钢筋混凝土剪力墙结构基于性能的抗震设计方法.pptx

1地震是一种破坏力极强的自然灾害地震是一种破坏力极强的自然灾害v天然地震包括天然地震包括:构造地震构造地震火山地震火山地震塌陷地震塌陷地震v地震造成的灾害分为：地震造成的灾害分为：直接灾害直接灾害间接灾害间接灾害2一、直接灾害：一、直接灾害：地震灾害主要有地震灾害主要有：v地面破坏地面破坏地面裂缝、塌陷、喷水冒砂等；地面裂缝、塌陷、喷水冒砂等；v建筑物与构筑物的破坏建筑物与构筑物的破坏房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；形等；v山体等自然物的破坏山体等自然物的破坏山崩、滑坡等；山崩、滑坡等；v海啸海啸海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区的破坏；成沿海地区的破坏；v地光烧伤地光烧伤虽不常见，但我国海城、唐山等地震均有虽不常见，但我国海城、唐山等地震均有此例。此例。3二、次生灾害：二、次生灾害：直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。次生灾害所造衡、稳定状态，从而引发出的灾害。次生灾害所造成的伤亡和损失可能直接灾害还大，主要的次生灾成的伤亡和损失可能直接灾害还大，主要的次生灾害有：害有：v火火灾灾由震后火源失控引起；由震后火源失控引起；v水水灾灾由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；v毒气泄漏毒气泄漏由建筑物或装置破坏等引起；由建筑物或装置破坏等引起；v瘟瘟疫疫由震后生存环境的严重破坏而引起。由震后生存环境的严重破坏而引起。4地震对人类社会的危害地震对人类社会的危害主要表现在两个方面：主要表现在两个方面：v(1)地震引起建筑物的破地震引起建筑物的破坏、倒塌将导致严重的坏、倒塌将导致严重的人身伤亡和惨重的财产人身伤亡和惨重的财产损失损失;v(2)地震以及地震造成的地震以及地震造成的水灾、火灾等次生灾害水灾、火灾等次生灾害将破坏人类社会生存的将破坏人类社会生存的自然环境，产生巨大的自然环境，产生巨大的社会影响。社会影响。5近年来地震及损失情况统计近年来地震及损失情况统计时间时间地点地点震级震级死亡人数死亡人数经济损失经济损失1992.3.13土耳其，艾耳津坎土耳其，艾耳津坎6.88008亿美元亿美元1993.9.29印度，凯拉里印度，凯拉里6.2100001994.1.17美国，北岭美国，北岭6.757200亿美元亿美元1995.1.17日本，神户日本，神户7.254381000亿美元亿美元1995.5.27俄罗斯，萨哈林俄罗斯，萨哈林7.6296510亿美元亿美元1996.2.23中国，丽江中国，丽江7.030925亿美元亿美元1996.3.19中国，伽师中国，伽师6.93亿美元亿美元1996.5.13中国，包头中国，包头6.42627亿美元亿美元1997.5.10伊朗，伽恩伊尔伊朗，伽恩伊尔兼得兼得7.11560亿美元亿美元1998.2.9中国，张北中国，张北6.2499亿美元亿美元1999.8.17土尔其，伊兹米特土尔其，伊兹米特7.414000100亿美元亿美元1999.9.21中国台湾，集集中国台湾，集集7.32450100亿美元亿美元6近年来震害造成的经济损失近年来震害造成的经济损失近年来的震害说明随着经济的发展、结构设防近年来的震害说明随着经济的发展、结构设防措施的不断进步，地震造成的人员伤亡显著下降，措施的不断进步，地震造成的人员伤亡显著下降，但造成的经济损失却让社会难以承受但造成的经济损失却让社会难以承受：1989年美国年美国LomaPrieta地震地震1994年美国年美国Northridge地震地震直接经济损失直接经济损失200亿美元亿美元1995年日本阪神地震年日本阪神地震交通水电中断，导致严重次生灾交通水电中断，导致严重次生灾害，经济财产损失巨大害，经济财产损失巨大，造成直接经济损失造成直接经济损失大于大于1000亿亿美元美元1999年我国台湾集集地震年我国台湾集集地震生产计算机芯片的工厂遭受生产计算机芯片的工厂遭受破坏，将会导致全球的计算机价格上涨破坏，将会导致全球的计算机价格上涨，直接经济损失直接经济损失大于大于100亿美元亿美元7地震灾害呈现的新特点地震灾害呈现的新特点v随着经济全球化和网络经济的发展，一时一地的严随着经济全球化和网络经济的发展，一时一地的严重自然灾害会引起全球经济的震荡重自然灾害会引起全球经济的震荡.v智能化程度越高、技术密集性越高，系统所在的结智能化程度越高、技术密集性越高，系统所在的结构物遭受破坏后，其灾难性后果就越严重构物遭受破坏后，其灾难性后果就越严重.v“三水准，两阶段三水准，两阶段”的抗震设防思想以保障生命安的抗震设防思想以保障生命安全为主要设防目标，而如今的建筑物往往建造费用全为主要设防目标，而如今的建筑物往往建造费用高昂，装修、非结构构件和技术装备的损坏所造成高昂，装修、非结构构件和技术装备的损坏所造成的损失经常令业主难以承受的损失经常令业主难以承受.8我国抗震设计理论的发展我国抗震设计理论的发展v我国在我国在1956年编制了第一个中国地震烈度区划图年编制了第一个中国地震烈度区划图.v1959年提出我国第一个抗震设计规范草案年提出我国第一个抗震设计规范草案.v1964年提出我国第二个抗震设计规范草案，使用地年提出我国第二个抗震设计规范草案，使用地震系数来计算地震作用，设计方法主要为等效静力震系数来计算地震作用，设计方法主要为等效静力法与反应谱法法与反应谱法.v1974年出版了我国第一部正式批准的抗震规范年出版了我国第一部正式批准的抗震规范v1978年根据唐山、海城地震震害经验，对年根据唐山、海城地震震害经验，对1974版规版规范进行了修改，正式出版了范进行了修改，正式出版了工业与民用建筑抗震工业与民用建筑抗震设计规范设计规范TJ11-78.9v1990年正式实施的建筑科学研究院修订的年正式实施的建筑科学研究院修订的建筑抗建筑抗震设计规范震设计规范GBJ11-89采用了以概率可靠度为基采用了以概率可靠度为基础的三水准（小震不坏、中震可修、大震不倒）两础的三水准（小震不坏、中震可修、大震不倒）两阶段（小震下的截面验算和大震下的结构变形验算）阶段（小震下的截面验算和大震下的结构变形验算）的抗震设计思想的抗震设计思想.v建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GBJ50011-2001取消了近震、取消了近震、远震的概念，代之以设计地震分组概念；提出了长远震的概念，代之以设计地震分组概念；提出了长周期和不同阻尼比的设计反应谱；增加了结构规则周期和不同阻尼比的设计反应谱；增加了结构规则性的定义等性的定义等.10实际地震灾害表明：恰当的抗震设计能够实际地震灾害表明：恰当的抗震设计能够减轻地震灾害；抗震设计方法需要进一步完善减轻地震灾害；抗震设计方法需要进一步完善v台湾台湾9.21地震灾害地震灾害底层柱子数量少，间距太大底层柱子数量少，间距太大.建筑物底部为大空间，上下刚度差异过大，形成底部薄弱层建筑物底部为大空间，上下刚度差异过大，形成底部薄弱层.11柱子内埋设管线（水、排水、电、柱子内埋设管线（水、排水、电、气、电话）等，虽然节省了空间，气、电话）等，虽然节省了空间，但大大降低了抗震性能但大大降低了抗震性能.柱子的有效承重面积不足，柱端柱子的有效承重面积不足，柱端箍筋不够，造成柱端破坏箍筋不够，造成柱端破坏.结构体系差，设计不结构体系差，设计不合理，底部局部用柱合理，底部局部用柱支承支承.12我国现行的结构抗震设计我国现行的结构抗震设计我国现行的结构抗震设计是基于承载力或强度的设计方我国现行的结构抗震设计是基于承载力或强度的设计方法：法：采用了采用了“小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒”三水准设防三水准设防目标和两阶段抗震设计方法目标和两阶段抗震设计方法.采用弹性方法计算结构在小震作用下的内力和位移，用采用弹性方法计算结构在小震作用下的内力和位移，用计算所得的组合内力验算构件截面计算所得的组合内力验算构件截面.为了防止非结构构件发生破坏，进行使用阶段的位移验为了防止非结构构件发生破坏，进行使用阶段的位移验算算.结构的延性和耗能能力大多是通过构造措施获得结构的延性和耗能能力大多是通过构造措施获得.对特别重要和地震时容易倒塌的建筑，进行薄弱层弹塑对特别重要和地震时容易倒塌的建筑，进行薄弱层弹塑性变形验算和采取相应措施，限制其水平位移性变形验算和采取相应措施，限制其水平位移.13我国抗震设计规范所采取的地震水准、我国抗震设计规范所采取的地震水准、结构性能水准和性能指标结构性能水准和性能指标地震水准地震水准结构性能水准结构性能水准性能指标性能指标多遇地震烈度（重多遇地震烈度（重现期现期50年）年）一般不受损坏或不需修理可一般不受损坏或不需修理可继续使用继续使用力位移力位移抗震设防地震烈度抗震设防地震烈度（重现期（重现期475年）年）可能损坏，经一般修理或不可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用需修理仍可继续使用不明确不明确罕遇地震烈度（重罕遇地震烈度（重现期现期1975年）年）不倒塌或发生危及生命的严不倒塌或发生危及生命的严重破坏重破坏位移位移14我国建筑抗震设防分类和设防标准我国建筑抗震设防分类和设防标准设防类别建筑地震作用抗震措施甲类重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全评价结果确定抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，抗震设防烈度为9度时，应符合比9度更高的要求乙类地震中使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑应符合本地区抗震设防烈度的要求抗震设防烈度为68度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，抗震设防烈度为9度时，应符合比9度更高的要求丙类除甲、乙、丁以外的一般建筑应符合本地区抗震设防烈度的要求应符合本地区抗震设防烈度的要求丁类抗震次要建筑应符合本地区抗震设防烈度的要求应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低15现行设计方法存在的不足现行设计方法存在的不足v设计目标为保证生命安全设计目标为保证生命安全具体实施的抗震设计方法的实质仍主要是采用具体实施的抗震设计方法的实质仍主要是采用基于强度基于强度(或承载力或承载力)的设计方法，难以对建筑物进的设计方法，难以对建筑物进行经济性评估行经济性评估.v线性状态的假定线性状态的假定不符合实际不符合实际现行的建筑结构抗震设计方法现行的建筑结构抗震设计方法是基于承载力辅是基于承载力辅以层间位移角验算的设计，这种设计方法以层间位移角验算的设计，这种设计方法都假定结都假定结构处于线性状态，这与实际的非弹性状态下考虑时构处于线性状态，这与实际的非弹性状态下考虑时间历程的分析结果不相一致。基于承载力的抗震设间历程的分析结果不相一致。基于承载力的抗震设计不能预估结构屈服后的变形能力及在大震时的实计不能预估结构屈服后的变形能力及在大震时的实际行为际行为.16v三水准抗震设防思想规定比较模糊三水准抗震设防思想规定比较模糊 “大震不倒，中震可修，小震不坏大震不倒，中震可修，小震不坏”的三水准的三水准抗震设防思想规定比较模糊，在实际设计中很难控抗震设防思想规定比较模糊，在实际设计中很难控制制.v“不坏不坏”、“可修可修”、“不倒不倒”主要针对主主要针对主体结构体结构 在大的地震作用下，建筑物的非结构构件破坏在大的地震作用下，建筑物的非结构构件破坏得不到有效控制。虽然结构的主要构件可能没有受得不到有效控制。虽然结构的主要构件可能没有受到严重损害，但是，往往因为维持建筑物正常运行到严重损害，但是，往往因为维持建筑物正常运行的非结构构件等丧失功能而造成巨大的财产损失的非结构构件等丧失功能而造成巨大的财产损失.17现行的反应谱法和时程分析法现行的反应谱法和时程分析法需要改进需要改进v目前所广泛采用的反应谱法仍存在许多不足目前所广泛采用的反应谱法仍存在许多不足之处：之处：首先，反应谱法不能有效地考虑强震时结构的非首先，反应谱法不能有效地考虑强震时结构的非线性行为；线性行为；其次，不能考虑基础与土之间的动力相互作用；其次，不能考虑基础与土之间的动力相互作用；再次，不能考虑地震动持时长短的影响；再次，不能考虑地震动持时长短的影响；并且，反应谱理论只能给出结构的最大地震反应，并且，反应谱理论只能给出结构的最大地震反应，不能给出结构反应的全过程，以及结构各构件的不能给出结构反应的全过程，以及结构各构件的破坏机理；破坏机理；此外，反应谱法对于非比例阻尼结构以及不规则此外，反应谱法对于非比例阻尼结构以及不规则结构的分析效果还不理想结构的分析效果还不理想18v时程分析还不能广泛应用：时程分析还不能广泛应用：时程分析所用的地震波为实际的强震记录或人工时程分析所用的地震波为实际的强震记录或人工地震波，结构对不同的地震波输入的敏感度不同，地震波，结构对不同的地震波输入的敏感度不同，输入后的反应将会有较大的差异输入后的反应将会有较大的差异.时程分析耗时长，分析比较复杂，不便于在工程时程分析耗时长，分析比较复杂，不便于在工程中广泛应用中广泛应用.19对现行规范的重新修订便成为必对现行规范的重新修订便成为必然的趋势然的趋势 现代及未来的建筑不仅要防止倒塌，现代及未来的建筑不仅要防止倒塌，还要考虑控制地震造成的经济损失还要考虑控制地震造成的经济损失大小、保证结构的使用功能的延续大小、保证结构的使用功能的延续,实现建筑结构性能目标的实现建筑结构性能目标的“个性化个性化”现代建筑向高层化和功能多样化发展现代建筑向高层化和功能多样化发展维持建筑物正常运行的维持建筑物正常运行的非结构构件和技术装备非结构构件和技术装备的破坏使建筑物的破坏使建筑物不能正常使用不能正常使用巨大的财产损失巨大的财产损失修订现行规范修订现行规范20性能设计概念的提出性能设计概念的提出v19761976年，新西兰学者帕克（年，新西兰学者帕克（ParkPark）提出的基于能力提出的基于能力原理的抗震设计，其中已包含许多关于性能设计的原理的抗震设计，其中已包含许多关于性能设计的思想思想v19811981年年SozenSozen首先系统地阐述了控制结构位移的抗震首先系统地阐述了控制结构位移的抗震设计思想设计思想v上个世纪初，上个世纪初，MoehleMoehle提出了基于位移的抗震设计理提出了基于位移的抗震设计理论论v19951995年，年，KowalskyKowalsky和和CalviCalvi提出了一种直接基于位移提出了一种直接基于位移的抗震设计方法的抗震设计方法v二十世纪九十年代，美、日学者提出并开始研究建二十世纪九十年代，美、日学者提出并开始研究建筑结构基于性能筑结构基于性能/位移的抗震设计，随后得到各国位移的抗震设计，随后得到各国的广泛关注的广泛关注.21美国正在大力开展性能设计的研究美国正在大力开展性能设计的研究v美国联邦紧急救援署（美国联邦紧急救援署（FEMA)和国家自然科学基金和国家自然科学基金委员会资助开展了基于性能的结构抗震设计在未来委员会资助开展了基于性能的结构抗震设计在未来规范中的应用的研究，该项目包括：规范中的应用的研究，该项目包括：应用技术理事会的应用技术理事会的ATC-33加利福尼亚州大学加利福尼亚州大学Berkeley分校地震工程中心的分校地震工程中心的EERC-FEMA加州结构工程师学会的加州结构工程师学会的SEAOCVision200022基于性能的抗震设计在各国的应用情况基于性能的抗震设计在各国的应用情况v美国国际规范委员会美国国际规范委员会ICCICC发布了发布了建筑物及设施的性建筑物及设施的性能规范能规范v日本已于日本已于20062006年年6 6月月采用了新的基于性能的结构抗采用了新的基于性能的结构抗震规范震规范(BuildingStandardLaw)v我国我国2004年颁布年颁布建筑工程抗震性态设计通则建筑工程抗震性态设计通则（试用）（试用）23基于性能的抗震设计基于性能的抗震设计（PerformanceBasedSeismicDesign）的含义）的含义v性能设计的描述：性能设计的描述：性能设计应该是选择一定的设计标性能设计应该是选择一定的设计标准，恰当的结构形式，合理的规划和比较，准，恰当的结构形式，合理的规划和比较，保证建筑物的结构与非结构的细部构造设保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，控制建造质量和长期维护水平，使得计，控制建造质量和长期维护水平，使得建筑物在使用寿命周期中遭受一定地震力建筑物在使用寿命周期中遭受一定地震力作用下，结构的破坏不超过一个特定的极作用下，结构的破坏不超过一个特定的极限状态。限状态。24基于性能的抗震设计的目标基于性能的抗震设计的目标根据建筑物的重要性和用途，确定预期根据建筑物的重要性和用途，确定预期的性能目标，由不同的性能目标提出不同的的性能目标，由不同的性能目标提出不同的抗震设防标准，使设计的建筑在未来地震中抗震设防标准，使设计的建筑在未来地震中具备预期功能，从而使建筑物在整个生命期具备预期功能，从而使建筑物在整个生命期内，在遭遇可能发生的地震作用下，总的费内，在遭遇可能发生的地震作用下，总的费用达到最小。用达到最小。25基于性能的地震工程基于性能的地震工程v性能设计是基于性能的地震工程中的一个环性能设计是基于性能的地震工程中的一个环节，基于性能的地震工程包括：节，基于性能的地震工程包括：结构设计（有时还需要试验验证）结构设计（有时还需要试验验证）建造施工建造施工监测维护监测维护以保证结构在不同强度的地震作用下能维以保证结构在不同强度的地震作用下能维持预期的性能水平持预期的性能水平26基于性能的抗震设计包含的内容基于性能的抗震设计包含的内容v地震风险水平的确定地震风险水平的确定v结构性能水平和目标性能的选择结构性能水平和目标性能的选择v场地的确定场地的确定v概念设计、初步设计、最终设计中的可行性概念设计、初步设计、最终设计中的可行性检查、设计方案确定及设计审核、实验验证检查、设计方案确定及设计审核、实验验证等等v结构施工中质量保证和使用过程中的检测维结构施工中质量保证和使用过程中的检测维护护27地震使用分组地震使用分组v我国现行规范将建筑物按重要性等级划分为我国现行规范将建筑物按重要性等级划分为甲、乙、丙、丁四类；甲、乙、丙、丁四类；v根据根据FEMA（368）建议，所有的建筑应该划）建议，所有的建筑应该划分到各自的地震使用分组中，分到各自的地震使用分组中，FEMA将建筑将建筑物划分为物划分为3个地震使用分组（个地震使用分组（SeismicUseGroup）28地震使用分组地震使用分组III:地震使用分组地震使用分组III中所涵盖的建筑为地震后需要尽快恢复设中所涵盖的建筑为地震后需要尽快恢复设施和放置有毒物质的建筑物，包括：施和放置有毒物质的建筑物，包括：1.消防、救援和警署；消防、救援和警署；Fire,rescue,andpolicestations2.医院；医院；Hospitals3.特殊的化学机构，放置紧急救援设施；特殊的化学机构，放置紧急救援设施；medicalfacilitieshavingemergencytreatmentfacilities4.特定的紧急灭火中心；特定的紧急灭火中心；Designatedemergencypreparednesscenters5.特定的紧急手术中心；特定的紧急手术中心；Designatedemergencyoperationcenters6.特定紧急避难所；特定紧急避难所；Designatedemergencyshelters7.能源供应站或为其他地震使用分组设施提供紧急防备的公用能源供应站或为其他地震使用分组设施提供紧急防备的公用设施；设施；Powergeneratingstationsorotherutilitiesrequiredasemergencyback-upfacilitiesforSeismic Use Group IIIfacilities298.紧急车库和紧急飞机库；紧急车库和紧急飞机库；Emergencyvehiclegaragesandemergencyaircrafthangars9.特定的交流中心；特定的交流中心；Designatedcommunicationcenters10.航空控制塔和空中运输控制中心；航空控制塔和空中运输控制中心；Aviationcontroltowersandairtrafficcontrolcenters11.盛放能够导致公共灾害的大量的有毒物质的建筑；盛放能够导致公共灾害的大量的有毒物质的建筑；Structures containingsufficientquantitiesoftoxicorexplosivesubstancesdeemedtobehazardoustothepublic12.为消防提供水压的水控制设施；为消防提供水压的水控制设施；Watertreatmentfacilitiesrequiredtomaintainwaterpressureforfiresuppression.30地震使用分组地震使用分组II:地震使用分组地震使用分组II中包括的建筑物为人员密集或功能重要的建中包括的建筑物为人员密集或功能重要的建筑物，包括：筑物，包括：1.设计容纳设计容纳300人以上的建筑；人以上的建筑；Coveredstructures whoseprimaryoccupancyispublicassemblywithacapacitygreaterthan300persons2.容纳容纳250人以上的教育建筑；人以上的教育建筑；Educationalstructures withacapacitygreaterthan250persons3.容纳超过容纳超过150人的日常护理中心；人的日常护理中心；Daycarecenterswithacapacitygreaterthan150persons4.大于大于50个常住的丧失能力而又未作为地震分组个常住的丧失能力而又未作为地震分组III的医疗设施；的医疗设施；Medicalfacilitieswithgreaterthan50residentincapacitatedpatientsnototherwisedesignatedaSeismic Use Group IIIstructure315.监狱和拘留所；监狱和拘留所；Jailsanddetentionfacilities6.容纳大于容纳大于5000人的所有建筑；人的所有建筑；Allstructures withacapacitygreaterthan5,000persons；7.发电站和其他未在地震分组发电站和其他未在地震分组III中而又需要继续运行的公用设中而又需要继续运行的公用设施；施；PowergeneratingstationsandotherpublicutilityfacilitiesnotincludedinSeismic Use Group IIIandrequiredforcontinuedoperation8.进行饮用水基本消毒处理的水处理设施；进行饮用水基本消毒处理的水处理设施；Watertreatmentfacilitiesrequiredforprimarytreatmentanddisinfectionforpotablewater9.进行废水基本处理的废水处理设施；进行废水基本处理的废水处理设施；Wastewatertreatmentfacilitiesrequiredforprimarytreatment32地震使用分组地震使用分组I:地震使用分组地震使用分组I包含的建筑是不属于地震使包含的建筑是不属于地震使用分组用分组II和地震使用分组和地震使用分组III的建筑的建筑33多种使用功能多种使用功能:建筑物具有多种使用功能时按级别较高的使用建筑物具有多种使用功能时按级别较高的使用功能划分，如果建筑物有多个相互独立的部分组功能划分，如果建筑物有多个相互独立的部分组成，并且组成部分功能不同，可应按相关规定划成，并且组成部分功能不同，可应按相关规定划分地震使用分组，或者如果建筑中独立的组成部分地震使用分组，或者如果建筑中独立的组成部分是用来保证生命安全的部分，那么这部分应和分是用来保证生命安全的部分，那么这部分应和其他更重要的部分一样具有高的地震使用分组其他更重要的部分一样具有高的地震使用分组.34不同地震使用分组的重要性系数不同地震使用分组的重要性系数地震使用分组地震使用分组II1.0II1.25III1.535地震设计类别地震设计类别vFEMA(368)规定：每种建筑均应根据地震使规定：每种建筑均应根据地震使用分组和设计反应谱加速度系数确定其地震用分组和设计反应谱加速度系数确定其地震设计类别，以此确定结构体系、高度和规则设计类别，以此确定结构体系、高度和规则性限值、结构构件的抗震能力、水平作用力性限值、结构构件的抗震能力、水平作用力等等v地震设计类别分为：地震设计类别分为：A,B,C,D,E,F六种类别六种类别36基于短周期反应谱加速度的地震设计类别基于短周期反应谱加速度的地震设计类别SDS值值地震使用类别地震使用类别IIIIIISDS0.167AAA0.167SDS0.33BBC0.33SDS0.5CCD0.5SDS37基于基于1秒周期反应谱加速度的地震设计类别秒周期反应谱加速度的地震设计类别SDS值值地震使用类别地震使用类别IIIIIISDS0.067AAA0.067SDS0.133BBC0.133SDS0.2CCD0.2SDSa Seismic Use Group IandIIstructures locatedonsiteswithmappedmaximum considered earthquake spectralresponseaccelerationat1secondperiod,S1,equaltoorgreaterthan0.75shallbeassignedtoSeismic Design Category EandSeismic Use Group IIIstructures locatedonsuchsitesshallbeassignedtoSeismic DesignCategory F.38建筑监测建筑监测vFEMA（368）规定如下条件下的抗震设计类）规定如下条件下的抗震设计类别为别为D,E,F的建筑需要做建筑监测：的建筑需要做建筑监测：地震使用分组为地震使用分组为II和和III的建筑；的建筑；建筑高度大于建筑高度大于75ft的建筑；的建筑；抗震设计类别为抗震设计类别为E或或F且为抗震使用分组且为抗震使用分组I组中建组中建筑层数大于两层的建筑筑层数大于两层的建筑监测中存在的不足需要报告业主和相关机构。监测中存在的不足需要报告业主和相关机构。39FEMA（368）规定的结构变形和侧移）规定的结构变形和侧移:结构变形和侧移不能超过规定的限值，结构变形和侧移不能超过规定的限值，结构如有明显扭转变形，则结构最大侧移应结构如有明显扭转变形，则结构最大侧移应包含扭转效应。结构所有部件都必须从结构包含扭转效应。结构所有部件都必须从结构整体出发进行设计。整体出发进行设计。40StructureSeismicUseGroupIIIIII非砌体剪力墙或砌体框架剪力非砌体剪力墙或砌体框架剪力墙结构，墙结构，四层楼且具有内四层楼且具有内墙、隔墙、天花板和外墙的结墙、隔墙、天花板和外墙的结构构0.025hsx 0.020hsx0.015hsx砌体悬臂剪力墙结构砌体悬臂剪力墙结构(弯曲型弯曲型)0.010hsx0.010hsx0.010hsx其他的砌体剪力墙结构其他的砌体剪力墙结构0.007hsx0.007hsx0.007hsx砌体剪力墙砌体剪力墙-框架结构框架结构0.013hsx0.013hsx0.013hsx所有其他结构所有其他结构0.020hsx0.020hsx0.020hsx41基于性能的抗震设计研究基于性能的抗震设计研究所应用的抗震性能水准所应用的抗震性能水准v抗震性能抗震性能水准水准是指结构相对于每一个设防地震是指结构相对于每一个设防地震等级所期望达到的抗震性能水准。等级所期望达到的抗震性能水准。根据根据FEMA的资料，可以将建筑物的的资料，可以将建筑物的抗震性能目标划分四抗震性能目标划分四种：种：基本完好基本完好OperationalPerformanceLevel轻微破坏轻微破坏ImmediateOccupancyPerformanceLevel生命安全生命安全LifeSafetyPerformanceLevel不倒塌不倒塌CollapsePreventionPerformanceLevel42TargetBuildingPerformanceLevels基本完好基本完好OperationalPerformanceLevel(1-A)轻微破坏轻微破坏ImmediateOccupancyPerformanceLevel(1-B)生命安全生命安全LifeSafetyPerformanceLevel(3-C)不倒塌不倒塌CollapsePreventionPerformanceLevel(5-E)震害水平震害水平EarthquakeHazardLevel 50%/50year xxx20%/50year xxBSE-1(10%/50year)xBSE-2(2%/50year)X为不可接受区域；为不可接受区域；为基本性能水平；为基本性能水平；、为更高性能目标；为更高性能目标；43破坏控制和结构性能水平破坏控制和结构性能水平结构目标性能结构目标性能不倒塌不倒塌生命安全生命安全轻微破坏轻微破坏基本完好基本完好Level(5-E)Level(3-C)Level(1-B)Level(1-A)整体破坏整体破坏可用可用中等中等轻度轻度轻微轻微大体描述大体描述几乎没有残留刚度几乎没有残留刚度和强度和强度;但承受荷但承受荷载的柱子和墙体仍载的柱子和墙体仍起作用起作用;有大的永有大的永久侧移。一些出口久侧移。一些出口被堵被堵,内隔墙和无内隔墙和无支撑的女儿墙已经支撑的女儿墙已经或开始失效或开始失效,建筑建筑即将倒塌即将倒塌无永久侧移无永久侧移;结构基本保持结构基本保持原有强度和刚原有强度和刚度度;结构构件结构构件与非结构构件与非结构构件有轻微破坏。有轻微破坏。电梯能够重新电梯能够重新启动启动,防火措防火措施得力施得力.所有楼层都有残所有楼层都有残留强度和刚度留强度和刚度;承承受重力荷载的构受重力荷载的构件仍起作用件仍起作用;不发不发生墙体平面外失生墙体平面外失效或女儿墙倒塌效或女儿墙倒塌;有永久侧移。隔有永久侧移。隔墙破坏墙破坏,建筑修复建筑修复费用可能很高费用可能很高几乎没有残留刚度几乎没有残留刚度和强度和强度;但承受荷但承受荷载的柱子和墙体仍载的柱子和墙体仍起作用起作用;有大的永有大的永久侧移。一些出口久侧移。一些出口被堵被堵,内隔墙和无内隔墙和无支撑的女儿墙已经支撑的女儿墙已经或开始失效或开始失效,建筑建筑即将倒塌即将倒塌非结构构非结构构件件大规模破坏大规模破坏无掉落无掉落,但设但设备电器系统破备电器系统破坏坏设备及附属设施设备及附属设施安全安全,但可能因其但可能因其他公用设施损坏他公用设施损坏无法正常运行无法正常运行微小的损坏，能源微小的损坏，能源及其他设施或备用及其他设施或备用设施可用设施可用44预期地震后破坏状态预期地震后破坏状态正常运行正常运行Operational(1-A)：Backuputilityservicesmaintainfunctions;verylittledamage.立即修复立即修复ImmediateOccupancy(1-B)Thebuildingremainssafetooccupy;anyrepairsareminor.生命安全生命安全LifeSafety(3-C)Structureremainsstableandhassignificantreservecapacity;hazardousnonstructuraldamageiscontrolled.不倒塌不倒塌CollapsePrevention(5-E)Thebuildingremainsstanding,butonlybarely;anyotherdamageorlossisacceptable.Target Building Performance Levels and Rangeshigherperformancelesslosslowerperformancemoreloss45现行设计和性能设计一般程序的对比现行设计和性能设计一般程序的对比现行设计方法现行设计方法基于性能的设计基于性能的设计方法方法性能目标性能目标规范给出最低标准规范给出最低标准业主根据需要和业主根据需要和经济条件设定经济条件设定设计及验证设计及验证方法方法采用规范给定的方法采用规范给定的方法设计人员选择适设计人员选择适当的设计方法当的设计方法预期达到的预期达到的性能性能满足规范的要求，但满足规范的要求，但实际能达到的性能并实际能达到的性能并不明确不明确满足目标性能，满足目标性能，性能水平明确性能水平明确46基于性能设计方法的特点基于性能设计方法的特点v对应不同设防水平、不同的结构，提出相应的性能目标，由对应不同设防水平、不同的结构，提出相应的性能目标，由不同的性能目标提出不同的抗震设防标准，采用一定的建筑不同的性能目标提出不同的抗震设防标准，采用一定的建筑材料、施工方法和结构分析手段完成设计，使所设计的建筑材料、施工方法和结构分析手段完成设计，使所设计的建筑物在未来的地震中具备预期的功能，从而使建筑物在整个使物在未来的地震中具备预期的功能，从而使建筑物在整个使用期内，在可能遭遇的地震作用下用期内，在可能遭遇的地震作用下总的费用最少总的费用最少；v提供了社会团体、业主根据自己的需求提供了社会团体、业主根据自己的需求选择结构在相应地震选择结构在相应地震下性能目标下性能目标的机会；的机会；v设计人员设计人员根据所选定的性能目标进行设计根据所选定的性能目标进行设计，使结构在设计地，使结构在设计地震下的响应满足预期的抗震性能目标震下的响应满足预期的抗震性能目标;v基于性能的抗震设计更为基于性能的抗震设计更为直接地满足个人或者社会对建筑物直接地满足个人或者社会对建筑物的要求的要求，即建筑物是否安全可靠，是否满足业主的使用需要，即建筑物是否安全可靠，是否满足业主的使用需要，而不是普通的使用者提出的建筑物可以抵御多强的地震力，而不是普通的使用者提出的建筑物可以抵御多强的地震力，或者变形控制在什么程度或者变形控制在什么程度47性能设计有其优越性性能设计有其优越性v有利于新结构形式的发展有利于新结构形式的发展v有利于新材料的研发有利于新材料的研发v针对建筑个体制定设计、维护、施工方案针对建筑个体制定设计、维护、施工方案,建筑物能建筑物能经济有效运行经济有效运行.v业主能清楚结构所能达到的抗震性能业主能清楚结构所能达到的抗震性能.v从性能设计的特点来看，基于性能的抗震设计是一从性能设计的特点来看，基于性能的抗震设计是一个十分理想的目标，所设计的结构将会更经济、合个十分理想的目标，所设计的结构将会更经济、合理，且对应于不同的设防水准结构的性能是可预知理，且对应于不同的设防水准结构的性能是可预知的。的。48基于性能的抗震设计的主要步骤基于性能的抗震设计的主要步骤根据业主要求和经济条件确定性能目标根据业主要求和经济条件确定性能目标对已设计的结构进行性能评估对已设计的结构进行性能评估根据目标性能进行结构设计根据目标性能进行结构设计满足性能目标满足性能目标YESNO结构达到预期的性能结构达到预期的性能49性能设计有赖于各学科的综合发展性能设计有赖于各学科的综合发展材料力学材料力学结构动力学结构动力学土动力学土动力学地震工程与地震工程与地质学地质学（地震活动（地震活动规律分析规律分析）工程地震学工程地震学（地震危险性（地震危险性分析）分析）性能设计理论性