建筑結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計

范洪章

（河北省景縣宏遠通訊有限公司，河北 衡水 053500）

【摘 要】隨著社會的快速發(fā)展，在工程建筑領(lǐng)域?qū)ㄖY(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計有著更高的關(guān)注。對于一般的建筑結(jié)構(gòu)而言，采用基于位移的抗震設(shè)計能夠使得建筑結(jié)構(gòu)的牢固性得到大幅度的提升，從而有效的避免抗震安全隱患的發(fā)生。在此基礎(chǔ)上，通過基于位移的抗震設(shè)計還能夠推動建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展?，F(xiàn)如今在基于位移的抗震設(shè)計上采用的方法有很多種，這些藥設(shè)計人員結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境進行選擇，本文就根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計進行討論。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；基于位移；抗震設(shè)計；方法

引言：

隨著人們生活水平的提高，人們對社會的需求開始呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展特點，加之在現(xiàn)如今人口激增的環(huán)境下，高層建筑需求越來越復(fù)雜，也使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計變得越來越具有挑戰(zhàn)性。目前我國地震頻繁發(fā)生，人們?yōu)榱吮Ｗo自己的生命財產(chǎn)安全，對此便有了更多的關(guān)注，建筑設(shè)計師對基于位移的抗震設(shè)計也更加重視起來。在基于位移的抗震設(shè)計的這種方法下，會對設(shè)計者提出更高的要求，那就是要對建筑物在地震作用下可能形成的性態(tài)反應(yīng)作出一定的評價。基于位移的抗震設(shè)計有很多好處，最主要的就是對于不安全的設(shè)計能夠正確、快速的辨別出來，還可以提出一些方案來解決問題，使得建筑結(jié)構(gòu)更加安全和經(jīng)濟。

一、建筑結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計方法

作為位移設(shè)計理論的重要組成部分，基于位移的抗震設(shè)計方法尤為重要。那么如何合理使用基于位移的抗震設(shè)計理念呢？則引起了人們的廣泛關(guān)注，為了能夠把它有效地運用到實際中來，有很多學(xué)者都對此進行了思考，但是，沒有統(tǒng)一的認識，通過他們的總結(jié)，我們可以知道，位移設(shè)計思想應(yīng)用到實際設(shè)計中，主要有兩種方法：

首先是基于力的傳統(tǒng)設(shè)計方法。在進行變形驗算之前，應(yīng)首先進行基于地震作用的強度設(shè)計。然而，目前的設(shè)計方法和設(shè)計方法有許多不同，主要是結(jié)構(gòu)位移水平應(yīng)明確量化，在地震多層次的情況下，即在其作用中，也要驗證結(jié)構(gòu)位移。如果在施工過程中，要使結(jié)構(gòu)的位移目標水平對結(jié)構(gòu)的初始投資進行考慮，則采用可靠性理論和優(yōu)化理論來確定同時核算，同時也可能遇到未來的地震損失。作為一種傳統(tǒng)的設(shè)計方法，該方法得到了廣泛的應(yīng)用。

其次是基于直接位移的抗震設(shè)計。這種設(shè)計方法的結(jié)構(gòu)位移指標要求結(jié)構(gòu)位移。這種方法與傳統(tǒng)的設(shè)計方法有很大的不同。與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，這種設(shè)計方法從根本上改變了設(shè)計過程。作為一種以目標位移為設(shè)計變量的方法，該設(shè)計思想可以根據(jù)不同的位移要求，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的適用性和安全性。這種設(shè)計方法在位移的設(shè)計，可以了解有效的周期結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，還要知道具體的結(jié)構(gòu)剛度，從而可以了解基底剪力的建筑結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)分析加固設(shè)計將更加具體。但由于這種方法與傳統(tǒng)的基于力的設(shè)計方法有很大的區(qū)別，所以在研究工作中，不僅工作量大，而且也很仔細，以便使其更接近工程實踐，目前，這種方法還處于初級階段，尚處于研究階段。

二、建筑結(jié)構(gòu)的隔震與抗震設(shè)計

現(xiàn)在，建筑結(jié)構(gòu)與沖擊隔離經(jīng)常應(yīng)用于抗震設(shè)計，它是為了有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震位移的特性以及耗散元件及其系統(tǒng)問題，在建筑隔震設(shè)計上可以通過交錯和地面運動的卓越周期，從而確保共振產(chǎn)生，并防止其破壞，而且也減少在一定程度上對某些地震振動效應(yīng)和風(fēng)振的影響。隔離的意義和地震相隔離，人們會設(shè)置隔震層設(shè)置在建筑的基礎(chǔ)和上層建筑之間，將住房和基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)孛孢\動的能量轉(zhuǎn)移到建筑，隔離層將發(fā)揮作用，如果發(fā)生地震，那么建筑地震的反應(yīng)會降低，會有一些建筑只有輕微的運動或變形，可保證在一定程度上建筑安全。如果你想沖擊，那么我們需要一些耗能部件安裝在建筑物，使耗能元件消耗能量，這種能量是通過在地震中的建筑，其中一些是由動能的結(jié)構(gòu)傳播，這種方法也可以實現(xiàn)在地震在一定程度上對建筑物的良好保護。

三、建筑結(jié)構(gòu)的地震危險性分析與響應(yīng)

（一）地震危險性分析

在相關(guān)的設(shè)計中，人們?yōu)榱擞行У拿枋龅卣鹞ｋU性，采用最為普遍的方法就是加速度反應(yīng)譜。然而，這種方法有一定的局限性，即當(dāng)周期超過3.0s，其反應(yīng)譜的精度不是很高。因此，為了準確地了解地震的危險程度，仔細檢查場地，使建筑結(jié)構(gòu)能夠了解較長時期內(nèi)的特征地震需求。假設(shè)：根據(jù)建筑的反應(yīng)，它是判斷靈活或接近彈性，你需要根據(jù)模態(tài)分析的正常使用完整的評價標準；根據(jù)建筑形成了非彈性反應(yīng)，你需要根據(jù)非線性時程分析崩潰完成評價標準。因此，設(shè)計相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)，需要了解以下情況：

首先對于振動模態(tài)而言，其對建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)的影響是很大的，不僅如此對地震的模態(tài)響應(yīng)情況還關(guān)于這建筑的地震穩(wěn)定性，但是該響應(yīng)模態(tài)存在一定的不確定性。其次假設(shè)我們對建設(shè)場地進行反應(yīng)譜的提出，就首先要對場地的結(jié)構(gòu)環(huán)境進行充分的了解，其次在根據(jù)探測數(shù)據(jù)進行反應(yīng)譜設(shè)計。第三為了實現(xiàn)建筑高要求建設(shè)，建筑的結(jié)構(gòu)工程師就一定要對建筑物的相同結(jié)構(gòu)高度阻尼水平進行科學(xué)嚴謹?shù)倪x擇。第四對于平均譜求的確定而言，要盡可能的大于最小譜求需求、盡可能的小于最大譜求需求。第五，對于源效應(yīng)而言，因其存在的不確定，所以在長周期段譜求的研究上要盡可能的避免其干擾。

（二）建筑結(jié)構(gòu)的反應(yīng)

一般來說，如果建筑設(shè)計是建立在軟土層上的，而且也有深厚的堅實基礎(chǔ)，它就不會有同樣的問題，那就是當(dāng)?shù)鼗倪\動發(fā)生變化時，由于地基產(chǎn)生的深度，就需要知道在建筑抗震設(shè)計中什么是比較正確的。這也被稱為地震動，它與自由地面運動有很大的不同，自由地面運動是通過地震危險性評估來預(yù)測的。在研究建筑物的結(jié)構(gòu)時，還可以根據(jù)地基液化的可能性，對邊坡穩(wěn)定性等地震地質(zhì)災(zāi)害有一定的認識。為了確定有效的地震地面運動，還應(yīng)考慮建筑物的位置，在此基礎(chǔ)上，還要了解地質(zhì)特征的位置，以及它的震源區(qū)和震源區(qū)的地震危險性。通過分析，我們可以得出一個風(fēng)險反應(yīng)譜，不同周期的線性水平譜和不同的加速度譜下的風(fēng)險譜有一定的反應(yīng)，也可以知道建筑物的地震危險性。

四、基于位移抗震設(shè)計理念的應(yīng)用

雖然基于位移的抗震設(shè)計方法還不成熟，但基于位移的抗震設(shè)計思想得到了廣泛的應(yīng)用。雖然傳統(tǒng)的基于力的設(shè)計方法的抗震位移仍有許多不足之處，但它與現(xiàn)行的抗震設(shè)計方法比較接近，且仍以現(xiàn)行的抗震設(shè)計方法為依據(jù)，并驗算了的許多結(jié)構(gòu)位移。例如，現(xiàn)有的抗震設(shè)計方法只能在小震作用下進行驗算，而位移化抗震設(shè)計只能在中強地震作用下進行驗算。在中震作用下，以力為參數(shù)描述結(jié)構(gòu)的位移。

五、總結(jié)

總之，基于位移的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計已初步應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中，并將在今后繼續(xù)發(fā)展和完善。對建筑工程而言，要從受力、位移、速度、加速度、能量和損傷等因素影響結(jié)構(gòu)位移狀態(tài)參數(shù)入手，從而了解位移化抗震設(shè)計的要求?；谖灰频目拐鹪O(shè)計概念，這是研究人員和設(shè)計人員更注重在建筑結(jié)構(gòu)抗震研究的必要性，這是在中國的建筑業(yè)未來發(fā)展的關(guān)鍵點。

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