线 侧推曲线 荷载模式 结构模型 构件模型 结构失效标准 二阶效应 等效单质点化 需求曲线 屈服刚度系数 位移延性系数 能力谱a=0.07 需求谱曲线a=0.05a=0.00a=0.25a=0.500

10、0.511.522.500.050.10.150.2d (m)a (m/s2)倒塌极限状态的上下限基 底剪 力(kn)倒三角模式振型组合模式矩形模式参考文献1.钱稼茹、罗文斌. 静力弹塑性分析基于性能/位移抗震的分析工具. 建筑结构. 2000. 30(6). 23-262.小谷俊介著. 叶列平、钱稼茹译. 日本基于性能结构抗震设计方法的发展. 建筑结构. 2000. 30 (6). 3-93.叶列平. 李琪. 基于性能/位移的能力-需求曲线设计方法. 现代地震工程进展全国地震工程会议论文集. 南京. 东南大学出版社. 2002. 430-435（另3篇）4.a. k. chopra, r.

11、k. goel. capacity-demand-diagram methods for estimating seismic deformation of inelastic structures: sdf systems. university of california, berkeley. california, us. peer. feb. 1999. 1-605.federal emergency management agency. guidelines and commentary for the seismic rehabilitation of buildings, fem

12、a 273 & 274. 19986.b. gupta, s. k. kunnath. adaptive spectra-based pushover procedure for seismic evaluation of structure, earthquake spectra. 2000. 16(2). 367-3927.r. s. lawson, v. vance and helmut krawinkler. nonlinear static push-over analysis-why, when, and how? 5th u.s national conference on ea

13、rthquake engineering. chicago, illinois. jul. 1994. 283-2928.building seismic safety council. nehrp recommended provisions for seismic regulations for new buildings and other structures. washington. d. c. bssc. 1997. 263-267 9.seaoc version 2000. performance based seismic engineering of buildings. a

14、nd:conceptual framework . sacramento, california, us. 199910.x. x. qi, j. p. moehle. displacement design approach for rc structure subject to earthquake , report no. ucb/eerc. feb. 1991. 4-1211.s. k. kunnath, b. gupta. validity of deformation demand estimates using nonlinear static procedures. the second u.s.-japan-american workshop on performance-based earthquake engineering methodology for reinforced concrete building structures, sapporo, hokkaido, japan. peer. oct.2000. 117-14012.熊向阳. 戚振华. 侧向荷载分布方式对静力弹塑性分析结果的影响