基于性能的抗震设计(基于性能的抗震设计理论)

海潮机械 2022-12-23 22:09 编辑:admin 158阅读

1. 基于性能的抗震设计理论

抗震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题,对安全和经济起决定性的作用,是综合的系统决策。

体系的选择要符合抗震概念设计的几条基本原则。

主要的抗震结构体系有:

1.多层砌体房屋。是以砌体(无筋砌体或配筋砌体)抗震墙为抗震结构体系,其中以横墙承重为主的结构体系较有利,承重横墙兼作横向抗震墙,纵向自承重墙作为纵向抗震墙,必要时也可以采用纵、横墙混合承重。

2.底层框架砖房。底层要求有较大空间作商店、服务大厅等,上部则为隔墙较多的住宅或办公楼,是一种上下材料不同、强度和刚度不连续的结构体系,在抗震设计中有较严格的要求。

3.框架结构。多应用于多层及高层民用建筑和多层的工业建筑,建筑平面布置灵活,易于布置较大房间。但纯框架结构侧向刚度小,属柔性结构,故其层数和高度都受到一定限制。

4.框架-抗震墙结构。在多层和高层钢筋混凝土房屋的纵向和横向布置适当的抗震墙,并与框架结构形成框架-抗震墙协同工作的结构体系。在地震作用下层间位移比纯框架结构显著减小,故其建筑高度可以高很多。

5.抗震墙结构。是全部由纵、横抗震墙组成的结构体系,其抗震性能较好,在高层住宅、公寓、旅馆等建筑中广泛应用。

2. 抗震性能研究

防震锤的目的是有效的减少锤子工作时的震动,提高工人的使用效率,减少手臂伤害

3. 什么是抗震性能化设计

我知道一个建筑行业的简称,Zhuang装、Pei配、Shi式、K是代表具有抗震性能。这东西是在设计中采用了板与板连接处设置钢柱和挡板,它即隐蔽了板缝,又起到了构造柱的作用。ZPS==Zhuang装、Pei配、Shi式,装配式抗震内隔墙板所以在建筑行业这个zps就是这个意思

4. 抗震设计思想

一、提高公众防震减灾意识的重要性

社会越发达,经济越发展,提高公众的防震减灾意识越显得重要。人类的繁荣与灾害共存,社会经济的发展与灾害带来的损失增长同步。多次的地震灾害可以充分证明,灾害造成的损失与经济发展之间存在一定的关系。

二、防震减灾知识宣传和普及教育的必要性。

我国防震减灾工作的方针是“预防为主,防御与救助相结合的方针”。预防为主,就是要把地震事件发生之后一时的、被动的、消极的救灾活动,转变为地震事件发生之前长期的、主动的、积极的、全社会参与的防御行为。而地震事件发生之前长期的、主动的、积极的、全社会参与的防御行为的养成则是依靠公众的防震减灾意识的形成和提高,这就需要大量的、深入的、持久的、广泛的防震减灾的宣传和防震减灾知识的普及教育。我们说宁可千日不震,不可一日不防,说的就是这个意思。

三、提高公众防震减灾意识的社会意义

1、提高公众的防震减灾意识,能增强公众对地震灾害的心理承受能力。防震减灾宣传工作的着眼点,一是稳定,二是安全。地震可能没发生,但稳定问题是照样会碰到的,在很多地方都会碰到这个问题,提高公众的防震减灾意识,让公众有防震减灾知识,知道有关地震预报的法规规定,具备一定的应急对策,有自救和互救的能力,增强地震灾害的心理承受能力,才能在发生震时不会心慌意乱,尽快做出反应,从而减轻损失,把社会稳定下来。

2、提高公众的防震减灾意识,创建生存和安全的空间环境。从生存和安全的角度看,防震减灾知识是人类最重要的基础知识。人类文明要发展,生活要改善,首先要保证生存安全和财产安全,而防震减灾知识就是给人们提供保护生存安全和财产安全的各种方法和手段。

3、提高公众的防震减灾意识,能够增强抗震救灾的能力。

4、提高公众的防震减灾意识,可以增强短期、临震预报的监测能力。掌握了地震科普知识的广大群众,可以通过感官直接得知某些短期、临震宏观前兆现象,并将其及时地报告给有关地震部门加以汇总,连同其他前兆资料进行综合分析,就有可能为临震预报的决断提供有价值的根据。这里有两点值得充分考虑:①宏观前兆是沿活动构造带的某些“敏感点”出露,分布极不均匀,是一种自然分布,靠有限的、不均匀的观测点不能奏效,只有靠随机分布的群众才有可能捕捉到有价值的宏观前兆:②短期宏观前兆信息传递必须迅速及时才有效果,海城地震、松潘地震前一至三个月内短临宏观前兆大量出现,震前几天内有异常高峰,然而唐山地震之前几小时至一二天内才出现丰富的宏观前兆。这种复杂情况提醒人们,要立足于象唐山地震前那种极短极突然的宏观前兆的捕捉,才不会坐失良机。宁可不震,不可不防,地震科普知识宣传要常抓不懈,警钟常鸣。

6、提高公众的防震减灾意识,增强社会公众对地震谣言的识别能力和免疫力。防震减灾科普知识的宣传,平时也有利于社会稳定,防止地震谣传。受历次地震灾害影响而产生的恐震心理,使人们缺乏分辨能力,对地震谣传易笃信不疑,上当受骗。

7、通过地震科普知识宣传,有利于地震科学的发展。地震知识在不同层次科技人员中普及后,可以开拓专业人员的思想,扩大视野,陶冶情操;特别是广大人民群众有丰富的想象力和创造力,他们在实践中积累起来的宝贵经验通过宣传媒介传递到专业人员手中,对地震科学有很强的补充作用,同时广大群众是信息反馈的良好传媒。做好防震减灾科普宣传,可以激励中小学生及社会上有志之士投身于地震科学的行列中来,使致力于人类公益事业的地震队伍兴旺发达,后继有人

5. 基于性能的抗震设计理论有哪些

周云,男,现任广州大学土木工程学院院长,防灾减灾工程及防护工程学科带头人。

自1993年以来一直从事结构减震控制和工程抗震方面的研究工作,作为主要成员承担了国家“八五”科技攻关计划专题“中高层建筑耗能减震技术研究”,主持完成了国家自然科学基金项目“半主动磁流变阻尼控制技术及理论的研究”、广东省自然科学基金项目“高层建筑铅粘弹性阻尼减震控制新体系及理论的研究”、建设部科技项目“新型耗能减震器的开发研究”、“耗能减震新体系试验与应用研究”、“隔震与耗能减震结构基于功能的抗震设计方法研究”,广东省建设厅科技项目“隔震与耗能减震结构基于能量的设计方法研究”等10余个项目的研究,主持《耗能减震技术规程》的编制工作,参加了《高层住宅钢结构技术规程》、《村庄与集镇建筑抗震规范》等三个规范或规程的编制工作,作为主持或参加人完成了“广州中海名都高层住宅地震模拟振动台试验研究”等多个高层结构地震模拟振动台试验项目,研究设计了16种实用新型耗能减震器,其中6项获国家实用新型专利,发表有关结构减震、结构抗震、结构分析的学术论文100余篇。主持完成的“耗能减震新技术与设计方法研究”等项目经鉴定达到国际先进水平或国内领先水平。获教育部科技进步二等奖1项、建设部科技进步三等奖1项、广东省科技进步三等奖、广州市科学技术成果二、三等奖各一1项,2006年荣获广州市五一劳动模范。研究成果已编入有关教材和著作中,并在广州东山景轩工程、中海名都工程、汕头潮汕星河大厦等工程中得到应用,取得了明显的经济和社会效益,在结构减震控制、高层结构分析与模型地震模拟振动台试验等方面积累了宝贵的经验。在科学出版社、高等教育出版社等出版社主编或参编出版《土木工程抗震设计》、《土木工程防灾减灾学》等著作、教材14本。现为土木工程学会防震减灾工程技术委员会副主任(兼秘书长),同时还是中国振动学会结构抗振控制专业委员会、中国钢协钢?砼组合结构学会等15个二级学会常务委员或委员、《土木工程学报》等7个学术刊物编委。

6. 请阐述什么是基于性能的抗震设计方法

我国西部多为山岭丘陵区,地形、地貌和地质水文条件复杂,其桥梁结构的典型特点是上部结构弯、斜、坡,下部一般为高墩且墩高相差悬殊,属非规则桥梁。西部又是我国的地震多发区和强震区,我国6个地震活动带中有4个分布在西部,其强度大、频度高,因而西部公路工程抗震问题是我国工程抗震的重点和难点。随着西部开发战略的实施,大量工程急需解决公路工程抗震设计、抗震性能评估及抗震加固问题。

近十几年来,通过对震害的认识,国内外在场地地震动参数、桥梁抗震设计和桥梁抗震性能评估方法等方而取得了许多成果。应用概率方法预计地震动参数、多级抗震设防、能力设计原则及延性抗震等已用于许多国家的桥梁抗震设计和抗震性能评估,但在路基和挡土墙、隧道、边坡的抗震设计和抗震性能评估方法等方而进行的研究工作很少。1980年颁布的中国地震区划图采用了概率水准下的地震动参数,比前几个版本更详细、合理。

我国现行的公路工程抗震设计规范和铁路工程抗震设计规范只局限于针对规则桥梁,采用单一的抗震设防标准进行设计地震作用下的强度验算,没有真正体现和采用具体措施来确保桥梁结构的整体延性,也没有采用能力设计方法来防止地震作用下结构可能产生的剪切破坏。在桥梁抗震性能评估和抗震加固方而,公路行业还没有统一的评估方法、评估指南或规范,也没有抗震加固手册。由于规范的局限性和西部桥梁结构的复杂性,新建和已建的桥梁难以保证结构的抗震安全性。我国为地震多发区,发震频繁且烈度高,为保证生命线工程的安全,减少震后次生灾害引起的损失,急需加强对公路桥梁的抗震性能评价及抗震加固技术的研究。

二、道路抗震加固技术研究的现状

对位于地震区的道路工程(含路基、挡土墙、边坡和隧道等),由于饱和砂土在地震的作用下易造成砂土的震动液化,因而必须研究道路工程的抗震性能,为道路工程的抗震措施设计提供可靠的依据。1965年智利的Elcobron尾矿坝的地震溃坝引起了世界各国学者对土工构筑物抗震性能的关注,从此许多学者致力于土工构筑物的动力性能和地震稳定性研究,并不断地发展和完善抗震理论。

过去对道路工程的抗震研究,大多是针对地震荷载作用下路基边坡的液化稳定性问题,而对地震荷载的处理主要采用边坡动力稳定性的拟静力分析法。拟静力分析法只适合在动荷载作用下不会引起土的强度降低的土工构筑物,因此应采用地面运动加速度时程曲线进行动力强度变形分析法。国内外学者在动力分析中做了大量的工作,并取得了进展,但同时还存在不足:上述动力反应分析是用确定论方法进行的;主要是进行强度分析,而对液化造成的破坏产生过大的永久变形研究不够;对固体的阻尼及其阻尼理论的研究虽有近百年的历史,但有不少问题尚未得到解决或得到比较满意的解决。

三、抗震设防是公路工程安全的基本保障

公路工程前期工作是整个工程建设的重要环节。公路工程抗震的关键是防御,《防展减灾法》明确提出“新建、扩建、改建建设工程,必须达到抗震设防要求,重大建设工程应进行地震安全性评价;并根据地展安全性评价结果,确定抗震设防要求,进行抗展设防。”

首先,地震区的分布是有规律的,选线设计人员及项目负责人员、公路工程的设计单位的领导都要重视这种规律,可行性研究阶段公路工程设计选线时就应尽量避开地震带,初步设计时应避开局部地震区。从汶川地震的重灾区分布来看,三江、都江堰、绵竹、北川、平武、青川等基本上都平行于京昆高速公路,在北偏东30度的纬线上,沿地震裂度带分布。由此可见,这就要求今后选线时,应更重视道路的地质选线,尽量规避地震带地区。

其次,施工图设计阶段针对实在无法规避的地震区域,应在设计时有强化抗震及治理的措施,对设计结构进行抗震验算,要满足抗震设防标准、地震烈度,同时进行地震区域的地震安全性评价工作。实现公路工程结构大震不倒、中震可修、小震不坏的抗震设防目标。特别是公路山体滑坡及其临界状态的认识需要更保守一些,更要注重边坡地质对公路的影响程度和范围,要更强调结构物的安全系数和安全储备。

四、交通工程对公路工程抗震安全进行补充

对于地震区域的公路除了公路工程结构上的抗震设防外,同时可采用交通工程方面的警示措施,在机电工程中的可变情报板中,提示驾驶员在该路段为危险的地震区域,小心驾驶;在地震发生时,可变情报板可以发出警报通知驾驶员立即离开该区域。交通安全设施方面,利用标志牌,对可变情报板进行补充,告诉驾驶员,该地区为地震多发区域,为危险路段,禁止停车与逗留,应快速驶离该路段;同时警告司机,要小心驾驶,防止山上的落石滚下、滑坡以及泥石流的发生。

五、结束语

公路工程为地震发生区域的生命线工程。一旦中断,将影响该区域的救援工作,而最有效的方法就是防患于未然,抗震防灾和抗震救灾是密不可分的。要真正实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的分级设防标准,确保公路工程各结构具有足够的抗震安全度,提高公路工程的设防标准,减小“强震区”公路工程灾害损失,降低公路设防成本,确保交通生命线工程的畅通。

7. 基于性能的抗震设计思想

抗震性能系数意思是指在地震作用下,结构构件的承载能力、变形能力、耗能能力、刚度及破坏形态的变化和发展。

8. 基于性能的抗震设计理论与实践

  1研究背景。当工程结构遭受地震破坏,或由于结构设计与施工失误、建筑物使用功能变更与增层、老旧建筑设防标准过低、抗震规范条款变动等因素都必须对结构进行抗震加固,以提高结构的抗震性能。对于大量既有建筑,特别是GBJ11-89抗震规范实施以前建造的建筑,均需要进行抗震鉴定与加固。

因此,为了有效减轻地震灾害,在研究结构抗震设计理论与方法的同时,还应该加强对既有建筑抗震加固方法的研究。

  2RC结构加固新技术研究进展。以往抗震加固是以结构的安全性为重点,而对建筑外观、使用功能甚至施工周期很少顾及。随着我国经济实力的增强,抗震加固新技术的出现,抗震加固手段愈来愈多,给工程师以充分发挥的余地,现将有代表性几种加固方式进行综述,着重论述其适用范围以及应用前景,以便为相关工程提供借鉴。

  2。1FRP抗震加固技术。纤维增强塑料(FRP)近年来利用航天、航空工业取得的成就,在民用建筑领域的开发和应用中受到很大重视,进行了广泛的研究,取得了很大的进展。具有许多优点,作为混凝土结构加固和修补材料,得到广泛应用,开辟了一条高效、方便、经济的加固修补混凝土结构的新途径。

  2。1。1FRP加固特点。FRP具有强度高(2500~3550MPa)、性能好(抗蚀)、重量轻(比重1。8g/cm3)、厚度薄(每层厚0。1~0。21mm)的优点,基本不增加结构尺寸、结构自重以及不影响结构外观,在结构的修补和加固中得到越来越广泛的应用,尤其具有以下技术优势:高强高效,施工简捷,施工周期短,施工机具少,操作简单,具有极佳的耐腐蚀性和耐久性,适用面广,施工质量容易保证,对结构的影响小。

  不足之处:(1)弹性模量低(2)环氧树脂的耐火性与耐高温性能差(3)延性不足(4)环氧树脂层传递的剪力有限。

  2。1。2FRP加固技术研究方向。FRP加固中的缺陷在一定程度上限制了它在加固领域中的应用,尤其是弹性模量与环氧树脂层传递的剪力两方面。

因为结构往往不仅要求强度加固,还需要刚度加固,因此应采用预应力的加固方法,即先对FRP施加预应力再外贴到结构上对结构进行加固,能克服FRP材性上的缺点,对结构同时进行有效的强度与刚度加固,并能充分发挥FRP的高强性能,防止发生粘结破坏,从而使得FRP能更广泛地应用于结构加固领域。

预应力FRP加固受弯构件的试验及理论研究结果表明,构件开裂荷载与抗弯刚度较非预应力FRP加固的受弯构件有明显提高,屈服荷载下的挠度与极限荷载下的挠度较非预应力碳纤维布构件有明显减小,FRP最大应变较非预应力FRP加固构件有明显增大,且破坏时没有粘结破坏迹象,控制适当的预应力水平,并不会引起构件延性不足。

  2。2钢丝(筋)网水泥砂浆抗震加固技术。钢丝(筋)网水泥砂浆是以钢丝网或钢筋网和加筋为增强材料,水泥砂浆为基材组成的薄层结构,钢丝(筋)网也可以用其他合适的金属材料代替。与混凝土相比,钢丝(筋)网水泥砂浆的主要特点是配筋分散性好和骨料颗粒粒径小,因此,具有更好的抗裂、抗渗和韧性。

  2。2。1钢丝(筋)网水泥砂浆加固优势

  其技术优势主要表现在:

  (1)施工便捷,施工工效高,不需大型施工机具,无需现场固定设施,施工占用场地少。

  (2)具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。试验表明,钢丝(筋)网水泥砂浆加固修补混凝土结构有良好的耐腐蚀性及耐久性,可以抗拒建筑物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构物的腐蚀。

  (3)适用面广。钢丝(筋)网水泥砂浆加固修补混凝土结构可广泛适用于多种结构类型、结构形状及多个结构部位的加固修补。

  (4)施工质量易保证。由于钢丝(筋)网比较柔软,即使加固的结构表面不是非常平整,也基本可以保证有效粘贴率。 考试大-全国最大教育类网站(www.Examda。

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  (5)对结构形状和外观影响不大。水泥砂浆是一薄层,一般只有15~25mm左右,基本不增加原结构质量及几何尺寸。

  (6)经济效益好,价格便宜。每m2钢丝网价格是FRP的1/15~1/30。 采集者退散

  (7)具有很好的耐火性与耐高温性能。

钢丝(筋)网水泥砂浆是无机材料,解决了FRP加固因使用有机环氧化物而产生的问题。

  2。2。2钢丝(筋)网水泥砂浆加固技术研究方向

  钢丝(筋)网水泥砂浆加固的研究在近年来已取得了一定的进展,但与其他许多成熟领域相比,还有许多问题没有解决。

采集者退散

  (1)钢丝(筋)网水泥砂浆加固研究的一个重大问题是试验数据仍很缺乏,尤其是在国内,这一问题更加突出。现有的研究大多是集中在对混凝土梁加固的静载抗弯性能研究,而对混凝土梁抗剪、混凝土柱的静载试验以及动力性能和疲劳性能研究极少,甚至没有。

而且现有的研究都是一次受力研究,没有考虑实际加固的二次受力性能。

  (2)虽然有些学者对钢丝网水泥这种构件本身承载力的计算提出了一些方法,但对于加固后构件的计算没有系统的研究和分析,限制了这种加固方法的实际应用。 2。3预应力抗震加固技术。

在桥梁和建筑物加固领域中,体外预应力加固法已愈来愈受到人们的关注,它克服了采用其它方法加固材料中普遍存在的应力滞后的弱点,保证了新旧材料和结构的整体性与协同工作。工程实践表明采用预应力法加固桥梁和建筑物不仅能提高其承载力,还可以减小挠度和裂缝宽度,提高结构的弹性恢复力,并且具有施工方便,不占用空间等特点。

  体外预应力技术在设计理论还是材料设备、施工工艺上都取得了一定的进展,应用范围从早期PC桥梁拓展到了建筑结构,从新建结构拓展到了结构的加固改造和临时性预应力结构或施工临时性钢索。除此之外,体外预应力的应用范围还不仅仅局限于混凝土结构。

评价结构设计的基本原则之一就是看该结构形式是否能够充分发挥材料的力学特性,通过运用体外预应力索,任何具有合理压缩特性的材料都可以被连接起来,在适当的应用环境中是一种合理的结构形式。在工程实践中,体外预应力己从单纯应用于混凝土结构拓展到了钢结构,木结构,砖石结构等等,充分证明了其在结构体系方面的优势。

  2。4消能减震加固技术。由姚冶平提出的该技术目前已被成功地应用于工程中,至今已开始消能减震研究的国家超过25个,工程应用例子已超过300多例。结果表明,消能减震具有较大经济效益和社会效益,必将成为21世纪主要的结构抗震体系之一。

  消能减震是在结构抗侧力构件中设置消能部件,通常由阻尼器等组成,通过其局部变形提供附加阻尼以耗散或吸收由地震输入结构中的能量,减少主体结构地震反应,达到预期抗震加固的目的。

在消能减震结构体系中,消能(阻尼)装置或元件在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态,充分发挥耗能作用,耗散大量输入结构体系的地震能量,从而有效地保护主体结构使其不再受到损伤或破坏。试验表明,消能减震装置可以有效消耗地震总输入能量,这种设计减震机理明确,效果显著,安全可靠,经济合理,适用范围广和维护方便等特点。

消能减震技术既适用于新建建筑结构,又可用于已有建筑物的抗震加固、维修。

  消能器的布置应考虑结构的工作性能、建筑功能和经济等要求,综合比较选择相对较好的方案。对于给定的结构,在消能数量一定的情况下,可根据可控度的概念,采用最优放置的顺序逼进法来确定消能支撑的最优布置方案。

将层间变形的均方值定义为最优位置指数。

  2。5隔震加固技术。该方法是隔震技术在抗震加固领域中的应用,通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上,以减小上部结构地震反应,从而保证建筑物内人员、设备的安全。目前已研究出的隔震方法有:橡胶垫隔震、滑移隔震、滚珠或滚轴隔震、摆动隔震、悬吊隔震、弹簧隔震等。

目前较多的做法是将隔震层放在原结构基础上,即基础隔震。隔震加固法用于现有建筑抗震加固在美国、日本等国已有成功的工程实例,如美国对盐湖城大厦、洛杉矶政府大楼等几十栋建筑就是采用此法进行了加固。日本对一些办公楼、机场等大型公共建筑也是采用此方法进行了加固,效果十分明显。

  3存在问题及展望。对于建筑物维修和加固改造,可能有不同的改造思路和实施方案,在具体进行维修加固时,应结合建筑物结构的特点、当地的具体条件等因素综合判断。

此外,本文作者以为现有加固应与结构和构件性能要求相结合,不同结构、构件应采用不同性能水平的加固方法和加固深度,应在充分进行经济性、技术性和可靠性等多方面分析比较后,选择出满足多目标(不同性能目标)、多水准(不同性能水平)要求的合理加固方法和加固程度。