建筑抗震性能设计论文

建筑抗震性能设计论文

　　1抗震性能化设计目标

　　基于性能的抗震设计首先需要根据地震水准确定性能目标，地震动水准可选用规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用影响最大值，比如当抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.15g时，多遇地震、设防地震和罕遇地震影响系数最大值分别为0.12，0.34，0.72。性能目标依据地震时建筑允许破坏的程度，可不拘泥于计算数值，但不应低于抗震三水准。抗震性能水准根据高规分为5个水准，性能目标1承载力要求最高，延性最低，性能目标5承载力要求最低，延性要求最高。抗震性能通过承载力和变形双重控制，以抗震承载力为主，层间弹塑性变形为辅，可以采用层间位移变形来反应破坏程度，性能化设计寻求在承载力和变形能力中寻找合理平衡点。下面通过抗震性能化设计的实例讲述设计目标实现过程。

　　2抗震性能化设计的实例

　　2.1工程概况

　　本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内，本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站，建筑高度23.2m，该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速0.2g，建筑物安全等级为二级，建筑物设防类别为标准设防类别，结构抗震等级为二级，设计使用年限为50年，建筑物场地类别为Ⅱ类，基本风压为0.75kN/m2，地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽，连接三条钢栈桥，其中一条栈桥在19.1m层楼面处，10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓，共约840m3，料仓的跨高比小于2.5，本结构层具有较大质量，收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。

　　2.2本工程超限情况

　　本工程超限情况如下：

　　①扭转不规则，在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.32。

　　②竖向刚度不规则，局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。

　　2.3抗震性能目标设定

　　由于本项目的超限情况和全厂的重要性，除按照规范的要求及目标进行计算和设计外，提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别，场地条件和结构的特殊性，震后损失和修复的难易程度，确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损，不需修理即可继续使用（性能水准1级），在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏，修复后可继续使用，（性能水准4），在预估的罕遇地震作用下，结构损坏比较严重，需排险大修，但不倒塌（性能水准5）。具体抗震性能目标。

　　2.4小震弹性计算结构及分析

　　小震弹性计算按照正常设计，采用整体建模，考虑偶然偏心，双向地震，扭转耦联，及施工模拟，在抗震规范规定的地震影响系数曲线下，多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。（本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8）构件配筋无超筋现象，轴压比，梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。

　　2.5中震计算结构及分析

　　按照“中震可修”的原则：和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核，以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下：由于结构已经进入弹塑性状态，采用pushover推覆分析法，验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况，其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2，其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170，也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内，地震破坏等级可满足要求。

　　2.6大震计算结果及分析

　　按照性能化设计，罕遇地震作用下，按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算，取结果较大值，关键构件的抗震承载力不屈服，允许较多竖向构件（40%）进入屈服阶段，关键构件的验算方法与中震验算方法相同，结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏，钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果，其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63，规范要求小于[Δup]，在此范围内，表面结构整体不会倒塌。

　　2.7工程结论

　　综上所述，本工程通过性能设计及弹塑性时程分析，计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标，所选结构体系合理、安全、可靠，能满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计要求。

　　3结语

　　本文综合实例总结了复杂工业建筑性能化设计目标选取及实现方法。按照高规的规定可以比较全面地把握结构在各地震水准下的性态指标，确保不同抗震性能目标下结构的承载能力及延性需求。为其他建筑的抗震设计提供参考和借鉴。

　　作者：刘琪 单位：新疆化工设计研究院有限责任公司

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