專題一：基于于性能的抗震震設(shè)計(jì)理論Topic1：Performance-basedSeismicDesignTheorySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity教學(xué)計(jì)劃劃第一周緒論第二周基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論研究背景介紹第三周抗震設(shè)防水準(zhǔn)與性能水準(zhǔn)第四周Push-over分析方法第五周延性需求譜方法第六周撰寫(xiě)小論文1第七周連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)理論研究背景第八周倒塌判別標(biāo)準(zhǔn)第九周設(shè)計(jì)方法1——構(gòu)造措施方法第十周設(shè)計(jì)方法2——拆除構(gòu)件法第十一周撰寫(xiě)小論文2第十二周鋼-組合結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展第十三周混凝土本構(gòu)模型介紹第十四周試驗(yàn)研究第十五周試驗(yàn)影響因素分析第十六周撰寫(xiě)小論文3第十七周提交所有論文SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity本課程的主要要內(nèi)容專題2：連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)理論1.研究進(jìn)展2.混凝土本構(gòu)模型3.組合梁試驗(yàn)研究4.試驗(yàn)影響因素分析及結(jié)論專題3：鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)1.理論背景2.抗震設(shè)防水準(zhǔn)3.性能水準(zhǔn)4.設(shè)計(jì)方法專題1：基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論緒論1.什么是現(xiàn)代建筑？2.現(xiàn)代建筑面臨的問(wèn)題3.本課程的主要內(nèi)容4.教學(xué)計(jì)劃和考評(píng)小論文1篇：研究進(jìn)展、Push-over分析方法、延性需求譜、地震波選波問(wèn)題。小論文1篇：研究進(jìn)展，本構(gòu)關(guān)系，采用有限元分析分析影響因素1.理論背景2.倒塌判別標(biāo)準(zhǔn)3.設(shè)計(jì)方法一4.設(shè)計(jì)方法二小論文1篇：研究進(jìn)展、倒塌判別標(biāo)準(zhǔn)研究、拆除構(gòu)件法SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversity專題一：基于于性能的抗震震設(shè)計(jì)理論今天講課內(nèi)容容Contentintoday'slecture傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法Traditionalseismicdesignmethod基于性能的抗抗震設(shè)計(jì)方法法Performance-basedseismicdesignmethod能力譜法CapacityspectrummethodPush-over分析方法Push-overanalysis一傳統(tǒng)抗震震設(shè)計(jì)方法三水準(zhǔn):“大震不倒、中震可修、小震不壞”三水準(zhǔn)兩階段段設(shè)計(jì)方法當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗抗震設(shè)防烈度度的多遇地震影響時(shí)，一般般不受損失或者不需要修理可繼續(xù)使用；；當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)區(qū)抗震設(shè)防烈烈度的地震影響時(shí)時(shí)，可能損壞壞，經(jīng)一般修理或者不需要修理仍然可以繼續(xù)續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗抗震設(shè)防烈度度預(yù)計(jì)的罕遇地震影響時(shí)，不至于倒塌或者發(fā)生危及生命命的嚴(yán)重破壞。。一傳統(tǒng)抗震震設(shè)計(jì)方法震級(jí):是相對(duì)于某一一次具體地震震而言，是根根據(jù)儀器測(cè)試試結(jié)果衡量某某次地震釋放放的能量的來(lái)來(lái)分級(jí)的，這這個(gè)數(shù)據(jù)是唯一的。震級(jí)每相差差1.0級(jí)，能量相差差大約32倍；每相差2.0級(jí)，能量相差差約1000倍。地震烈度:國(guó)家根據(jù)地面面破壞程度的的觀察和感覺(jué)覺(jué)，人為地劃劃分了12個(gè)度，即世界界上通用的麥麥?zhǔn)狭叶缺恚ǎ∕M）地震基本烈度度:其實(shí)是根據(jù)某某地區(qū)地震的的歷史等因素素綜合考慮給給定的，那是是一種概率評(píng)評(píng)估的結(jié)果。?；玖叶仁侵钢冈摰貐^(qū)今后后50年時(shí)間內(nèi)，在在一般場(chǎng)地條條件下可能遭遭遇到超越概概率為10%的地震烈度.抗震設(shè)防烈度度:是與建筑物的的抗震性能要要求有關(guān)的，，它根據(jù)各地地區(qū)的地震基基本烈度、重重要性等確定定的抗震設(shè)防防烈度。一傳傳統(tǒng)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法一傳傳統(tǒng)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法第一階階段設(shè)設(shè)計(jì)：：首先按按基本本烈度度相應(yīng)應(yīng)的眾眾值烈烈度（（相當(dāng)當(dāng)于小小震，，約比比基本本烈度度低1.55度）的的地震震參數(shù)數(shù)，用用彈性反反應(yīng)譜譜法求得結(jié)結(jié)構(gòu)在在彈性性狀態(tài)態(tài)下的的地震震作用用效應(yīng)應(yīng)，然然后與與其它它荷載載效應(yīng)應(yīng)按一一定的的組合合原則則進(jìn)行行組合合，對(duì)對(duì)構(gòu)件件截面面進(jìn)行行抗震震設(shè)計(jì)計(jì)或驗(yàn)驗(yàn)算，，以保保證必必要的的強(qiáng)度度；再再驗(yàn)算算在小小震作作用下下結(jié)構(gòu)構(gòu)的彈彈性變變形。。第二階階段設(shè)設(shè)計(jì)：：在大震震作用用下，，驗(yàn)算算結(jié)構(gòu)構(gòu)薄弱弱部位位的彈彈塑性性變形形，對(duì)對(duì)特別別重要要的建建筑和和地震震時(shí)易易倒塌塌的結(jié)結(jié)構(gòu)除除進(jìn)行行第一一階段段的設(shè)設(shè)計(jì)外外，還還要按按第三三水準(zhǔn)準(zhǔn)烈度度（大大震））的地地震動(dòng)動(dòng)參數(shù)數(shù)進(jìn)行行薄弱弱層（（部位位）的的彈塑塑性變變形驗(yàn)驗(yàn)算，，并采采取相相應(yīng)的的構(gòu)造造措施施，以以滿足足第三三水準(zhǔn)準(zhǔn)的設(shè)設(shè)防要要求（（大震震不倒倒）。。在設(shè)計(jì)計(jì)中通通過(guò)良良好的的抗震震構(gòu)造造措施施使第第二水水準(zhǔn)要要求得得以實(shí)實(shí)現(xiàn)，，從而而達(dá)到到“中震震可修修”的要求求一傳傳統(tǒng)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法第一階階段設(shè)設(shè)計(jì):彈性反反應(yīng)譜譜法反應(yīng)譜譜:單自由由度彈彈性系系統(tǒng)在在給定定地震震動(dòng)作作用下下的最最大反反應(yīng)隨隨結(jié)構(gòu)構(gòu)自振振周期期的變變化曲曲線。。同時(shí)時(shí)是阻阻尼比比的函函數(shù)。。單自由由度體體系:將結(jié)構(gòu)構(gòu)中參參與振振動(dòng)的的質(zhì)量量全部部集中中在一一點(diǎn)上上，用用無(wú)重重的彈彈性桿桿件系系統(tǒng)支支撐于于地面面上。。并假假定地地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)和和結(jié)構(gòu)構(gòu)振動(dòng)動(dòng)只是是單方方向的的水平平平移移運(yùn)動(dòng)動(dòng)，不不發(fā)生生扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。地地基是是剛性性地面面（即即不考考慮土土-結(jié)構(gòu)相相互作作用））地震動(dòng)動(dòng)峰值值加速速度:地震動(dòng)動(dòng)峰值值加速速度，，與地地震動(dòng)動(dòng)加速速度反反應(yīng)譜譜最大大值相相應(yīng)的的水平平加速速度。。設(shè)計(jì)基基本地地震動(dòng)動(dòng)峰值值加速速度:即對(duì)應(yīng)應(yīng)基本本烈度度50年超越越概率率為10%的動(dòng)峰峰值加加速度度，抗抗震規(guī)規(guī)范明明確：：6度0.05g；7度0.10（0.15）g；8度0.20（0.30）g；9度0.40g。一傳傳統(tǒng)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法一傳傳統(tǒng)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法一傳傳統(tǒng)抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法地震影影響系系數(shù)曲曲線二基基于性性能的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)方法法為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)性能能抗震震設(shè)計(jì)計(jì)思想想，可可以借借助多多種方方法，，如傳傳統(tǒng)的的基于于力的的設(shè)計(jì)計(jì)方法法、基基于位位移、、能量量、損損傷的的設(shè)計(jì)計(jì)方法法等。。但就目目前的的研究究水平平而言言，把把性能能設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)用用到實(shí)實(shí)際設(shè)設(shè)計(jì)中中主要要有兩兩種方方法：：1．傳統(tǒng)統(tǒng)的基基于力力的抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法。。即首首先進(jìn)進(jìn)行基基于地地震作作用的的強(qiáng)度度計(jì)算算，然然后進(jìn)進(jìn)行變變形驗(yàn)驗(yàn)算。。與目目前設(shè)設(shè)計(jì)方方法主主要不不同的的是，，結(jié)構(gòu)構(gòu)性能能水平平要有有多水水準(zhǔn)明明確的的量化化，在在考慮慮多級(jí)級(jí)地震震作用用下，，進(jìn)行行結(jié)構(gòu)構(gòu)性能能的驗(yàn)驗(yàn)算。。2．基于于位移移的抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法。。即采采用位位移作作為結(jié)結(jié)構(gòu)性性能指指標(biāo)。。直接接以目目標(biāo)位位移作作為設(shè)設(shè)計(jì)變變量。。采用用基于于位移移的抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法，，可以以在結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)初初始就就明確確結(jié)構(gòu)構(gòu)的性性能設(shè)設(shè)計(jì)水水平，，并且且使設(shè)設(shè)計(jì)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)性能能正好好達(dá)到到目標(biāo)標(biāo)性能能水平平，而而不是是傳統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)給給出一一個(gè)限限值。。二基基于性性能的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)方法法基于位位移的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)方法法延性系系數(shù)法法能力譜譜法直接基基于位位移的的設(shè)計(jì)計(jì)方法法三能能力譜譜法能力譜譜其最最初概概念是是由Freeman等人在在1975年為美美國(guó)海海軍抗抗震工工程項(xiàng)項(xiàng)目做做簡(jiǎn)化化評(píng)估估時(shí)提提出的的,后來(lái)經(jīng)經(jīng)過(guò)不不斷改改進(jìn)。。后應(yīng)應(yīng)用于于ATC-40,FEMA-273中。它是通通過(guò)圖圖形方方法,把結(jié)構(gòu)構(gòu)的能能力與與地震震地面面運(yùn)動(dòng)動(dòng)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)的的要求求進(jìn)行行比較較三能能力譜譜法能力譜譜的基基本計(jì)計(jì)算步步驟:(1)按規(guī)范范進(jìn)行行結(jié)構(gòu)構(gòu)承載載力設(shè)設(shè)計(jì);(2)用靜力力彈塑塑性分分析方方法(Push-over)計(jì)算結(jié)結(jié)構(gòu)基基底剪剪力-頂點(diǎn)位位移的的曲線線;(3)建立能能力譜譜曲線線,用等效效單自自由度度體系系代替替原結(jié)結(jié)構(gòu),因此可可將vb-un曲線轉(zhuǎn)換換為譜加加速度Sa-譜位移Sd曲線,即能力譜譜曲線;(4)建立非彈彈性需求求譜曲線線,可將需求求譜曲線線轉(zhuǎn)化成成Sa-Sd譜曲線;(5)確定結(jié)構(gòu)構(gòu)的等效效延性系系數(shù),將能力譜譜曲線和和需求譜譜曲線畫(huà)畫(huà)在同一一坐標(biāo)系系中,檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震震能力,如圖2所示。兩兩曲線的的交點(diǎn)對(duì)對(duì)應(yīng)的位位移即為為等效單單自由度度體系的的譜位移移。將譜譜位移轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成原原結(jié)構(gòu)的的頂點(diǎn)位位移,根據(jù)曲線線即可確確定結(jié)構(gòu)構(gòu)的塑性性鉸分布布,然后修改改設(shè)計(jì)方方案或加加固原結(jié)結(jié)構(gòu)。四Push-over方法彈塑性靜靜力分析析方法（（也稱Push-over方法），，是在一一組能夠夠近似反反應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的動(dòng)力力特性、、單調(diào)遞遞增的側(cè)側(cè)向荷載載作用下下，進(jìn)行行逐步彈彈塑性靜靜力分析析，直到到結(jié)構(gòu)達(dá)達(dá)到預(yù)先先確定的的目標(biāo)位位移或倒倒塌狀態(tài)態(tài)，以得得到結(jié)構(gòu)構(gòu)位移與與剪力的的關(guān)系曲曲線。彈塑性靜靜力分析析方法的的分析結(jié)結(jié)果在很很大程度度上依賴賴于水平平荷載的的分布模模式，因因此，水平荷載載分布模模式的合合理確定定，成為為這一方方法最為為重要的的研究?jī)?nèi)內(nèi)容。目前，，荷載分分布模式式的研究究主要分分為兩種種：基于于力的加加載模式式和基于于位移的的加載模模式。四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法四Push-over方法SouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUniversitySouthwestJiaotongUnive