[发明专利]多级地震作用下工程结构抗震性能设计评估方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及工程结构抗震设计评估方法。

背景技术

抗震性能设计评估的宗旨是在结构抗震安全设计的基础上，控制地震造成的损失。这种先进的设计思想已被世界各国学者认同，是世界各国抗震设计规范的发展方向，广泛应用于工程抗震设计评估。

工程抗震设计评估允许设计者在抗震规范最低安全水准基础上，进行相应的抗震设计评估，因此，建立新的工程结构抗震性能设计评估方法十分必要。

抗震性能设计评估思想发展大致经历了两个阶段。第一代抗震性能设计评估是以性能水平(包括立即居住、正常使用、生命安全、防止倒塌等)的非线性响应指标(包括层间位移、顶点位移、构件曲率、损伤指标等)为导向，以静动力线性、非线性分析方法(包括能力谱法、目标位移法、动力时程分析等)为手段完成的。第二代抗震性能设计评估是以本质(基于地震动和结构)和认知(基于认识和知识)的不确定性分析与传播为主线，以概率描述为表征，通过条件概率相连完成的。抗震性能设计评估方法可以概括为以下四类：1)基于位移的结构抗震性能设计评估方法；2)基于能量的结构抗震性能设计评估方法；3)基于损伤的结构抗震性能设计评估方法；4)基于概率的结构抗震性能设计评估方法。其中基于位移的结构抗震性能设计评估方法应用最为广泛。

基于位移的结构抗震性能设计评估方法主要有三种思路：延性控制设计方法、直接基于位移设计方法和性能评估方法。延性控制设计方法，也称能力设计方法，是指在确保结构构件具有一定承载力的条件下，使结构构件具有足够的延性和变形能力，是由新西兰的Armstrong于1972年针对延性框架结构首先提出，1975年Park和Paulay对这一方法进行了完善(Park R,Paulay T.Reinforced concrete structures[M].New York:Wiley-Interscience,1975)，其本质是通过建立构件的位移延性或截面曲率延性与塑性饺区混凝土极限应变的关系，由塑性饺区的定量约束箍筋来保证混凝土能够达到所要求的极限变形，从而使结构构件具有足够的延性和变形能力，已在现行规范和设计中得到应用。

2003年5月国际混凝土联合会推出了报告《钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计》(FIP Task Group7.2.Displacement-based seismic design of reinforced concrete buidings[R].Lausanne,Switzerland:International Federation for Structrual Concrete,2003)，将现有基于位移的分析方法分为：①基于变形的设计方法(deformation calculation based，简称DCB)，②基于规定变形的迭代法(iterative deformation specification based，简称IDSB)，③基于规定变形的设计方法(direct deformation Specification based，简称DDSB)。基于规定变形的直接方法，又称直接基于位移设计方法是从目标位移出发(Priestley M J N,Calvi G M,Kowalsky M J.Displacement-based seismic design of structure[M].Pavia,Italy:IUSS Press,2007)，对结构刚度、承载力以及构件变形能力进行设计，但由于需要解构位移、割线刚度误差较大、与现行规范可靠度不能衔接等原因，未在工程设计中广泛应用。