超限高層基于性能的抗震設(shè)計(jì)

超限高高層基基于性性能的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)要點(diǎn)內(nèi)容容◆理論論背景景◆基于性性能抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)理理論的的提出◆基于性性能抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法第一部部分：：理論背景◆超限高高層建建筑工工程指指高度度或規(guī)規(guī)則性性方面面超過(guò)過(guò)規(guī)范范、規(guī)規(guī)程程適用用范圍圍的高高層建建筑工工程。?！繇毥邮苁芸拐鹫鹪O(shè)計(jì)計(jì)專項(xiàng)項(xiàng)審查查：1）抗震震安全全性2）預(yù)期期的性性能目目標(biāo)◆引入基基于性性能的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)方法法必然然性。。第一部部分：：理論背景基于性能能的抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)◆多級(jí)設(shè)設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)1）生命命安全全；2）控制制地震震造成成的經(jīng)經(jīng)濟(jì)損損失；；3）保證證建筑筑使用用功能能的延延續(xù)；；…◆控制結(jié)結(jié)構(gòu)或或非結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件在在不同同地震震設(shè)防防水準(zhǔn)準(zhǔn)下的的破壞壞程度度,從而實(shí)實(shí)現(xiàn)不不同的的性能能水平平。第一部部分：：理論背景

規(guī)范內(nèi)容中國(guó)GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(簡(jiǎn)稱抗規(guī))JGJ3—2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)明確規(guī)定了地震動(dòng)水準(zhǔn)、性能目標(biāo)、性能水準(zhǔn)組合及計(jì)算方法等美國(guó)《高層建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)指南》（簡(jiǎn)稱peer-2010）集美國(guó)基于性能抗震設(shè)計(jì)研究的最新進(jìn)展，目的是將其推廣應(yīng)用到新建復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中第二部部分：基于于性能能抗震震設(shè)計(jì)理論論的提提出傳統(tǒng)的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)理論◆以生命安安全為為單一一的設(shè)設(shè)防目目標(biāo)◆只能保證證罕遇遇地震震下結(jié)結(jié)構(gòu)不不倒塌,確保生生命安安全允許出現(xiàn)現(xiàn)一定定的破破壞?！魶](méi)有考慮慮到減減少地地震破破壞造造成的的經(jīng)濟(jì)濟(jì)損失失和對(duì)對(duì)社會(huì)會(huì)的影影響第二部部分：基于于性能能抗震震設(shè)計(jì)計(jì)理論論的提提出隨著經(jīng)經(jīng)濟(jì)水水平的的發(fā)展展，業(yè)業(yè)主對(duì)對(duì)建筑筑的抗抗震性性能水水準(zhǔn)提提出新新要求求：抗震設(shè)設(shè)計(jì)能能夠既既經(jīng)濟(jì)又又可靠靠地保保證建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的的功能能在地地震的的作用用下不不致喪喪失乃乃至不不受影影響。基于上上述認(rèn)認(rèn)識(shí)，，美國(guó)國(guó)工程程界于于20世紀(jì)90年代提提出了了基于于性能能的抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)理理論。。第三部部分：：基于性性能抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法是否選選用基基于性性能的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)方法法否常規(guī)設(shè)設(shè)計(jì)是合理選選定抗抗震性性能指指標(biāo)性能目目標(biāo)A性能目目標(biāo)B性能目目標(biāo)C性能目目標(biāo)D合理選選定性性能水水準(zhǔn)指指標(biāo)初步設(shè)設(shè)計(jì)小震評(píng)評(píng)估中震評(píng)估大震評(píng)估性能評(píng)評(píng)估完成MinimumperformanceobjectivesEnhancedobjectivesServicelevelevaluationMaximumconsideredearthquakeevaluation中國(guó)規(guī)規(guī)范peer-2010不滿足足預(yù)設(shè)設(shè)性能能目標(biāo)標(biāo)不滿足足預(yù)設(shè)設(shè)性能能目標(biāo)標(biāo)滿足預(yù)預(yù)設(shè)性能目目標(biāo)滿足預(yù)預(yù)設(shè)性能目目標(biāo)第三部部分：：基于性性能抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)方方法3.1抗震性性能目目標(biāo)與與性能能水準(zhǔn)準(zhǔn)組合合性能目目標(biāo)應(yīng)應(yīng)綜合合考慮慮抗震震設(shè)防防類別別、設(shè)設(shè)防烈烈度、、場(chǎng)地地條件件、結(jié)結(jié)構(gòu)特特殊性性、業(yè)業(yè)主經(jīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)實(shí)力、、震后后損失失和修修復(fù)難難度等等因素素。對(duì)所設(shè)計(jì)的的建筑物在在每一個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)地震動(dòng)動(dòng)下所要求求達(dá)到的性性能水準(zhǔn)的的總和對(duì)所設(shè)計(jì)的的建筑物在在每一個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)地震動(dòng)動(dòng)下所規(guī)定定的最大容容許破壞性能目標(biāo)=∑(性能水準(zhǔn))3.1抗震性能目目標(biāo)與性能能水準(zhǔn)組合合3.1抗震性能目目標(biāo)與性能能水準(zhǔn)組合Peer-2010：Minimumperformanceobjectives

Enhancedobjectives結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生有限的損傷選擇更低超越概率的地震動(dòng)結(jié)構(gòu)承受2/3倍“最大考慮地震”作用時(shí)不發(fā)生次生災(zāi)害選擇更嚴(yán)格的性能可接受準(zhǔn)則，如更小的側(cè)向位移限值、更小的延性構(gòu)件變形限值或者更大的構(gòu)件安全裕量結(jié)構(gòu)全倒塌或部分倒塌的概率不超過(guò)10%非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)相當(dāng)于高規(guī)的性能目標(biāo)D限制殘余變形使用新的耐損材料使用隔振減震系統(tǒng)3.1抗震性能目目標(biāo)與性能能水準(zhǔn)組合我國(guó)規(guī)范：明確劃劃分性能目目標(biāo)，嚴(yán)格格規(guī)定性能能指標(biāo)。Peer-2010：只對(duì)“minimumperformanceobjectives”作出限定；更高要求的性性能目標(biāo)，，只給出設(shè)設(shè)計(jì)建議；工程師有更多多的選擇空空間，對(duì)工工程師的要要求更高。3.2地震動(dòng)選取及調(diào)整整我國(guó)規(guī)范：：◆頻譜特性性：常用雙頻段段控制法方方法從地震震波庫(kù)中選選出與地震影響系系數(shù)曲線符號(hào)的地地震波◆有效持續(xù)時(shí)間：一般為為結(jié)構(gòu)基本本周期的5~10倍◆有效峰值：調(diào)調(diào)幅，將選選出的地震震波的加速速度最大值值調(diào)整到《抗規(guī)》表5.1.2-2的值?！糁辽?組地震動(dòng)◆不考慮地地震波在方方向上的差差異，在荷荷載輸入時(shí)時(shí)人為調(diào)整整比例3.2地震動(dòng)選取及調(diào)整整Peer-2010：選波的過(guò)過(guò)程就考慮慮調(diào)波1)確定對(duì)結(jié)構(gòu)反反應(yīng)起控制制作用的地地震動(dòng)特征（震級(jí)、、震中距、、場(chǎng)地類別別（剪切波波速）等））；2)從地震波庫(kù)選選取；3)給出調(diào)幅系數(shù)數(shù)范圍，允許程序序自由選擇擇系數(shù)對(duì)所所選地震動(dòng)動(dòng)進(jìn)行調(diào)幅幅，使之和目標(biāo)反反應(yīng)譜的均方誤誤差最少；；4）至少7組地震波；；5）所選地震震波包含三三個(gè)方向的的完整信息息3.3地震動(dòng)水準(zhǔn)及及分析方法法

地震動(dòng)水準(zhǔn)分析方法我國(guó)規(guī)范多遇地震振型分解反應(yīng)譜法或彈性時(shí)程分析設(shè)防烈度地震彈性或彈塑性時(shí)程分析罕遇地震彈塑性時(shí)程分析

peer-2010ServiceLevelEvaluation

反應(yīng)譜分析或非線性動(dòng)力時(shí)程分析(正常使用水準(zhǔn)地震評(píng)估)MaximumConsideredEarthquakeShakingEvaluation非線性動(dòng)力時(shí)程分析(最大考慮地震評(píng)估)3.4驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)規(guī)范范：◆具體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件：1）保證承承載力；；2）滿足延延性指標(biāo)標(biāo)。◆整體指指標(biāo)：層間位移移角。3.4驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)Peer-2010：“正常使使用水準(zhǔn)準(zhǔn)地震”◆用反應(yīng)應(yīng)譜分析析時(shí)，需需求能力力比不能能超過(guò)1.5；◆非線性性反應(yīng)時(shí)時(shí)程分析析，地震震作用應(yīng)應(yīng)小于期期望強(qiáng)度度；◆任意一一層的層層間位移移角不得得超過(guò)5%3.4驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)Peer-2010：“最大考考慮地震震”◆結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件：1）承載力力；2）變形限限值：混混凝土，，鋼筋的的應(yīng)變限限值；構(gòu)構(gòu)件的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角限值值◆結(jié)構(gòu)構(gòu)整體：：1）層間位位移：瞬瞬時(shí)層間間位移最最大限值值；殘余余層間位位移限值值。2）承載力力損失值值：任一層由由結(jié)構(gòu)變變形引起起的層承承載力損損失不得得超過(guò)20%.3.5土-基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)共同同作用的的考慮我國(guó)規(guī)范范沒(méi)有明明確規(guī)定定如何考考慮土-基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)共同同作用的的影響。Peer-2010：在“正常使使用水準(zhǔn)準(zhǔn)地震””作用下下，將地地基視作作剛性，，忽略略土-基礎(chǔ)相互互作用。在“最大考考慮地震震”作作用下，，基礎(chǔ)礎(chǔ)周圍土土體變形形受基礎(chǔ)礎(chǔ)影響較較大，將將地基視視作柔性性，建建模時(shí)用用彈簧模模擬基礎(chǔ)礎(chǔ)周圍柔柔性土體體。第四部分分：工程程實(shí)例4.1工程概況況：位于洛杉杉磯C類場(chǎng)地結(jié)構(gòu)地上上42層，底下下4層結(jié)構(gòu)總高高141.2m中間為核核心筒，，外圍為為框架柱柱在美國(guó)屬屬于超限限結(jié)構(gòu)4.2抗震性能能目標(biāo)選選擇：4.3地震動(dòng)選選擇其平均反應(yīng)應(yīng)譜與目目標(biāo)反應(yīng)譜在雙雙頻段控制制法選擇擇的地震動(dòng)周期0.5～10s內(nèi)吻合很好好，結(jié)每每條反應(yīng)譜在控制制頻段內(nèi)內(nèi)與構(gòu)前6階振型周期的的平均反反應(yīng)譜目目標(biāo)譜符合合很好，但是在其值和目標(biāo)反反應(yīng)譜值值基本一一致他他周期處則出現(xiàn)了明顯顯偏差。。第四部分分工程程實(shí)例