第二講性能抗震設(shè)計(jì)理論研究背景

1、第二講性能抗震設(shè)計(jì)理論研究背景第一頁，共24頁。教 學(xué) 計(jì) 劃緒論部分第一周緒論專題一：基于性能的抗震設(shè)計(jì)理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機(jī)動(dòng)時(shí)間1專題二：連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)理論第七周連續(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)件法第十一周機(jī)動(dòng)時(shí)間2專題三：鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)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機(jī)動(dòng)時(shí)間3總結(jié)部分第十七周提交論文第二頁，共24頁。專題2：連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)理論研究進(jìn)

2、展混凝土本構(gòu)模型組合梁試驗(yàn)研究試驗(yàn)影響因素分析及結(jié)論專題3：鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)理論背景抗震設(shè)防水準(zhǔn)性能水準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法專題1：基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論緒論什么是現(xiàn)代建筑？現(xiàn)代建筑面臨的問題本課程的主要內(nèi)容教學(xué)計(jì)劃和考評(píng)關(guān)注重點(diǎn)：研究進(jìn)展、Push-over分析方法、延性需求譜、地震波選波問題。關(guān)注重點(diǎn)：研究進(jìn)展，本構(gòu)關(guān)系，試驗(yàn)方法研究的主要步驟及細(xì)節(jié)問題理論背景倒塌判別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法一設(shè)計(jì)方法二關(guān)注重點(diǎn)：研究進(jìn)展、倒塌判別標(biāo)準(zhǔn)研究、拆除構(gòu)件法第三頁，共24頁。今天講課內(nèi)容 Todays lecture傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法 The Traditional Seismic Design Method面臨的主

3、要問題 Main Problems 性能抗震設(shè)計(jì)方法的定義 What Is Performance-based Seismic Design Method?性能抗震設(shè)計(jì)理論的主要內(nèi)容 The Main Contents of the Performance-based Seismic Design Theory第四頁，共24頁。1 傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法我國建筑抗震設(shè)防目標(biāo)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）總則第一條當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，可發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受

4、高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，不倒塌或發(fā)生危機(jī)生命的嚴(yán)重破壞。劉恢先，地震工程學(xué)家和結(jié)構(gòu)力學(xué)專家，中國地震工程學(xué)的奠基人之一第五頁，共24頁?！按笳鸩坏?、中震可修、小震不壞”抗震設(shè)計(jì)理念劉恢先教授提出40周年（1975-2015）2013年3月7日，我校舉辦系列活動(dòng)隆重紀(jì)念地震工程學(xué)家和結(jié)構(gòu)力學(xué)專家、中國地震工程學(xué)的奠基人之一、被稱之為“世界地震工程之父”的我校校友劉恢先院士百年誕辰。劉恢先院士塑像2015年謝禮立院士在我校做抗震講座第六頁，共24頁。海城地震抗震工作經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)1975年11月1222日在哈爾濱召開，劉恢先教授在會(huì)上指出： “由于地震危險(xiǎn)性估計(jì)不能很準(zhǔn)確，在設(shè)計(jì)思想上

5、應(yīng)作兩手準(zhǔn)備：一是準(zhǔn)備在預(yù)計(jì)的破壞性地震時(shí)保證建筑物不受損壞或只受輕微損壞；二是準(zhǔn)備在意外的大地震時(shí)承受嚴(yán)重破壞而不致倒塌。一般的辦法是在第一種情形以強(qiáng)度控制，在第二種情形以延性控制。我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)這兩種情形建立兩種設(shè)計(jì)方法?！钡谄唔?，共24頁。 海城地震是1975年2月4日發(fā)生于中國遼寧省海城的大地震。里氏7.3級(jí)，震源深度為1621公里。 由于中國科學(xué)家對(duì)該次地震進(jìn)行了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并及時(shí)發(fā)布了短臨預(yù)報(bào)，全區(qū)人員傷亡共18308人，僅占總?cè)丝跀?shù)的0.22%。其中，死亡1328人，占總?cè)丝跀?shù)的0.02%，重傷4292人，輕傷12688人，輕重傷占總?cè)丝跀?shù)的0.2%。部分人認(rèn)為，這是人類歷史上迄今為止

6、，在正確預(yù)測(cè)地震的基礎(chǔ)上，由官方組織撤離民眾，明顯降低損失的唯一成功案例。但此次“成功預(yù)報(bào)”并未獲得科學(xué)界的廣泛認(rèn)同。第八頁，共24頁?？拐鹉繕?biāo)是什么？什么是大震、中震、小震？什么是“不倒、可修、不壞”？怎么實(shí)現(xiàn)？我國傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)理念:當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，可發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，不倒塌或發(fā)生危機(jī)生命的嚴(yán)重破壞?！按笳鸩坏?、中震可修、小震不壞”第九頁，共24頁。（1） 抗震目標(biāo)是什么？ 大震不倒保證人的生命安全！2008年汶川

7、地震漩口中學(xué)宿舍2008年汶川地震漩口中學(xué)教學(xué)樓第十頁，共24頁。（2） 什么是大震、中震、小震？在全國基本設(shè)防烈度區(qū)劃圖的基礎(chǔ)上，采用概率的方法確定的。一般認(rèn)為，50年內(nèi)烈度概率分布屬于極值型；小震為50年內(nèi)超越概率為63%的烈度的地震，重現(xiàn)期為50年；中震（基本設(shè)防烈度）為50年內(nèi)超越概率為10%的烈度的地震，重現(xiàn)期為475年；大震為50年內(nèi)超越概率為23%的烈度的地震，重現(xiàn)期為16412475年。中國地震烈度區(qū)劃圖（第三代）第十一頁，共24頁。中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（第五代）1966年1976年，我國大陸發(fā)生了許多破壞性地震，如1966年河北邢臺(tái)地震、1970年云南通海地震、1975年遼寧

8、海城地震和1976年河北唐山地震等。豐富的震害資料和深入的抗震理論研究極大地推動(dòng)了抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和制定。1976年后，地震危險(xiǎn)性概率分析引入我國。形成89規(guī)范主要內(nèi)容第十二頁，共24頁。（3）什么是“不倒、可修、不壞”？不壞建筑處于正常使用狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)抗震分析角度，可以視為彈性體系；可修結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性工作階段，但非彈性變形或結(jié)構(gòu)體系的損壞控制在可修復(fù)的范圍；不倒結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免倒塌。第十三頁，共24頁。（4）如何實(shí)現(xiàn)？二階段設(shè)計(jì)第一階段設(shè)計(jì)：承載力驗(yàn)算，取第一水準(zhǔn)的地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)； 滿足第二水準(zhǔn)損壞可修的目標(biāo)；

9、 通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施滿足第三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。第二階段設(shè)計(jì)：彈塑性變形驗(yàn)算，對(duì)地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu)、有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及有專門要求的建筑，除進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)外，還要進(jìn)行薄弱部位的彈塑性層間變形驗(yàn)算并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)的設(shè)防要求。第十四頁，共24頁。第十五頁，共24頁。2 面臨的問題（1）抗震設(shè)防目標(biāo)單一 保證人的生命安全！（2）結(jié)構(gòu)抗震性能不明晰第十六頁，共24頁。日 期國家和地區(qū)事 件死亡人數(shù)經(jīng)濟(jì)損失（百萬美圓）1906.4.18美國舊金山地震3，0005241908.12.28意大利Messina地震85，9261161920.12.18中國甘肅地震235，0

10、001923.1.9日本東京地震142，8002，8001931.78月中國長(zhǎng)江洪水140，0001935.5.30巴基斯坦Quetta地震35，000251942.10.16印度和孟加拉龍卷風(fēng)61，0001953.2英國風(fēng)暴潮1，9323，0001970.11.12孟加拉臺(tái)風(fēng)300，000631970.5.31秘魯?shù)卣?，滑?7，0005501976.7.28中國唐山地震240，0005，6001988.12.7亞美尼亞地震25，00014，0001989.10.17美國Loma Preita地震628001991.4.2931孟加拉臺(tái)風(fēng)139，0003，0001994.1.17美國北嶺地震

11、6144，0001995.1.17日本阪神地震6，348100，0001999.9.21臺(tái)灣集集地震240010700二十世紀(jì)的重大自然災(zāi)害第十七頁，共24頁。3 性能抗震設(shè)計(jì)的定義經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，人們基本掌握了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法，達(dá)到原來所預(yù)定的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，保障了人的生命安全；但是，隨著人口城市化進(jìn)程的加快和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備、裝修投資高的建筑物及生命線工程大量涌現(xiàn)，發(fā)生破壞性地震時(shí)，這些結(jié)構(gòu)雖未倒塌，但因損傷過大，造成的經(jīng)濟(jì)損失往往超出了人們的心理承受能力；在現(xiàn)代化充分發(fā)展的今天，再單純強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)在地震下不嚴(yán)重破壞和不倒塌，已不是一種完善的抗震思想，

12、不能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)抗震需求。第十八頁，共24頁?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)理論實(shí)際上是一個(gè)總體設(shè)計(jì)思想，主要指結(jié)構(gòu)在受到不同水平地震（不同概率地震）作用下的性能達(dá)到一組預(yù)期的性能目標(biāo)。這一理論的提出，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思想的一次重大變革，它使抗震設(shè)防目標(biāo)由傳統(tǒng)的以生命安全為單一設(shè)防目標(biāo)轉(zhuǎn)為綜合考慮生命安全與財(cái)產(chǎn)損失兩方面的具體要求，強(qiáng)調(diào)了“個(gè)性”設(shè)計(jì)。第十九頁，共24頁。第二十頁，共24頁。4 性能抗震的主要內(nèi)容基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論主要包括以下內(nèi)容：（1）確定設(shè)防水準(zhǔn)，（2）劃分結(jié)構(gòu)的性能水平，（3）選擇合適的性能目標(biāo)確定抗震的性能準(zhǔn)則，（4）研究抗震性能的分析方法，（5）研究基于抗震性能的設(shè)計(jì)方法，

13、（6）制定基于性能的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。第二十一頁，共24頁。1966年1976年，我國大陸發(fā)生了許多破壞性地震，如1966年河北邢臺(tái)地震、1970年云南通海地震、1975年遼寧海城地震和1976年河北唐山地震等。豐富的震害資料和深入的抗震理論研究極大地推動(dòng)了抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和制定。1976年后，地震危險(xiǎn)性概率分析引入我國。形成89規(guī)范主要內(nèi)容在20世紀(jì)最后十余年里，又發(fā)生了一系列損失慘重的地震，如1988年我國的云南瀾滄-耿馬地震、1995年云南麗江地震、1999年臺(tái)灣集集地震、1995年日本阪神地震和1999年土耳伊茲米特地震等。20世紀(jì)80年代末以來，我國城鄉(xiāng)建設(shè)迅速發(fā)展，新材料、新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，如我國于建設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)高層建筑、采用了隔振結(jié)構(gòu)等等形成01規(guī)范主要內(nèi)容。2008年5月12日，發(fā)生了“5.12汶川大地震”，在總結(jié)震害經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，頒布了局部修訂內(nèi)容，主要有（1）設(shè)防烈度變更；（2）增加山區(qū)場(chǎng)地建筑設(shè)計(jì)的專門要求。將性能抗震設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)在10規(guī)范中。第二十二頁，共24頁。主要閱讀文獻(xiàn)胡聿賢地震工程學(xué)，地震出版社, 2006建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50011-2010謝禮立，馬玉宏. 基于抗震性態(tài)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究. 地震學(xué)報(bào)，2002(2):200209高小旺,鮑靄斌. 地震作用的概率模型及其統(tǒng)計(jì)參數(shù). 地震工程與工程振動(dòng)