結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用進(jìn)展

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論研究及應(yīng)用進(jìn)展摘 要：全面系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容、特點(diǎn)和現(xiàn)狀，重點(diǎn)從結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)理論和上下部共同作用兩方面指出了目前研究中存在的缺陷和不足。然后，針對(duì)我國頒布的多部行業(yè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了比較，提出了統(tǒng)一抗震設(shè)計(jì)方法和參數(shù)取值的觀點(diǎn)。為今后新的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的編制提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：發(fā)展趨勢(shì)、防災(zāi)減災(zāi)、設(shè)計(jì)規(guī)范AdvanceintheSeismicDesignTheoryandApplicationAbstract：Theresearchcontent,researchcharacteristicsandexistingresearchstateofstructureseismicresistanceespecialinthefieldsofseismicresponseofstructuretheoryandinteractionofsuperstructureandsubstructurearesummarizedsystematically.Afterthis,thecurrentseismicdesigncodesindifferentcivilengineeringindustryarecomparedanddiscussed,unifieddesignparameteranddesignmethodarediscussedinthispaper.Keywords：developmenttrends;seismicresistance;designcode1 概述地震是危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全的突發(fā)式自然災(zāi)害。就在最近的二十余年，全球發(fā)生的許多大地震造成大量嚴(yán)重的工程破壞和慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失，例如1976年的我國唐山地震，1994年的美國諾斯雷奇地震，1995年的日本阪神地震，以及去年12月26日發(fā)生的伊朗巴姆地震等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，地震可能造成的損失也越來越大。因此，如何可靠地預(yù)防地震災(zāi)害的發(fā)生，減輕地震造成的損失，同時(shí)避免地震發(fā)生后帶來的次生災(zāi)害，如火災(zāi)等，都成為目前工程界所要解決的問題。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法[1]結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的發(fā)展可以分為靜力、反應(yīng)譜、直接動(dòng)力分析理論和目前正在發(fā)展中的概率彈塑性理論四個(gè)階段；在動(dòng)力階段中又分為彈性與非線性兩個(gè)階段，隨機(jī)振動(dòng)與確定性振動(dòng)是這一階段中并列出現(xiàn)的兩種分析方法。2.1 靜力分析方法 地震反應(yīng)的靜力方法就是將結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)按照一定的計(jì)算方式換算成地震作用方向的力。以前也將這種地震作用稱為地震力。該方法是在1900年左右，由大森房吉等日本學(xué)者最早明確提出的。其地震力P可以表示成式（1）的形式。（1） 其中，W為結(jié)構(gòu)重量，k＝amax/g為地震系數(shù)。 靜力法的基本假設(shè)前提是，結(jié)構(gòu)物為理想剛體，其最大加速度就等于地震動(dòng)的最大地面加速度。這種假設(shè)對(duì)于低矮的單層和多層磚混結(jié)構(gòu)房屋而言是合理的。但是，近幾十年來大量的高層建筑、大跨度橋梁、高聳構(gòu)筑物等的興建，這些結(jié)構(gòu)物并不能視為完全剛性體，仍然采用靜力法理論進(jìn)行抗震計(jì)算將導(dǎo)致不可容許的計(jì)算誤差。因此，需要提出新的計(jì)算理論，充分考慮結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算。直到，上世紀(jì)四十年代，比奧特、貝尼奧夫、豪斯納等人在取得了強(qiáng)地震動(dòng)記錄后，才提出了反應(yīng)譜這樣一個(gè)簡(jiǎn)化了的概念。2.2 反應(yīng)譜方法反應(yīng)譜理論考慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與地震動(dòng)特性之間的動(dòng)力關(guān)系，又保持了原有的靜力理論形式。易為工程師所接受。它將結(jié)構(gòu)物所受最大地震基底剪力寫為：稈個(gè)柱哪付宅搬石案望吳唉浴式中分β克(援T)旗即為加速度反略應(yīng)譜蜻S舊a帽(宮T夢(mèng))濃與地震動(dòng)最大屋加速度逆a板之比，即卵日銅姨溫員驗(yàn)融舍冰表肢鹽它表示結(jié)構(gòu)物尸加速度的放大瞎倍數(shù)。兩奮豈基本假設(shè)胡反應(yīng)譜理論采業(yè)用了三個(gè)基本甲假設(shè)：天結(jié)構(gòu)是彈性的辛，地震反應(yīng)可廟以采用疊加原揪理來進(jìn)行振型愉組合；毅結(jié)構(gòu)所有支座純處的地震動(dòng)完慈全相同，基礎(chǔ)欺與土層之間無鑰相互作用；勁結(jié)構(gòu)的最不利握地震反應(yīng)等于黑它的最大地震媽反應(yīng)，而與其廳它動(dòng)力反應(yīng)參終數(shù)無關(guān)。 圖1某反應(yīng)譜曲線菊牛振型分解反應(yīng)舊 圖1某反應(yīng)譜曲線陰反應(yīng)譜振型分希解法是利用單謙自由度體系反景應(yīng)譜和振型分技解原理，解決密多自由度體系男地震反應(yīng)的計(jì)哨算方法。它考液慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力圍特性（自振周漂期、振型和阻冒尼）與地震動(dòng)安特性之間的關(guān)蔬系，通過反應(yīng)務(wù)譜來計(jì)算由結(jié)棋構(gòu)動(dòng)力特性所神產(chǎn)生的動(dòng)力反墾應(yīng)（結(jié)構(gòu)位移如、速度和加速劈度）。反應(yīng)譜帆曲線是以周期洋為橫軸，反應(yīng)唇（位移、速度怠和加速度）為些縱軸的反幻應(yīng)緞—谷—家周期關(guān)系曲線饞（壤圖梢1生）。名把一個(gè)門n竟層的建筑結(jié)構(gòu)趣簡(jiǎn)化為具有裙n績(jī)個(gè)自由度的體翼系，其運(yùn)動(dòng)微周分方程為類蒼利虧心閑組偶或（弦2孟）糖式中續(xù)，構(gòu)[M抵]梨、姻[C摸]甩、鄉(xiāng)[K引]目皆為驚n隆階方陣，分別稱表示體系的質(zhì)鬼量矩陣、阻尼禾矩陣和剛度矩凝陣；講、坦、青為有首n緊個(gè)分量的向量風(fēng)，分別表示該搭多質(zhì)點(diǎn)體系各欺質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地另面的加速度、父速度和位移；晌為地震時(shí)地面啦運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)挎程曲線。揀載踩彈塑性反應(yīng)譜寇[2][3]耗竟在前面已經(jīng)提玩到，振型分解醬反應(yīng)譜方法疊咽加原理的使用頌前提之一是結(jié)晝構(gòu)處于線彈性駱狀態(tài)。所以，業(yè)振型疊加僅適閥用于小震情況瓜下結(jié)構(gòu)處于彈廟性變形階段的拿地震反應(yīng)組合督值的計(jì)算。然損而，在中震或旦大震情況下，警必須考慮結(jié)構(gòu)繼進(jìn)入彈塑性變礙形階段，否則仔按彈性反應(yīng)譜工方法計(jì)算確定的的地震作用將像會(huì)非常大，使永得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很沉不經(jīng)濟(jì)。遇底為了考慮結(jié)構(gòu)愧的彈塑性，世熊界許多國家的河規(guī)范采用對(duì)彈字性地震作用予加以折減的方法喊。我國規(guī)范坊[4]壓中規(guī)定了一個(gè)顛屈服強(qiáng)度系數(shù)產(chǎn)來驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在農(nóng)罕遇地震作用梳下的彈塑性變斥形情況。而牧在章AT秘C掛－啊4盟0芬和日FEM廟A霜－煎7廁3尊等規(guī)范中已經(jīng)蓋采用了基于性搭能的能力譜志[5]延設(shè)計(jì)方法。雹謝篩反應(yīng)譜分析的剛局限性敏凳反應(yīng)譜理論經(jīng)冠過進(jìn)六十年的白發(fā)展已經(jīng)比較宇成熟，該理論受引進(jìn)了延性的語概念，在抗震倘設(shè)計(jì)中，把提蜓高延性與具備加足夠的強(qiáng)度和解剛度提到了同熔等重要的地位擴(kuò)；引進(jìn)了隨機(jī)映振動(dòng)理論，考煙慮了場(chǎng)地條件碑對(duì)反應(yīng)譜形狀岸的影響。然而桿，由于其實(shí)質(zhì)簡(jiǎn)上的局限性，驗(yàn)反應(yīng)譜分析法章仍然存在如下伙不足之處慢[6]包：淘反應(yīng)譜雖然考頓慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力雅特性所產(chǎn)生的銜共振效應(yīng)，但駛在設(shè)計(jì)中仍把疾地震慣性力按壘照靜力來對(duì)待幣，所以反應(yīng)譜看理論只是一種先準(zhǔn)動(dòng)力理論；國反應(yīng)譜只考慮搜了強(qiáng)地震動(dòng)的斷三要素（振幅社、頻譜和持時(shí)餅）中的前兩項(xiàng)黎，未能反映地鮮震動(dòng)持時(shí)對(duì)結(jié)始構(gòu)破壞程度的席重要影響；躁反應(yīng)譜是根據(jù)盈彈性結(jié)構(gòu)地震董反應(yīng)繪制的，流只能籠統(tǒng)地給練出結(jié)構(gòu)最大地鐵震反應(yīng)，不能亦給出結(jié)構(gòu)地震慮反應(yīng)地全過程悉，更不能給出丹地震過程中各豎構(gòu)件進(jìn)入彈塑巧性變形階段的效順序以及內(nèi)力吊和變形狀態(tài)。盒陶裙目前反應(yīng)譜方興法研究的熱點(diǎn)桂[7][8]按稠地震反應(yīng)譜理加論創(chuàng)立以來歷桿經(jīng)幾十年的歷嶄史，為地震工獄程和工程抗震康奠定了理論基子礎(chǔ)，在工程實(shí)濃踐中，尤其是庸對(duì)結(jié)構(gòu)抗震計(jì)青算具有十分重暑要的意義。歷階數(shù)世界各國的剪抗震設(shè)計(jì)規(guī)范孩，找不出一本執(zhí)是不用地震反挽應(yīng)譜和采用振返型分解反應(yīng)譜島方法進(jìn)行工程所抗震設(shè)計(jì)的。槳但是，隨著強(qiáng)晨震地面運(yùn)動(dòng)觀辛測(cè)手段的發(fā)展服和地震紀(jì)錄的帳積累，證明強(qiáng)慶震地面運(yùn)動(dòng)中塊確實(shí)存在長(zhǎng)周配期成分。而且拉隨著現(xiàn)代文明篩進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)產(chǎn)濟(jì)的飛速發(fā)展堆，建筑物日益寒向超高層、超瑞大型方向發(fā)展兆，地震動(dòng)長(zhǎng)周重期成分對(duì)其影和響變得不容忽媽視，如何客觀刮合理地估計(jì)這棟種影響，現(xiàn)行弄的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜碼和振型分解反恥應(yīng)譜方法顯得疫力不從心。各脖國規(guī)范雖竭力仁彌補(bǔ)其不足，最采用種種系數(shù)庫、公式、方法渾來影“拋修蠟正分”扔和故“招限欣值哈”織，也只能是一且種過渡性的、潛暫時(shí)的或保守蜜的措施，無法咐根本解決問題邊。為解決之一釘難題，很多學(xué)仆者認(rèn)為可以采渴用更加合理的鐮物理量來描述馬地震動(dòng)并把它失應(yīng)用到工程抗舊震計(jì)算中去，晶其中地震動(dòng)能忙量是可選物理者量之一，能量挪方法也在動(dòng)力四學(xué)教程中司空友見慣。但如何悅與結(jié)構(gòu)地震反鑒應(yīng)和地震破壞掏掛鉤，從而能秀夠取代（或補(bǔ)許充）反應(yīng)譜，爛都是工程界很教感興趣，也是貌迄今未能很好經(jīng)解決的問題。注能量譜和能量房方法提出之前蓄，速度反應(yīng)譜貪和位移反應(yīng)譜增已被某些專業(yè)虧規(guī)范采用，結(jié)筆構(gòu)時(shí)程分析法槽也在工程中得狐到應(yīng)用。對(duì)于升建筑物使用功可能和地震破壞獸，人們已經(jīng)普喪遍認(rèn)為，結(jié)構(gòu)禍的變形或位移柄比結(jié)構(gòu)物的受耽力更為重要。刪決定房屋倒與難不倒更直接的捧是變形或位移苦而不是內(nèi)力，窗而位移是與能幻量（勢(shì)能）掛搭鉤的，力則與帆加速度有關(guān)。賣很自然地人們瓜要把能量與位頂移聯(lián)系起來。過基于位移社[9]嚷的抗震設(shè)計(jì)是羊當(dāng)今地震工程橡界的熱門話題餡，如何去實(shí)現(xiàn)蜜則有許多途徑碰。研究表明，賊積累的能量不鈴能反映結(jié)構(gòu)的其最大位移反應(yīng)縫，也就是可能忍導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌宰的最危險(xiǎn)位移倆，因?yàn)槲灰剖呛庥姓胸?fù)的，口而累積能量是惡沒有正負(fù)的?？啬承┭芯克岚Τ龅乃矔r(shí)能量香[10]眾，似乎可以與姜結(jié)構(gòu)最大位移墻反應(yīng)聯(lián)系起來剛，從而為能量巨法找到又一條祖出路。目前，廢清華大學(xué)飲錢稼茹開教授鴉[11]銀和工程力學(xué)研搬究所的王亞勇純[12]凍等人正在從事擠這方面的研究牧。另外范立礎(chǔ)從[13]浩等人提出了基姐于隨機(jī)振動(dòng)理凳論的功率譜方足法作為抗震設(shè)途計(jì)的一種新方蘭法。該方法避閉免了用反應(yīng)譜就方法進(jìn)行抗震唯設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)跨行復(fù)雜振型組還合的麻煩和考述慮阻尼的困難硬。也有人試圖值通過地震動(dòng)持憶時(shí)聰[14]膠對(duì)結(jié)構(gòu)的累積河破壞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)獸，建立考慮地販震動(dòng)持時(shí)影響嚴(yán)的抗震設(shè)計(jì)反啊應(yīng)譜修正系數(shù)伍。目2.3箏查動(dòng)力方法曲拐由于反應(yīng)譜未彎能考慮地震動(dòng)歐持時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)造鉗成的影響，僅早能給出結(jié)構(gòu)各罩振型反應(yīng)的最燥大值，而丟失哨了與最大值有奶關(guān)的且對(duì)振型帆組合又非常重匹要的信息，如戶最大值發(fā)生的材時(shí)間及其正負(fù)翁號(hào)，使得各振直型最大值的組浸合陷入困境。慕因此，對(duì)大型盯復(fù)雜結(jié)構(gòu)即使細(xì)結(jié)構(gòu)是處于線奔彈性狀態(tài)，規(guī)獨(dú)范肌[4]仁要求采用時(shí)程蘆分析法進(jìn)行多境遇地震下的補(bǔ)懂充設(shè)計(jì)。浮軟完時(shí)程分析法原鎮(zhèn)理好裝時(shí)程分析法又塘稱作動(dòng)態(tài)分析診法。它是將地坐震波按時(shí)段進(jìn)尊行數(shù)字化后，披輸入結(jié)構(gòu)體系笛的振動(dòng)微分方側(cè)程，采用逐步忘積分法進(jìn)行結(jié)啟構(gòu)彈塑性反應(yīng)貴分析，計(jì)算出跌結(jié)構(gòu)在整個(gè)強(qiáng)唐震時(shí)域中的振廢動(dòng)狀態(tài)全過程普，并給出各個(gè)株時(shí)刻各構(gòu)件的定內(nèi)力和變形，軟以及各構(gòu)件出呢現(xiàn)塑性鉸的順躍序。式（曉2彎）的全增量形貪式為：醬此肺販肆叛稠(妙3猾)練式（播3杏）一般采用數(shù)烏值解法，而且臣多采用逐步積妻分法。比較常連用的逐步積分原法有：線性加摟速度法、威爾炮遜廊θ掩法、中點(diǎn)加速檢度法、紐馬克叛β歷法和龍傍格猶—作庫塔法等。電威狼恢復(fù)力模型折障通過構(gòu)件試驗(yàn)儉所得的骨架曲丸線，考慮開裂面點(diǎn)、屈服點(diǎn)、麻屈服前后剛度腿變化以及剛度牽退化等特性，計(jì)用分段線性化辭的方法簡(jiǎn)化為刻多段折線，即黃得到供工程計(jì)煉算使用的恢復(fù)易力模型。友聚恢復(fù)力模型的撓縱軸和橫軸分?jǐn)鄤e表示力（荷S紗）和變形（喊δ謝）。針對(duì)不同壩桿件，它可以離是力－位移（競(jìng)F胳－朽Δ混），彎距－轉(zhuǎn)譽(yù)角（稀M域－禍θ端），彎距－曲群率（究M湖－爭(zhēng)φ蝦），剪力－變箱形角（楊V由－提γ活）或應(yīng)力－應(yīng)嗎變（留σ講－態(tài)ε耍）等關(guān)系曲線夫。闊眠恢復(fù)力模型，戀按單向加載時(shí)鑼的分段數(shù)目以法及剛度變化情持況枯有以掙下幾種類型辱[15]墾：雙線型驢；蠢退化雙線型連和暈三線型模型堤等。甩街估時(shí)程分析法特剃點(diǎn)梅陳時(shí)程分析法計(jì)美算地震反應(yīng)需賭要輸入地震動(dòng)住參數(shù)，該參數(shù)午為符合場(chǎng)地情墳況，具有概率浮含義的加速度斯時(shí)程曲線薄，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件菜的動(dòng)力模型考辣慮了結(jié)構(gòu)的非鷹線性恢復(fù)力特既性，更接近實(shí)第際情況，因而松時(shí)程分析方法床具有以下特點(diǎn)武：軍采用地震動(dòng)加陵速度時(shí)程曲線靈作為輸入，進(jìn)奉行結(jié)構(gòu)地震反住應(yīng)分析，全面乖地考慮了強(qiáng)震敢三要素；眠采用結(jié)構(gòu)彈塑歐性全過程恢復(fù)蠟力特性曲線來拆表征結(jié)構(gòu)地力蔥學(xué)性質(zhì)，從而額比較確切地、里具體地和細(xì)致框地給出結(jié)構(gòu)彈嬸塑性地震反應(yīng)醫(yī)；劇能給出結(jié)構(gòu)中倘各構(gòu)件和桿件鵲出現(xiàn)塑性鉸地爬時(shí)間地順序，上從而可判明結(jié)菜構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)簡(jiǎn)，為結(jié)構(gòu)的延細(xì)性設(shè)計(jì)提供依慣據(jù)。倘物搶時(shí)程分析法的喉不足寸話時(shí)程分析法基斥本分析過程是鳳首先根據(jù)結(jié)構(gòu)朗材料特性、構(gòu)菊件類型和受力靈狀態(tài)，建立結(jié)范構(gòu)的有限元模壤型，根據(jù)結(jié)構(gòu)土所處的場(chǎng)地土按類型和設(shè)計(jì)地些震分組輸入多求組地震波，計(jì)驢算結(jié)構(gòu)的地震叛響應(yīng)。時(shí)程分讀析法已經(jīng)成為糖一種重要的結(jié)干構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方溫法，但在運(yùn)用草時(shí)程法進(jìn)行結(jié)俊構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的滋實(shí)踐中，作者美認(rèn)為該方法存平在以下不足之曾處。渣穴首先，時(shí)程分壁析法在建立有落限元模型時(shí)仍踢有局限性。目預(yù)前，大多數(shù)的弊有限元分析軟覽件都不能很好難地模擬材料的債非線性本構(gòu)關(guān)泥系。如我們常太用裁的爬ANSY呼S趨程序中對(duì)于混援凝土單元只緊有急solid6是5懲單元，對(duì)于巖騾土材料本構(gòu)關(guān)指系企的慣D畢－雹P餐模型，其參數(shù)睛也較少且不容翁易確定。這些梅不確定性因素法將直接導(dǎo)致分燥析結(jié)果的準(zhǔn)確懼性。卷震另外，對(duì)于地且震波的輸入。瓣通常是采用輸篇入兩到三條典磨型地震波和一艙條人工波的方孔式。地震是一拌個(gè)隨機(jī)過程，序不同時(shí)間、不打同場(chǎng)地發(fā)生的交地震動(dòng)參數(shù)都童是各不相同的急。雖然輸入的文地震波是具有綁概率統(tǒng)計(jì)意義況的，但是由于晃對(duì)于強(qiáng)震的觀叢測(cè)和記錄只有拴幾十年的時(shí)間院。對(duì)于重現(xiàn)期晴為幾十上百年虎的地震活動(dòng)周努期而言，我們姐所掌握的樣本歪數(shù)量還十分不密夠。設(shè)土－結(jié)構(gòu)相互六作用湯3.1醒州基本概念虜禁土－結(jié)構(gòu)相互期作用是近三十令年來得到廣泛焦關(guān)注的研究課挖題，它的研究嫩對(duì)象涉及高層拋建們筑、大型橋涵脆、海洋結(jié)構(gòu)、璃地下工程、核嗚電站、高水壩俗等與地基相連備，并在動(dòng)力荷育載作用下與地芬基有相互作用駐的影響的各種俘結(jié)構(gòu)體系。半聯(lián)個(gè)世紀(jì)以前當(dāng)形具有相對(duì)柔性兇和輕型的結(jié)構(gòu)漲物建于堅(jiān)硬的侮地基上時(shí)，采腰用剛性地基假順設(shè)對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)斥進(jìn)行計(jì)算還是蹤可行的。但近息幾十年來，一引些大型建筑的厭建設(shè)，與以往姐的建筑結(jié)構(gòu)物驗(yàn)比較，這類建熄筑具有剛度、銳重量、跨度等器都很大而地基詢則相對(duì)較為柔宏性特點(diǎn)。此時(shí)叼，剛性地基假勺設(shè)不再合理，正必須考慮土－民結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互喪作用的影響。洽3.2尾勒研究方法別[16]膚保目前，研究芬土憤—決結(jié)構(gòu)相互作用良的方法可概括掠為理論方法、熄原型測(cè)量和室煩內(nèi)實(shí)驗(yàn)三類。問其中室內(nèi)實(shí)驗(yàn)釋主要是對(duì)地基庸土的物理力學(xué)濁性質(zhì)的測(cè)定，下以確定理論分慧析模型的參數(shù)揪。由于對(duì)無限窗地基輻射阻尼崇模擬的困難，擋模型試驗(yàn)方法勁并未得到顯著喬的發(fā)展。原型牛測(cè)量包括激振鼻試驗(yàn)和強(qiáng)震觀結(jié)測(cè)兩個(gè)方面，丟近年來得到了秩一定的發(fā)展，嬌但在驗(yàn)證恨土播—節(jié)—壽結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互趕作用的理論模摩型方面的研究昨成果還不多。瘡在理論方法中噴安求解方法分陳，主要有解析病法、數(shù)值法以孕及數(shù)值－解析炊結(jié)合法等。由飲于解析法要求狹簡(jiǎn)單規(guī)則的邊排界條件及均勻割（或簡(jiǎn)單層狀化）的介質(zhì)特性蜓，與工程實(shí)際博相比，有一定培的局限性，這驅(qū)樣就使數(shù)值法桂和數(shù)鄉(xiāng)值示—浩解析結(jié)合法成獨(dú)為更加廣泛應(yīng)宋用的手段。而謹(jǐn)數(shù)值法有可分窮為很多種，如澆：有限元法、冒邊界元法、嫁社接法、有限差梯分法、離散元稼法等，以及它掙們之間、它們?nèi)∨c解析法之間王的各種耦合方樓法。的盟土爭(zhēng)—頁結(jié)構(gòu)相互作用騰問題的另一個(gè)鼓特點(diǎn)是它們與咐無限域的輻射綿阻尼有關(guān)，而畫且無限域的地?；鶆?dòng)力剛度是參激振頻率的復(fù)英雜函數(shù)。因此揀，終土傭—搬結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互久作用問題的求隸解在頻域內(nèi)進(jìn)云行具有一定的惜優(yōu)越性。但是杠，由于頻域方縮法一般只適用彎于線彈性或粘攝彈性系統(tǒng)而不活適用于非線性景或彈塑性系統(tǒng)沫。因此，對(duì)于箱具有非線性特額性的土地基來具說，解決閱土境—哈結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互粉作用問題只能遷借助于整體時(shí)再域方法，或采揭用等效線性方準(zhǔn)法。對(duì)于地基櫻為線彈性，結(jié)鵲構(gòu)為非線性彈田性，也可以采襖用集中參數(shù)法牌。大3.3腸或土－結(jié)構(gòu)相互付作用研究方向義覆土－結(jié)構(gòu)動(dòng)力咬相互作用的發(fā)豈展已經(jīng)經(jīng)歷了披較長(zhǎng)的時(shí)間，斜并在分析方法督及試驗(yàn)觀測(cè)上蔑取得了一些研航究成果。然而煉由于土－結(jié)構(gòu)溫動(dòng)力體系的復(fù)枝雜性，在這一環(huán)研究領(lǐng)域仍有愚許多問題有待齡于研究者進(jìn)一益步發(fā)展。在以夢(mèng)后的發(fā)展中長(zhǎng)以葬下幾個(gè)方面值直得深入研究第[17]框。功（蜜1惹）陽土－結(jié)構(gòu)的動(dòng)司力非線性分析旦；管（雜2妖）芳空間分析模型薯研究補(bǔ)；百（劫3減）獅地基土的本構(gòu)栽關(guān)系用于土－廣結(jié)構(gòu)的相互作雁用分析中宇；維（涂4下）伶勉土－結(jié)構(gòu)動(dòng)力羅相互作用分析豐計(jì)算方法的研藝究某；皆（椒5椒）疾隨機(jī)振動(dòng)作用庫下土－結(jié)構(gòu)動(dòng)浸力相互作用分膀析夾；始（衫6謀）泡土－結(jié)構(gòu)動(dòng)力師相互作用的簡(jiǎn)匪化計(jì)算方法競(jìng)；預(yù)（刻7嫌）眉結(jié)構(gòu)相互作用蚊的試驗(yàn)及觀測(cè)壽。急現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)氏規(guī)范評(píng)價(jià)婚4.1誘戒結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范雪的編制原則樣玉目前，世界各峽國普遍趨向于驢采用多級(jí)設(shè)防崗的抗震設(shè)計(jì)思譜想。我國已發(fā)冬布實(shí)施和正在言編制的各類規(guī)份范，如《建筑嬌抗震設(shè)計(jì)規(guī)范筑》碼（嚇GB5001線1-200收1脆）、《城市橋獻(xiàn)梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)淺范》等采用了顏兩階段三水準(zhǔn)投設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，舍即慕“疼小震不壞、中宗震可修、大震腹不客倒洪”恐。渠因在進(jìn)行建筑、板橋梁以及其它野結(jié)構(gòu)物的抗震皮設(shè)計(jì)時(shí)，一般晚都要遵循以下輝五個(gè)步驟備[18]唇：抗震設(shè)防標(biāo)怒準(zhǔn)選定、抗震沫概念設(shè)計(jì)、地夏震反應(yīng)分析、梳抗震性能驗(yàn)算竹以及抗震構(gòu)造寄設(shè)計(jì)，其流程井如鏈圖失2難甜所示。 圖2 抗震設(shè)計(jì)流程圖像4.2爺謹(jǐn)幾種現(xiàn)行規(guī)范病比較 圖2 抗震設(shè)計(jì)流程圖開始抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)選定地震反應(yīng)分析抗震概念設(shè)計(jì)抗震性能驗(yàn)算抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)修改設(shè)計(jì)結(jié)束混綠目前，我國已兄經(jīng)頒布實(shí)施的嚷有六部抗震設(shè)筆計(jì)規(guī)范，即《黃建筑抗震設(shè)計(jì)膠規(guī)范》杜（軟GB5001譽(yù)1-200虛1免）（簡(jiǎn)稱建規(guī)順）、《公路工寧程抗震設(shè)計(jì)規(guī)兩范》份（擴(kuò)JTJ004刊-8弓9徐）（簡(jiǎn)稱公規(guī)就[19]即）、《鐵路工穴程抗震設(shè)計(jì)規(guī)繡范》肝（座GBJ111豈-8好7逃）、《構(gòu)筑物鵝抗震設(shè)計(jì)規(guī)范鞋》抽（板GB5019籃1-9誘3痛）和《水工建飼筑物抗震設(shè)計(jì)罰規(guī)范》揪（膛SDJ10-兵7漏8怒）。這些規(guī)范鹿分別從不同角幣度對(duì)各自工程跟領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)物富的抗震設(shè)計(jì)提晌出了不同的要蜂求。由于資料語有限，作者只誰收集到了其中擇的前兩部抗震撿設(shè)計(jì)規(guī)范。在豪此，僅就這兩耽部規(guī)范在編寫宏中的異同作一唇個(gè)簡(jiǎn)單比較。虹開始抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)選定地震反應(yīng)分析抗震概念設(shè)計(jì)抗震性能驗(yàn)算抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)修改設(shè)計(jì)結(jié)束贏讓對(duì)于地震荷載款的計(jì)算方法，盲各規(guī)范都要求枝根據(jù)不同情況癥分別采用靜力潔法、反應(yīng)譜方鞏法和時(shí)程分析忌法。如在建規(guī)朵[4]擺中規(guī)定，對(duì)脊于碧“粒高度不超過耀40m動(dòng)、以剪切變形斥為主且質(zhì)量和卵剛度沿高度分析布比較均勻的扇結(jié)構(gòu)，以及近證似于單質(zhì)點(diǎn)體浪系的結(jié)構(gòu)，可絨采用底部剪力鞏法役”授；其它建績(jī)筑歷“聲宜采用振型分怒解反應(yīng)譜礦法逐”角；特別不規(guī)則開的建研筑鹽“島應(yīng)采用時(shí)程分咸析法進(jìn)行多遇父地震下的補(bǔ)充俱計(jì)未算螞”擋。在公規(guī)破[19]杠中規(guī)定詠：啄“橫地震荷載的計(jì)槳算方法，一般奶情況下橋墩應(yīng)禿采用反應(yīng)譜理胳論計(jì)算，橋臺(tái)圖采用靜力法。鉆對(duì)于結(jié)構(gòu)特別買復(fù)雜、橋墩高薦度超過驗(yàn)30m毛的特大橋，可幕采用時(shí)程反應(yīng)所分析利法頓”哭。字賊在采用反應(yīng)譜微方法計(jì)算地震虛作用時(shí)，建規(guī)汽和公規(guī)的計(jì)算攪公式和反應(yīng)譜林曲線有所不同妄。建規(guī)公式召得逝竹牧裁間閘州廈切訓(xùn)（甩4天）課式中，茶F忠ji碌—到—執(zhí)侮j主振型帳i肌質(zhì)點(diǎn)的水平地蓋震作用標(biāo)準(zhǔn)值座；宮a舅j費(fèi)—忽—杠狗相應(yīng)于繁j統(tǒng)振型自振周期茂的地震影響系奶數(shù)；日戚去X余ji測(cè)特—巨—耕旺j臣振型滴i獎(jiǎng)質(zhì)點(diǎn)的水平相邪對(duì)位移；淡陪γ扒j寫—硬—某圣振型參與系數(shù) 公規(guī)公式為朵并鍬籃棚停古石動(dòng)惡（悼5芳）憤式中，廚E揭ihp刮—伙—旋比作用于橋墩鷹i用質(zhì)點(diǎn)的水平地蒼震荷載；咳灶挑C騾i鄙炸皺—斤—鄭愿重要性修正系懼?jǐn)?shù)；憶蔥槳C以z感府—綁—嚼奉綜合影響系數(shù)擾；艦圈K史h仆啊—窗—甩軟水平地震系數(shù)接；雖瓦摔β許i型友—偷—容霸相應(yīng)于橋墩順備橋向和橫橋向像的基本周期的君動(dòng)力放大系數(shù)率；植千夸γ純i即刺—啞—耀森橋墩順橋向和己橫橋向的基本著振型參與系數(shù)濫；籍蜻拉燈X誤ii艇材—殖—鋼友橋墩基本振型買在第妖i鹽分段處的相對(duì)示水平位移；營培式（砍4讀）和式（壺5灌）的基本形式蒸都是結(jié)構(gòu)自重菌乘以一個(gè)與結(jié)待構(gòu)地震響應(yīng)相賢關(guān)的系數(shù)，建害規(guī)喘中為擴(kuò)a眼j沿，公規(guī)中為蠻K怕h儀和熄β造i錯(cuò)。所不同的是仰，建規(guī)中的地艱震影響系數(shù)（攔圖季犧3父）考慮了近震釋和遠(yuǎn)震對(duì)場(chǎng)地然土卓越周期的沾影響，而且考薦慮了不同結(jié)構(gòu)壽阻尼對(duì)地震影開響系數(shù)的影響碎。相對(duì)而言，擋公規(guī)中對(duì)水平徒地震系數(shù)和動(dòng)游力放大系數(shù)的繡規(guī)定顯得較為煤粗略。濫4.3吉鵲現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)績(jī)方法中存在的師問題 圖3地震影響系數(shù)曲線雙紙通過對(duì)不同規(guī)掙范的比較，以天及參考其它文矛獻(xiàn)。作者認(rèn)為段，目前在我國想的抗震設(shè)計(jì)規(guī)齊范中還存在以擋下有待深入研形究解決的問題往 圖3地震影響系數(shù)曲線率1壩)川長(zhǎng)周期反應(yīng)譜皂問題鎖[20]屋隨著我國經(jīng)濟(jì)圍建設(shè)發(fā)展，高嘩聳結(jié)構(gòu)和大跨麗度橋梁建設(shè)的偽飛速發(fā)展迫切慢需要解決長(zhǎng)周趟期反應(yīng)譜取值你問題。建規(guī)反好應(yīng)譜截止周期挪是餅6薪s帥，公規(guī)的截止魂周期望是豎5漁s楚。而目前已有啦很多工程結(jié)構(gòu)瓦的基本周期遠(yuǎn)分遠(yuǎn)超過了規(guī)范箭的截止周期，而規(guī)范反應(yīng)譜已塞經(jīng)不能滿足超句高層建筑和大說跨度橋梁抗震坑反應(yīng)譜分析的添要求。標(biāo)2鬧)援阻尼修正問題漆[21]博阻尼比不僅影紡響反應(yīng)譜的形杰狀，而且對(duì)反餅應(yīng)譜不同周期飯段的影響程度沾是不一樣的，妖總的趨勢(shì)是阻低尼對(duì)長(zhǎng)周期部尼分反應(yīng)譜的影治響小，對(duì)高頻遙部分影響大。隸阻尼比取值或蒸者不同振型阻貪尼比取值的不冶同將會(huì)直接影景響到地震反應(yīng)趴的計(jì)算結(jié)果。弓而且，隨著建給規(guī)控制技術(shù)、惕減震耗能措施游的大量推廣應(yīng)鞠用，結(jié)構(gòu)中不咸同構(gòu)件間的阻略尼比會(huì)有很大娃變化。目前，使建規(guī)中已經(jīng)考槳慮了阻尼的影偉響采用了一個(gè)曲阻尼調(diào)整系數(shù)夜進(jìn)行調(diào)整。而足公規(guī)中還是呆以耀5云％的臨界阻尼駁比為依據(jù)。因惱此，迫切需要閘針對(duì)不同結(jié)構(gòu)踢阻尼比對(duì)反應(yīng)豎譜進(jìn)行修正。碌3題)纖位移反應(yīng)譜庭[9][22播]明目前的抗震設(shè)杜計(jì)方法實(shí)質(zhì)上愈是基于強(qiáng)度的貢設(shè)計(jì)方法，結(jié)嗎構(gòu)設(shè)計(jì)先通過季彈性設(shè)計(jì)確定毛結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)匆度水平，并利芬用結(jié)構(gòu)的延性肆能力彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)籌強(qiáng)度的不足。灶在延性設(shè)計(jì)方渡法中，延性主味要用于結(jié)構(gòu)變哲形驗(yàn)算，并不自作為設(shè)計(jì)目標(biāo)僚。對(duì)于超高層每建筑和大跨度啊橋梁等長(zhǎng)自振螞周期的結(jié)構(gòu)，藥實(shí)際強(qiáng)震記錄意計(jì)算表明，反澇應(yīng)譜長(zhǎng)周期段漆衰減很快，震當(dāng)丘T恒→∞膊是，結(jié)構(gòu)主要感受位移控制。剃因此有必要發(fā)椒展基于位移的蛛設(shè)計(jì)方法。儉4嚷)氧反應(yīng)譜組合方勸法裙但前反應(yīng)譜組憶合方法主要是鹿基于單分量地貝震作用下的振循型組合問題，怨從大跨度橋梁潤抗震分析角度攔來看，發(fā)展不伍同地震動(dòng)分量拘作用下和多點(diǎn)些激勵(lì)下的地震科反應(yīng)振型組合爆是規(guī)范中有待擺完善的地方。模5檔)刑考慮地震動(dòng)持編時(shí)和能量撕[14][2椅3]獄地震動(dòng)持時(shí)和下能量輸入對(duì)結(jié)葉構(gòu)的彈塑性地企震反應(yīng)及累積厲損傷的影響已隱為地震工程界賄所共識(shí)，有學(xué)鑒者提出了各種飼計(jì)算持時(shí)和能津量以及如何考詢慮結(jié)構(gòu)破壞乃倉至倒塌的方法族。但如何以規(guī)賽范條文形式來殺規(guī)范這些算法腥使其最終成為提實(shí)用的設(shè)計(jì)方際法仍有待進(jìn)一遮步努力。狀6笛)異抗震設(shè)計(jì)方法結(jié)的改進(jìn)耳[24]狀現(xiàn)行規(guī)范采用錄的反應(yīng)譜方法乳存在著缺陷，并對(duì)于超高、大唉跨度等長(zhǎng)周期芬結(jié)構(gòu)無能為力眉，只好以規(guī)定匪最小地震作用號(hào)的辦法解決。支因此應(yīng)發(fā)展相熊應(yīng)的抗震計(jì)算胞方法。目前，泛比較熱門的研寫究方向是采用偵能量設(shè)計(jì)方法叢和隨機(jī)振動(dòng)理高論進(jìn)行抗震設(shè)才計(jì)。參考文獻(xiàn)棟1鉛粥胡聿賴賢稱.插地震工程詞學(xué)機(jī).向北京：地震出妹版鏡社豆.1988貴嫩.帝普瑞斯特雷講，養(yǎng)F屬.草賽勃勒等著，友袁萬城等厭譯翠.嶺橋梁抗震設(shè)計(jì)隔與加測(cè)固傻.牲北京：人民交速通出版竟社昌.1997脖肖明葵，嚴(yán)濤起，王耀偉林等請(qǐng).刷彈塑性反應(yīng)譜種研究綜唉述景.食重慶建筑大學(xué)愉學(xué)瑞報(bào)斷.1999.稼1冶0懸（芝5艇）弱中華人民共和串國國家標(biāo)寫準(zhǔn)賊.者建筑抗震設(shè)計(jì)籃規(guī)范趟（汁GB5001柜1-200引1恒）澇.敏北京：中國建族筑工業(yè)出版艘社焰.2001知何浩祥，李宏唱男甚.績(jī)基于規(guī)范彈性勿反應(yīng)譜建立需廳求譜的方勿法站.嫂世界地震工聯(lián)程龍.2002.寄9罵（藝3股）蘿陳伯望，孟茁滾超亭.暗結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)噴分析方法的對(duì)勤比研播究兼.夏湖南城市學(xué)院眾學(xué)緒報(bào)約.2003.柔1呼1踐（島6矛）君楊鉤光