基于性能的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法研究的中期報告

基于性能的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法研究的中期報告摘要：本研究基于性能設(shè)計理念，提出了一種新的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法。該方法主要包括三個步驟：結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)的確定、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震性能評估。其中，結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)的確定是以最小化結(jié)構(gòu)總成本為目標(biāo)，依次確定可靠性要求、位移控制要求和破壞控制要求。結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計包括結(jié)構(gòu)初步設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，其中，采用了基于結(jié)構(gòu)動力學(xué)的優(yōu)化方法以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。結(jié)構(gòu)抗震性能評估包括結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐震性能指標(biāo)的計算和性能限度的判斷。關(guān)鍵詞：高層建筑；性能設(shè)計；抗震設(shè)計；優(yōu)化設(shè)計；性能評估Abstract：Basedontheperformance-baseddesignconcept,anewseismicdesignmethodforhigh-risebuildingsisproposedinthisstudy.Themethodmainlyincludesthreesteps:determinationofstructuralperformanceobjectives,structuralanalysisanddesign,andstructuralseismicperformanceevaluation.Amongthem,thedeterminationofstructuralperformanceobjectivesistominimizethetotalcostofthestructure,andthereliabilityrequirements,displacementcontrolrequirements,andfailurecontrolrequirementsaresequentiallydetermined.Thestructuralanalysisanddesignincludepreliminarydesign,optimizeddesign,anddetaileddesign.Amongthem,anoptimizationmethodbasedonstructuraldynamicsisadoptedtoimprovetheseismicperformanceofthestructure.Thestructuralseismicperformanceevaluationincludesthestabilityofthestructure,thecalculationofseismicperformanceindicators,andthejudgmentofperformancelimits.Keywords:high-risebuilding;performance-baseddesign;seismicdesign;optimizeddesign;performanceevaluation介紹：目前，越來越多的高層建筑出現(xiàn)在城市中心區(qū)域，而地震災(zāi)害對于高層建筑的破壞性更大，因此高層建筑的抗震性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計方法僅考慮破壞狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，而性能設(shè)計方法可以同時考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和耗能等多種因素，使結(jié)構(gòu)在地震作用下具備更好的抗震性能。本研究旨在探索一種基于性能的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法。方法：（1）結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)的確定：該步驟分為三個子步驟。首先確定可靠性要求，即限制結(jié)構(gòu)在設(shè)計震度下的失效概率。其次確定位移控制要求，即控制結(jié)構(gòu)在設(shè)計震度下的最大位移。最后確定破壞控制要求，即破壞機(jī)制的選擇和控制，以保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計震度下不發(fā)生全局破壞。（2）結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計：該步驟分為三個子步驟。首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)初步設(shè)計，在考慮結(jié)構(gòu)總成本和可行性的前提下，確定幾何形態(tài)和材料類型。其次進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，在動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，利用優(yōu)化算法進(jìn)行結(jié)構(gòu)形態(tài)、材料和參數(shù)的優(yōu)化，以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和經(jīng)濟(jì)效益。最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計，完成設(shè)計圖紙和技術(shù)規(guī)范等資料。（3）結(jié)構(gòu)抗震性能評估：該步驟分為三個子步驟。首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析，確定結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)下的失穩(wěn)形態(tài)。其次進(jìn)行耐震性能指標(biāo)計算，包括剪力容量、沖擊能力和耗能能力等指標(biāo)。最后進(jìn)行性能限度的判斷，以評估結(jié)構(gòu)的抗震性能。結(jié)果：根據(jù)上述方法，針對某高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震設(shè)計，計算結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)在設(shè)計震度下可以滿足可靠性、位移和破壞控制要求，并具有較好的抗震性能。討論：本研究提出了一種基于性能的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，能夠同時考慮不同的結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，具有較好的