建筑结构基于位移的抗震设计研究

建筑结构基于位移的抗震设计研究
摘要：基于位移的建筑结构抗震设计需要改进传统设计理念中存在的问题，观察结构位移的原因。

本文分析了变形能力与地震作用的关系，建筑结构构件的延性及其保证因素，以帮助改进结构设计中需要改进的部分，进一步提高建筑结构的抗震能力。

关键词：建筑结构；位移；抗震设计
引言
我国许多地区地震频发，人们为了保护自己的生命财产安全，更注重建筑结构的抗震能力，随着人们观念的转变，建筑师也更注重建筑结构基于位移的抗震设计。

这种基于位移的抗震设计方法对设计人员提出了更高的要求，即评价建筑物在地震作用下可能的行为响应。

基于位移的抗震设计有很多优点，最重要的是能够在设计中正确快速地识别不安全因素，同时也提出了一些解决问题的方法，使建筑结构更加安全经济。

1、变形能力与地震作用的关系
从能量响应的角度看，建筑结构在地震作用下会吸收一定的能量。

如果结构构件所能抵抗和耗散的能量大于所吸收的能量，结构就不会损坏或倒塌。

另一方面，如果结构构件所能抵抗和耗散的能量小于它们所吸收的能量，则结构可能会断裂或倒塌。

因此，应进行结构抗震设计，使结构构件具有更大的耗能能力。

结构构件的变形能力越大，其耗能能力越大，地震效应越小[1]。

2、构件的延性及其保证因素
如果建筑物结构的变形值不作为变形能力的基本要求，当结构需要轻微损坏或不需要损坏时，其变形值应按一定比例减少其变形控制值，而不是倒塌。

但根据结构吸收能量相等的原则，其综合抗震能力应保持不变。

据此可以得到结构抗力增加与结构变形控制值减少的比值，即结构地震作用(内力)改善系数。

这意味着在建筑结构抗震设计中，可以利用地震效应的调整系数来达到不同的变形性能要求[2]。

3、基于位移的建筑结构抗震设计方法
建筑结构抗震设计需要考虑建筑抗震设计目标、性能水平和地震等级,基于性能的抗震设计目标应考虑建筑的特点,结构,功能和投资的重要性,以及在地震发生后损失和恢复重建的可能性，还需要考虑建筑潜在的历史或文化价值,社会效益和建筑的承受能力,以及许多其他因素。

我国抗震标准指标实际上是:小地震不坏，中地震可以修复，大地震不倒。

作为位移设计理论的重要组成部分，基于位移的抗震设计方法尤为重要。

为了有效地将其应用于实践，许多学者对此进行了思考。

然而，没有统一的认识。

但从他们的总结，我们可以知道位移设计思想可以通过两种方式应用到实际设计中：
一是传统的基于力的设计方法。

基于地震作用的强度设计应在变形检测前进行。

然而，目前的设计方法与设计方法有许多不同之处，主要区别在于结构的位移水平需要明确量化。

在多地震的情况下，需要验证结构的位移情况，即结构的功能。

如果在施工过程中，结构的初始投资要考虑到结构的目标位移水平，同时运用可靠性理论和优化理论来确定和计算，可能会同时遇到未来的地震损失。

该
方法作为一种传统的设计方法，得到了广泛的应用[3]。

其次，基于直接位移的抗震设计。

本设计方法的结构位移指标要求结构位移。

这种方法与传统的设计方法有很大的不同。

与传统的设计方法相比，这种设计方
法从根本上改变了设计过程。

作为一种以目标位移为设计变量的方法，设计思想
可以根据不同的位移要求考虑建筑结构的适用性和安全性。

这种设计方法在设计
的位移,可以了解结构的有效期内,在此基础上要了解具体的刚度,要理解结构的基
底剪力。

然而,这种方法不同于传统设计方法,研究工作量巨大,目前,这种方法仍处
于初始阶段,还处于研究阶段。

第三是建筑结构隔震设计，现在,建筑结构和影响隔离通常用于抗震设计,这
是为了有效改善地震位移的特点和耗散结构的组件和系统问题,在建筑抗震设计可
以交错,地面运动,以确保共振,并防止其破坏,但也在一定程度上,减少了对一些地震
和风振振动的影响。

隔离对抗地震设计具有重要性,人们会设置隔离层建筑基础和
上层建筑之间的住房和基础,地面运动能量转移,隔离层将扮演一个角色。

如果地
震了,有隔离层的存在地震响应将减少,建筑将会有一些建筑只有轻微的运动或变形,在一定程度上保证施工的安全。

同时我们需要一些高能组件安装在建筑内,而
这些高能组件能够消耗一定能量,这种方法也可以实现一定的保护建筑[4]。

4、建筑结构的地震风险分析与反应
4.1地震风险分析
为了有效地描述地震灾害，最常用的方法是加速度响应谱法。

但该方法也有
一定的局限性，即当反应周期超过3.0s时，反应谱的准确度不是很高。

因此，为
了准确了解地震的危险程度，要仔细检查场地，使建筑结构能够了解地震的特点，需要很长时间。

假设:根据建筑的响应判断其为挠性或近似弹性，需要在正常使用模态分析的基础上建立完整的评价标准;根据建筑物的非弹性响应，需要根据倒塌的非线性时程分析来完成评价标准。

因此，在设计相关建筑结构时需要了解以下
信息:
首先，对于振型，它对建筑结构的地震反应有很大的影响，不仅提现振型对
地震的响应，还关系到建筑的地震稳定性，但振型也存在一定的不确定性。

其次，提出了施工现场的响应谱。

首先要充分了解施工现场的结构环境，然后根据试验
数据设计响应谱。

第三，为了实现高要求的施工，结构工程师必须科学、严格地
选择结构同高度的阻尼水平。

第四，对于平均谱解的确定，最小谱解应尽可能大，最大谱解应尽可能小。

第五，对于源效应，由于其不确定性，在研究长周期谱解
时应尽量避免源效应的干扰[5]。

4.2建筑结构响应
一般来说,如果建筑设计是基于软土地层,有一个深和坚实的基础,建筑结构相
应则会不同。

也就是说,当基础的运动发生变化时,由于基础的深度,它需要知道什
么是在建筑物的抗震设计更正确。

这也被称为地震动力，与地震危险性评估预测
的自由地震动有很大不同。

在建筑结构研究中，基础液化的可能性也可以用来了
解边坡稳定性等地震地质灾害。

为了确定有效地震地震动，有必要考虑建筑物的
位置，在此基础上，还要了解其地质特征的位置，以及其震源区和震源区地震危
险性。

通过分析，我们可以得到一个风险响应谱，不同时期的线性水平谱和不同
加速度谱的风险谱都有一定的响应，也可以知道建筑物的地震风险。

4.3基于位移的抗震设计思想的应用
虽然基于位移的抗震设计方法还不成熟，但基于位移的抗震设计思想得到了
广泛的应用。

虽然传统的基于力的设计方法仍有许多不足之处，但它与目前的抗
震设计方法比较接近，而且仍基于目前的抗震设计方法，并进行了许多结构位移计算校核。

例如，现有的抗震设计方法只能在小地震作用下进行校核，位移抗震设计只能在中强地震作用下进行校核。

在中强地震作用下，将结构位移描述为一个参数。

结束语
建筑结构的抗震等级与变形能力有关，但仍没有明显的定量关系，尤其是与构件的变形能力没有直接关系。

为了实现结构变形能力的量化，降低地震效应，并在设计中付诸实践，还有很多基础工作要做。

参考文献
[1]肖振龙, 周超, 倪禄. 建筑结构基于位移的抗震设计研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2016.
[2]梁兴文, 邓明科, 李晓文,等. 钢筋混凝土高层建筑结构基于位移的抗震设计方法研究[J]. 建筑结构, 2006(7):15-20.
[3]姜锐. 建筑结构基于位移的抗震设计方法研究[J]. 太原科技大学学报, 2005, 26(2):153-156.
[4]史庆轩, 王秋维, 雷健. 型钢混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法研究[J]. 建筑结构, 2009(7):66-70.
[5]阎韩生, 辛力. 基于位移的抗震设计中结构方案选取研究[J]. 西北工业大学学报, 2008, 26(1):121-127.。