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基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究3篇基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究1随着现代城市化和人民生活水平提高，高层建筑的数量和高度有了显著的增长，其中不乏重要的政府和商业办公楼、酒店、购物中心甚至是住宅。
在高层建筑的设计中，抗震是一个至关重要的方面。
由于地震是一种毁灭性的自然灾害，会对建筑物造成巨大的破坏和人员伤亡。
然而，高层建筑地震设计是一项复杂而困难的工作，需要充分考虑建筑物的大小和复杂性、结构材料的种类和性质等不同因素。
近年来，随着钢结构的发展和应用，高层建筑的设计中也愈发注重钢结构抗震设计。
相对于混凝土和砖类建筑，钢结构建筑的抗震性能更加优越。
钢材具有高强度、高韧性、抗冲击力以及较好的可塑形性等特点，可以有效地抵御地震对建筑物的破坏。
因此，近年来，许多企业和工程师都将钢结构作为抗震性能优异的解决方案，用于设计和建造高层建筑。
然而，在钢结构设计方面，仍面临着一些挑战。
一方面，由于每座高层建筑的结构特点和地理情况都不同，设计人员必须充分了解这些差异以及地震带来的力量，针对每个具体的项目进行量身定制的设计。
另一方面，钢结构建筑的设计需要充分考虑材料的性能，和各种要素之间的平衡，以确保建筑的结构强度和稳定性，并且在抵御地震力量的同时，能够承受各种集中荷载、雪荷载等准静态荷载。
为了探讨高层建筑钢结构抗震设计，进行了一项基于性能的研究。
首先，需要对建筑的节点进行评估和分析，以确保在强地震条件下，节点能够充分发挥其带有冲击吸收作用的特点。
其次，需要考虑整个结构在地震中的变形能力，这一点对于钢结构设计来说尤为重要。
因为钢结构具有出色的韧性和可塑性，可以通过吸收和分散地震能量来避免建筑物的崩塌和全面破坏。
此外，还需要确保钢结构连接件的可靠性和结构的整体刚度。
总之，基于性能的高层建筑钢结构抗震设计研究具有广泛的理论和实践价值，它可以确保建筑物的安全性，保障人民生命财产安全，同时也对钢结构建筑的应用和进一步发展起到了积极的推动作用。
103085 工程建筑论文基于性能的抗震设计在建筑结构方面应用研究基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。
基于性能的抗震设计作为一种更合理的设计理念，代表了未来结构抗震设计的发展方向，引起了各国广泛的重视。
我国国家自然科学基金“八五”重大项目“城市与工程减灾基础研究”的有关专题就开始涉及到这方面的研究。
国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复杂结构体系的关键科学问题和设计理论”的一些专题包含了这方面的部分内容。
中国建筑科学研究院工程抗震研究所联合国内部分高校和研究所开展了“我国2000年工程抗震设计模式规范”的研究，并于2000年《建筑结构学报》第一期介绍了这方面的研究成果。
目前，基于性能的抗震设计思想已经渐渐为许多建筑结构的设计、施工、维护所采用。
一、大跨度悬臂桁架结构范峰等在研究了悬臂桁架结构的强震失效机理的基础上，详细介绍了基于性能的抗震评估方法――增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA）的基本原理和具体实施步骤，阐述了IDA方法相关参数的确定原则，并利用该方法对悬臂桁架结构进行了有效的抗震性能评估，从概率的角度评价了悬臂桁架结构在未来遭遇地震时的可靠性。
二、钢筋混凝土高墩李正英等根据钢筋混凝土高墩的地震反应特性，确定采用曲率延性系数作为性能参数，并给出桥墩在地震作用下曲率延性系数对应各性能水准的量化值。
分别以位移延性系数、位移角限值以及曲率延性系数作为性能评价指标，采用增量动力分析法对桥墩进行抗震性能研究。
三、桥梁结构邹永旺，贺国京在分析方法的基础上，应用统计的强度折减系数模型，基于概率分析方法，应用随机地震作用模型考虑地震作用的随机性，评估桥梁结构在确定性烈度的地震作用下和年基准期内的抗震可靠度。
穆哲，杨光辉对红旗村黄河大桥进行了Pushover分析和抗震能力评估，最后分析了现有加载模式和非线性分析的差异。
建筑结构基于性能抗震设计的问题分析摘要：现如今，在建筑结构设计的过程中抗震设计非常重要，现在国家对建筑物的抗震能力也有一定的要求，如何提高建筑结构性能及抗震设计是现在建筑方面专家需要解决的问题。
从确定抗震性能目标、基于性能的抗震设计方法、混凝土结构基于性能的抗震设计进行分析。
关键词：建筑结构；抗震设计；问题分析引言建筑结构的设计处理是比较关键的一个重要环节，结合建筑结构设计工作的开展，注重抗震设计是比较基本的一个要求，建筑结构抗震设计的难度比较大，要求相对也比较高，需要结合不同需求进行详细分析，确保其能够体现出更强的适宜性。
为了更好提升建筑结构抗震设计水平，基于性能进行抗震设计是比较有效的一个方式，其在当前的实际运用也确实表现出了一些明显优势，具备较强探讨价值。
1确定抗震性能目标现在国家非常重视房屋等建筑物的抗震能力，提高抗震性能是房屋建筑的主要目标，如何科学有效的解决房屋的抗震性能，提高房屋的建筑结构设计是解决抗震性能的有效方式。
建筑物的结构不同，对抗震能力是不同的，如何进行建筑结构设计，提高其抗震性能。
根据其此设计准则，在一定程度上能够将建筑物在使用周期内所遭受的损失降低。
一般地，降低工程造价，就会增加建筑内部结构遭受破坏的可能性，从而增加后期工程的修复和维修费用，所以存在一个最小费用值。
建筑在施工的过程中，通常需要考虑建筑的设计性能，提高其设计的应用能力，把费用降低到最低标准。
由于发生地震以及后期维修费用的增加都具有不确定性，所以这笔费用也是可以变的。
因此，在进行项目投资时，一定要充分考虑到各方面的因素，并将相对可靠的理论作为基于性能的抗震设计的基础。
抗震性能目标的设计是一个复杂的过程，对建筑物的各个环节都需要认真考虑，如何提升建筑物的抗震能力，减少人民群众的生命财产减少损失。
2当前建筑结构抗震设计涉及的问题分析第一，地下部分：在满足规范的前提下，建筑物上部的荷载应均匀分布与地下部分，这样可使其受力构件布置连续、规则、受力均匀；将平面布置复杂的平面以防震缝的形式划分为若干规则的平面；如果上部结构构件与地下结构构件对齐布置，可利用防震缝将与上部塔楼连接的地下部分与其它地下部分脱开；如果上下构件不是同一种结构形式则会形成转化构件，并应满足相关规范的要求；同时还应注重转换层层高的控制，避免形成薄弱层。
一、传统的抗震方法地震是由于地面的运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动，因而在结构中产生内力、变形和位移。
经过简化后模型的动力学分析，即一次次的震害分析进行修正、补充，得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式，提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。
这些在实际应用中得到了很不错的效果。
1、概念设计的一些原则1）总体屈服机制。
例如强柱弱梁。
2）刚度与延性均衡。
砌体结构中为提高延性设构造柱与圈梁，形成一个较弱的框架。
3）强度均匀。
结构在平面和立面上的承载力均匀。
4）多道抗震防线。
5）强节点设计。
6）避开场地卓越周期区。
2、在此基础上作结构地震反应分析，其分析方法主要有：①地震荷载法；②振型分解法；③动力时程分析法。
现在还发展了push-over法、能力谱等方法。
抗震设防目标也从单一的、基于生命安全的性态标准发展到基于各种性态，强调“个性”设计的设计理念。
3、传统抗震方法的缺点与不足传统抗震结构主要利用主体结构构件屈服后的塑性变形能和滞回耗能来耗散地震能量，这使得这些区域的耗能性能变得特别重要，而一旦由于某些因素导致这些区域产生问题，将严重影响到结构的抗震性能，产生严重破坏，由于破坏部位位于主要结构构件，其修复是很难进行的。
由于传统抗震结构是以防止结构倒塌为目标，其抗震性能在很大程度上依赖于结构（构件）的延性，以往的许多研究也注重于提高结构（构件）的延性方面，却忽略了对结构损伤程度的控制。
4、传统的抗震方法在提高结构性能方面有较多困难。
传统抗震结构的耗能能力主要依赖于主体结构的延性。
既要求主体结构强度高，又要求延性好，很难实现。
1）框架结构许多研究者推荐强柱弱梁体系作为最合适的抗震框架体系。
该体系可将地震输入能量分散在结构的许多部位耗散掉，甚至可以控制塑性铰出现的顺序与部位，延性对于使建筑物在罕遇地震中保存下来固然很重要，但这些预期的塑性铰区在中等程度的地震中也会产生，延性也同时应被看作是一种“破坏”。
基于性能下的建筑结构抗震设计摘要：基于地震给全球建筑结构带来的巨大损伤，给世界经济发展构成极大威胁，建筑领域对于抗震设计有了更多的关注，在新时期的建筑结构设计中，将基于性能下的建筑结构抗震性能充分的考虑进去，进一步提升建筑的牢固性和耐久性，也有效减轻了地震力给人们安全生活构成的威胁，保证建筑建设在追求高质量高效益的基础上健康发展，本文对基于性能抗震设计方案进行了深入探讨，从专业角度分析了其设计方案的优越性和发展前景。
关键词：基于性能；建筑结构；抗震设计人们经济水平的提升，对个人居住环境和条件有了更高的要求，新时期的建筑设计在满足人们追求现代化的同时，对建筑功能有了更高的要求，大型建筑与日俱增，内部空间布局设计越来越复杂，庞大的建筑体系出现是我们不得不再次强调建筑的安全性能，给建筑抗震结构设计提出了不小的挑战。
为了给建筑市场提供一个稳定、健康的发展空间，保证居民生活舒适、安全，不得不将结构的抗震设计考虑在建设设计当中。
基于性能下的建筑结构抗震设计，要求设计者有充足的专业设计能力，当建筑遭遇地震力时内部会受到怎样的应力，并将可能出现的现象做具体分析，以此作为建筑结构设计的依据，这样就有针对性的对外界给建筑产生的破坏力成为考虑范围之内，设结构设计更加合理，后期运行更加安全、可靠。
一、基于性能的建筑结构抗震设计方法基于性能的抗震设计有针对性的对外界对建筑产生的消极力作了分析，这样的方法应用在当今建筑抗震设计中显得尤为重要。
但就如何合理对建筑抗震性能进行设计还需继续讨论和重视，为将这一思维充分应用建筑结构设计当中，不同人有不同的理解，综合各个学者专家的讨论，将它们的建议和思想总结如其一，借助传统基于力的设计方法。
就是在进行建筑结构变形验算之前要先进行基于地震作用的强度设计，就是要明了当地的建筑抗震等级。
但是这种方法存在一定的片面性，其要求结构的性能水平要充分的量化，面对多级地震存在的地区，对地震力的把握就不那么有针对性了，如果在多级地震等级共同存在的情况下，还需对结构的具体性能逐一的验算。
地震作用下建筑结构抗震性能分析与设计一、现状分析近年来，地震频发，给建筑结构安全稳定带来了巨大挑战。
地震作用下建筑结构的抗震性能成为了工程设计中的重要考虑因素。
目前，我国的建筑设计规范和标准已经对于地震设计进行了详细规定，但在实际工程中，仍然存在一些问题。
一些地区的建筑抗震性能相对较差，主要表现在结构设计不合理、施工质量低劣等方面。
在地震作用下，这些建筑容易出现倒塌、破坏等严重后果，给人们的生命和财产造成了巨大损失。
部分工程设计人员对于地震抗震设计的重要性认识不足，导致在设计过程中对于地震影响的估计不够准确，对结构的抗震性能考虑不足。
再次，一些建筑结构在设计中未考虑到地震作用下的实际情况，缺乏针对性的抗震设计方案，使得结构在地震发生时无法有效抵抗震力，产生严重破坏。
总体而言，目前建筑结构在地震抗震性能方面仍存在一定的不足和问题，需要进一步加强研究和设计，提高抗震性能，保障建筑结构的安全稳定。
二、存在问题1.抗震设计不足：一些建筑在设计过程中未充分考虑到地震作用下的影响，导致结构抗震性能不足。
2.施工质量问题：一些建筑在施工过程中存在质量问题，导致结构承受地震作用时易出现破坏。
3.设计人员认识不足：部分设计人员对于地震抗震设计的重要性认识不足，导致设计方案缺乏针对性。
4.旧建筑改造问题：一些旧建筑的抗震性能较差，需要进行改造设计，但在实际工程中并不普遍。
5.地震监测系统不完善：目前一些地区的地震监测系统不完善，无法及时准确地进行地震预警，给人们的生命安全带来隐患。
三、对策建议1.加强抗震设计教育：针对设计人员和工程师，加强对于地震抗震设计的培训和教育，提高设计人员的认识和能力。
2.优化设计方案：在设计过程中充分考虑地震影响，采用合理有效的抗震设计方案，提高建筑结构的抗震性能。
3.加强施工监管：对于施工过程中的质量问题进行严格监管，确保建筑结构的施工质量符合设计要求。
4.加强旧建筑改造：对于抗震性能较差的旧建筑进行改造设计，提高建筑结构的抗震性能，保障人们的生命安全。
浅谈钢结构方面基于性能的抗震设计研究摘要：根据我国目前的建筑结构设计规范，对既有建筑和新建建筑的抗震性能进行评估并对其加固，都是使用小震时结构的弹性承载力和结构的抗震延性方法来满足小震不坏、中震可修、大震不倒的预防地震目标。
目前仅对小震弹性的承载力进行计算，再运用结构的抗震延性措施对既有建筑改建扩建也无法达到满足，已经无法满足大震不倒的目标。
本文结合我国的抗震设计规范，引入世界上针对混凝土方面基于性能的抗震设计思想，研究出一套适合我国规范的基于性能的混凝土建筑结构抗震设计方法。
采用弹性和弹塑性方法对不同水准地震下构件受力和变形进行分析，从构件和结构两方面定量控制承载力和变形。
关键词：既有混凝土建筑；基于性能；不同水准地震作用；弹塑性分析中文分图号：u442.55 文献标识码：a 文章编号：1671-3362（2013）04-0059-021 基于性能的抗震设计方法1.1 抗震性能目标设定和选用结构的超限程度会直接影响结构的延性变形能力。
抗震性能目标是指在预期的设定地震中对建筑结构造成的预期性影响。
所以应该运用结构的不规则程度对复杂超限高层建筑的抗震设计从提高延性变形能力、增强承载力两方面考虑合适的手段保证安全。
建筑业主要向设计者提供此建筑物的抗震强度、对于业主的重要程度以及震后的修复难度等多方面选择抗震性能目标，而设计要向业主给予经济和技术上的分析。
这些目标的选定要在方案设计和结构安全两方面之间进行。
在此本文结合我国的抗震规范针对混凝土基于性能的抗震设计方法，对结构构件提出五种性能水准：1.1.1 小震弹性在小震作用下，建筑结构的抗震承载力要满足规范要求，结构的层间位移也要在规范位移范围之内。
在设计构件时也要让构件满足抗震设计规范。
1.1.2 中震弹性在中震作用下不考虑中震组合内力调整系数时构件要满足抗震设计规范。
1.1.3 中震不屈服在中震作用下不考虑中震组合内力调整系数和结构的抗震承载系数，构件所用材料的抗震系数和强度都要满足标准要求，结构的阻尼比也可以进行适当的增加。
建筑结构学报 Journal of Building Structures第31卷第6期2010年6月Vol131No16June2010017文章编号:100026869(2010)0620145208基于性能的空间结构抗震设计研究现状与关键问题张毅刚,杨大彬,吴金志(北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室,北京100124)摘要:基于性能的抗震设计是结构抗震设计的发展趋势。
以基于性能的结构抗震设计研究内容和发展趋势为背景,从地震危险性分析、结构反应性能参数确定、结构抗震性能水平划分及性能目标确定、基于性能的抗震设计方法等四个方面对国内外基于性能的空间结构抗震设计研究现状进行了总结。
依据有效性和充分性原则研究确定适合于不同类型空间结构的标量式、向量式或其它形式的地震动参数,提出了空间结构反应性能参数确定中的关键问题。
空间结构抗震性能水平划分研究中需要综合考虑结构及非结构构件因素,通过数值仿真和试验相结合的研究手段确定能够合理划分其性能水平的自定义综合式标量指标、向量式指标或者两者结合的指标,空间结构性能目标确定及抗震设计方法研究应基于可靠度理论及“投资2效益”准则。
关键词:大跨度空间结构;基于性能;抗震设计中图分类号:T U39313 文献标志码:AResearch status and key issues of perf or mance2basedseis m ic design of s patial structuresZ HANG Yigang,Y ANG Dabin,WU J inzhi(Key Laborat ory of U rban Security and D isaster Engineering,MOE,Beijing University of Technol ogy,Beijing100124,China) Abstract:The perfor mance2based design is the devel opment trend of seis m ic design.Based on the research top ics and devel opment trends of perfor mance2based seis m ic design,the state2of2the2art of perfor mance2based seis m ic design for s patial structures is p rovided,with subjects on seis m ic hazard analysis,structural res ponse analysis,classification of perfor mance levels and deter m ination of perfor mance objectives,perfor mance2based seis m ic design methodol ogy. Scalar,vector and other type of ground motion parameters for vari ous types of s patial structures should be deter m ined by efficiency and sufficiency p rinci p les,and the key issues in the research of seis m ic behavior of s patial structures are p resented.In classifying the seis m ic perfor mance levels of spatial structures,the structural and non2structural elements should be considered,and the numerical si mulati on and ex peri mental methods should be used to deter m ine the user2 defined comp rehensive index,vect or2valued index or the index combining these t wo for m s.The selection of perfor mance objectives and the design methodol ogy research should be based on the reliability theory and cost2 effectiveness criteri on.Keywords:large2s pan spatial structure;perfor mance2based;seis m ic design基金项目:国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目(90715034)。
作者简介:张毅刚(1949— ),男,上海人,教授。
E2mail:zyg@bjut1edu1cn收稿日期:2009年10月5410 引言抗震设计的基本目的是保障生命安全,然而近十几年来大震震害却显示,按现行的以保障生命安全为基本目标的抗震设计理论所设计建造的建筑物,在地震中虽然没有倒塌,基本保障了生命安全,但其造成的经济损失却异常巨大,说明以生命安全为单一的设防目标还远远不够[1]。
因此,20世纪90年代初美国学者首先提出了基于性能(perfor mance2 based)的抗震设计理论,这是工程抗震发展史上的一个重要里程碑,代表了抗震设计的发展方向,其特点包括[2]:使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡,业主和设计者可选择所需的性能目标;抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证,更有利于建筑结构的创新,经过论证(包括试验)可以采用非现行规范规定的新的结构体系、新技术、新材料;有利于针对不同抗震设防要求、场地条件以及建筑的重要性,采用不同的性能目标和抗震措施。
“投资2效益”准则和建筑结构目标性能的“个性化”是基于性能的抗震设计的重要思想[3]。
大跨度空间结构是近30年发展最快的一种结构形式,被广泛用于体育场馆、车站及航站楼等交通枢纽和会展中心等大型公共建筑中,目前,大跨度空间结构工程已经在我国形成持续的建设高潮。
大跨度空间结构建设费用和震后修复费用相对较高,结构整个服役期的经济指标成为设计的一个关键因素;作为公共建筑,大跨度空间结构往往成为地震发生时的避难场所,其社会功能也尤为重要。
因此,以经济学、社会学和工程学为理论基础的基于性能抗震设计思想对于大跨度空间结构具有良好的适用性。
然而,由于空间结构地震反应分析和破坏倒塌机理复杂,结构性能难以掌握,目前基于性能的空间结构抗震设计还处于初步的理论探索阶段,远未形成具体有效的设计方法。
本文以基于性能的结构抗震设计研究内容及发展趋势为背景,结合空间结构自身特点,对基于性能的空间结构抗震设计的国内外研究现状进行了总结分析,并提出了今后要解决的关键问题。
1 国内外研究现状及评述基于性能的抗震设计研究主要包含以下四部分内容[1,429]:地震危险性分析、结构反应性能参数确定、结构抗震性能水平划分及性能目标确定、基于性能的抗震设计方法。
111 地震危险性分析地震危险性分析是联系地震学和地震工程学的重要纽带,作为基于性能的抗震设计研究内容的首要部分,其研究成果对于基于性能的抗震设计研究进展有重要影响。
地震危险性分析主要有两种方法[10]:即确定性地震危险性分析方法和概率地震危险性分析方法。
确定性分析方法是地震危险性分析早期发展阶段的主要方法,该方法认为地震动参数是确定性的数值,包含的主观判断因素较多[11]。
概率地震危险性分析方法由Cornell[12]于1968年提出,此后该方法得以广泛研究和应用,其分析成果可以用地震动危险性曲线表示,该曲线是指工程场地未来遭受的地震动参数在一定时期内的超越概率与地震动参数的函数关系曲线,常用的地震动参数有地震烈度、峰值地面运动加速度PGA(peak gr ound acceleration)、速度和反应谱[11]。
文献[13]介绍了概率地震危险性分析方法的初期发展历史,文献[14]对地震危险性分析方法进行了总结回顾。
对于不同结构形式,不同地震动参数在估计结构反应时存在较大差异,因此选取合适的地震动参数是地震危险性分析的关键问题之一,其选取原则为估计结构反应时的有效性和充分性[15217]。
有效性可以用某个地震动参数下结构反应参数的离散程度来评价,地震动参数的有效性越高,在估计结构的反应时便可以用相对较少的结构计算分析次数得到较大置信度的结果;充分性则可以用其它地震动参数对结构反应离散程度的影响大小来评价,某个地震动参数的充分性越好,则该地震动参数以外的其它参数对结构反应离散程度的影响越小。
在估计结构反应方面,完全有效且充分的地震动参数是不存在的,但确定相对有效和充分的地震动参数是完全可行的。
已有研究结果表明[18],对于一阶振型主导的结构,结构一阶周期处的谱加速度Sa(T1)在估计结构反应方面比其它参数更加有效且充分。
但对于非一阶振型主导,且频谱分布密集、各振型耦合作用明显的空间结构来说,Sa(T1)可能不如其它地震动参数(例如PGA)有效、充分。
到目前为止,对于空间结构的地震反应分析,PGA是应用最为广泛的地震动参数[19221],但是否存在更加有效、充分的地震动参数值得进一步研究。
Taniguchi等[22]指出在估计双层柱面网壳的倒塌时地震输入能量比PGA更加有效;另外,由多个地震动参数组成的向量式参数应更适合空间结构[17],Cornell课题组对向量式地震动参数在普通多高层钢筋混凝土结构中的应用进行了大量研究[15,23228],结果表明向量式地震动参数在估计地震反应时更为准确,且有效性大为提高,但向量式地震动参数在空间结构中的应用还未见报道。
641112 空间结构反应性能参数的确定在基于性能抗震设计中,为求得在不同强度地震作用下结构的反应性能指标(变形或者其它破坏指标),需要采用合理的结构模型、恰当的分析方法进行结构地震反应分析[9]。
由于基于性能的抗震设计应考虑不同强度地震作用下结构的性能,故不仅需要对结构进行小震作用下的弹性分析,更重要的是对结构进行在强震作用下从开始屈服直至倒塌的全过程非线性受力分析。
大跨度空间结构的弹性地震反应分析方法已经比较成熟[29230]。
