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关于地震设计方法转换的思考

发布时间:2019-06-04 09:52 作者:李明发 来源:原创

关于地震设计方法转换的思考

本文介绍了抗震设计方法的转变,介绍了两种不同设计方法的优缺点,分析了能量分析方法在地震结构计算中的应用。

关于地震设计方法转换的思考

关键词推覆分析法;结构能量响应分析;地面运动三相;耗散能量

目前,世界上所有国家的大部分抗震设计规范都是基于生命安全的保障,即“短时间地震不坏,中期地震可以修复,大地震不会下降”。 。据此,制定了各种设计规范和规定。根据这种设计设计的各种建筑物基本上确保了地震中的生命安全,但它们不能有效地控制大地震甚至中型地震中的地震损失。特别是随着现代工业社会的发展,城市的数量和规模不断扩大,城市已成为人口密集,高度集中的地区。日本的大地震和1995年的阪神地震造成了巨大的震动。巨大的经济损失和人员伤亡。严重的地震破坏导致工程界深刻反思地震设计思路和方法存在的不足。进一步探索更复杂的抗震设计思想和方法已成为迫切需要。在20世纪90年代,经过仔细的总结,美国地震工程和结构工程专家提倡改进现有的基于承载力的设计方法。加州大学伯克利分校的Jpmoehlelll提出了一种基于位移的抗震设计理论;日本建筑与建筑研究所根据建筑物的性能提出了地震和结构要求框架,包括建议,性能指标和检查性能。等级和其他中国学者已经认识到这种思潮的影响,并在各自的研究领域中引用和研究。例如,王亚勇,钱家茹,方鄂华,卢西林分别发表了关于剪力墙和框架构件变形允许值的研究。因此,程一东利用可靠性的表达式将结构构件水平的可靠性水平转移到考虑不同功能的结构系统。王光远将该理论引入结构优化设计领域,提出了基于功能的地震优化设计理念。

中国目前的结构抗震设计,基于承载力的主要设计,即利用线弹性法计算小地震作用下结构的内力和位移;利用组合内力检查构件的横截面,使结构具有一定的承载能力;位移限制主要是使用阶段,也是保护非结构构件;通过结构措施获得结构的延性和能量耗散。结构的计算分析方法基本上可以分为弹性方法和弹塑性方法。目前,底部剪切法和模式分解反应谱法广泛应用于建筑结构的抗震设计和研究。这些方法没有考虑结构屈服后的内力重新分配。事实上,在强烈地震的作用下,该结构通常处于非线性工作状态。弹性分析理论和设计方法不能准确反映强震下结构的工作特性,使结构在弹性工作条件下在强震作用下发挥作用。巨大的材料浪费是不经济的。随着人们认识的提高,结构的地震反应分析设计方法经历了两个文献的变化:(1)从静态分析方法到动态分析方法(2)从线性分析方法向非线性分析方法的转变。其中,动态分析方法经历了从模式分解反应谱方法到时程分析方法,线性分析到非线性分析,确定性分析到非确定性分析三大转变。作为一种简化的实用逼近方法,目前的推 - 过分分析方法引起了许多学者的关注。它属于弹塑性静力分析,是在横向力的单调加载下的结构的弹塑性分析。具体方法是以一定的方式模拟地震水平惯性力的侧向力(侧向力分布法通常用于研究中,如倒三角形,抛物线和均匀分布)并逐渐单调增加。该结构以弹性相开始并经历开裂和屈服,直至达到预定的失效状态或甚至坍塌。这可以用来了解结构的内力,变形特征和能量耗散及其关系,塑料铰链的顺序和位置,薄弱环节和可能的损坏机制。

该方法弥补了传统静态线性分析方法的缺点,如底部剪切力法和振动模态分解法,克服了动态时程分析方法中计算量大的问题。它仅用于近似抵抗地震的结构。能力。然而,传统的推覆分析方法基本上只适用于由第一模式支配的多层规则结构。对于高层建筑或不规则建筑,高阶模式的影响不容忽视,对于不对称结构,考虑不同正负反向推力的影响。此外,推覆分析方法无法了解特定强度地震作用下结构的结构反应和破坏,限制了其在抗震设计中的应用。地震能量是地震强度的综合指标。它全面反映了地面的最大加速度和地震的持续时间。结构地震反应的能量分析方法是一种能够更好地反映地震动作作用下结构非线性特性的方法,以及地震动三幅度(振幅,光谱特征和持续时间)对地震动力学性能的影响。结构。在地震期间,结构处于能量场中,并且地面和结构之间存在连续的能量输入,转换和耗散。研究该能量的输入和耗散以估计结构的地震能力是结构地震能量分析方法的关注点。在地震(重复交变载荷)的作用下,每当一个循环通过时,结构首先吸收或储存能量,并在卸载时释放能量,但两者不相等。两者之间的差异是循环中结构或组件的“耗散能量”(能量消耗),即磁滞回线中包含的区域。能量等于力和变形的乘积。结构(组件)消耗更多的地震能量,不仅因为它承受大地震,而且因为它产生大的变形。从这个意义上说,耗能部件在某种程度上使用自己的牺牲来维持整个结构的安全性。因此,在每次大地震之后,人们都会看到没有其他方法消散地震吸收能量的结构,只能通过破坏结构本身来释放所有多余的能量。

因此,结构的抗震设计应注意保证结构刚度,强度和变形能力的协调和统一。例如,结构的延性设计基于传统单强度概念下的弹性抗震设计,充分考虑了结构和部件。塑性变形能力允许结构在强化强度下被修复和损坏。当地震作用超过设防强度时,结构的弹塑性变形用于储存和消耗巨大的地震能量,以确保结构破裂而不坠落。近半个世纪的研究发现能量法更快,但由于地震本身的复杂性,能量与结构响应之间的关系仍需要进一步探索。

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