剪力墙直接基于位移的抗震设计

基于性能的设 计方法 分为 ： 于能力 谱法 、 于延 性控 制方 基 基 法和直接基于位移 法。本文将 重点 介绍 剪力墙 直接基 于位 移 的 抗震设计 方法 ， 而另 外两 种方 法 已有 大量 的研究 文献 ， 在本 文 中
将不再进 行介绍。
构在地震 中不倒塌或不严重破坏 的抗震理念 ， 已不 能满足 现在社 ４ 剪 力墙直 接基 于位 移的 抗震设 计
第３ ８卷 第 １ ０期 ２０ １２ 年 ４ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＡＲＣ Ｔ Ｔ Ｅ ＸＩ ＨＩ ＥＣ ＵＲ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ． ０ １３ １
Ａｐ ． ２ １ ｒ ０２
・４３ ・
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ １ —０ ３ ０ １０ —８ ５ ２ １ ） ００ ４ － ２
最大位移时的等效刚度 可 由单 自由度的振动周期 方程求 力计算原结构的水 平地震 作用 即效应 。现给 出一般 的计算 步骤
如下 ：
这种背景下 ， 美国和 日本的学者们提 出了一种基 于性 能 的新 的抗 得 ， 最大位移反应时 的设计基底剪力 ＝Ｋｆ ， 而可 由基底剪 ｅ 从 ｒ ｕ
接基于位移的抗震设计方法并作 了具体 阐述 ， 为设计人员提供 了一定 的指导。 关键词 ： 力墙 ， 剪 抗震设计 ， 地震设防水准 ， 位移
中图分类号 ：Ｕ ９ ． Ｔ ３ ８２ 文献标识码 ： Ａ
应用 。
０ 引言
２ ０世纪 ９ ０年代 ， 通过对一 些发 达 国家的大城 市 中发 生地震 时所 造成的破坏的研究表 明 ， 由于结构 的破 坏程度过 大所 引起 的 直接和间接经济损失十分 巨大。如 １９ ９ ５年 在 １本发 生 的阪神大 ３ 地震 ， 造成 的经济损失 高达 ９ ０亿 美元 。原来 的仅仅 保证 建筑结 ６ 会对抗震 的要求 ， 因此 人们 需要具备更先 进 的抗 震设计 理念 。在 震设计思想 。
超越概率地震发 生时 ， 结构 期望 的最大 破坏程 度 ， 即性 能 目标 也
∑ｍ
４ 计算等效单 自由度体系 的等效质量可 由式 （ ） ： ） ２得
是抗震设 防水准 与 结 构 性能 水 准 的 组合 。Ｆ Ｍ ２３和 ＳＡ Ｃ Ｅ Ａ７ ＥＯ Ｖｓ ｎ２ ０ ｉｏ ０ ０所建议 的结构性 能水 准大致相 同 ， ｉ 其性 能 目标 可 以分
剪 力 墙 直 接 基 于 位 移 的 抗 震 设 计
刘清 山 窦 勇 王英俊
（ 河南大学土木建筑学院 ， 河南 开封 ４５０ ７ ０４）
摘
要： 结合 国内外 地震设防水准和结构抗震性能 目标 ， 对基于性能 的抗 震设计理论进 行 了分析介 绍 ， 而提 出了一种 剪力墙直 进
４５ ７ ｌ ４ ２４ ５ ２ ７ ６
图 １ 位 移 反应 谮
表 ２ 美国的抗震设防水准
地 震作 用水平 ＦＭ Ｅ Ａ方案 Ｓ Ａ Ｃ方案 ＥＯ
２ 确 定 目标位移。根据 地震设 防水准 、 ） 建筑物 的重要性和预
常遇地震
偶遇地 震
５ Ｏ年超越概率／ ％ 重现期／ 年 年超越概 率／ ％ 重现期／ 年 ５ ０ ７ ２ ３ Ｏ年 ５ Ｏ ４ ３
稀遇地震
罕遇地 震
１ ０
２
４５ ７
２４ ５ ７
５ Ｏ年
１０芷 ０
１ Ｏ
１ Ｏ
７ ２ ４５ ７ ９０ ７
２ 性 能 目标
结构 的抗震性 能 目标 （ ｅ ｏｍ ｎｅｏｊ ｔ ｅ ） ｐ ｒ ｒ ａｃ ｂ ｃｉ ｓ 是指 在 一定 的 ｆ ｅ ｖ
∑ｍ ２
ｕ ｄ＝ｕ ＝ Ｌ （） １
（） ２
５ 由位移延性需求 和结构 的类别 ， 式（ ） 式 （ ） ： ） 按 ３ ， ４得
Ｔ ｆ＝２ ｒ ｅ ￣
３ 基 于性 能 的抗震 设计 方 法
基于性能 的抗震设 计 理论 的提 出彻底 打破 了传统 的单 一结 构抗震设 防 目标 的设计 理念 ， 其强调 多级设 防 目标且 由于考虑 了
√
㈩
（） ４
＝ ＋＾
其 中， 为粘滞阻 尼 比， 混凝 土结 构可取 为 ０ ０ （ ｓ ．５ ｈ为滞 回 ｙ
与力一位 移模 型有 关。 业主 的具体要求 ， 因此基于性能 的设计 更具有个 性化 。基 于性 能 曲阻尼 比， ６ 根据地震 的设防水准 、 ） 等效 阻尼 比 和 目标位移 Ｕ ， 由位 的抗震设计理论从 提 出到现 在 已被 工程 界逐渐 的重 视并 且推 广
为“ 本 性 能 目标 ” 重 要 性能 目标 ” 特别 性 能 目标 ” 我 国 基 “ 和“ ，
∑／ Ｔ ｔ ｉ
＝
Ｇ ０ １・０ ０建筑抗震设计规 范 规定 了非性 能设计时 的抗震 Ｂ５０ ２ １ １ 设防 目标 （ 即性能 目标 ） 一般可简单 地表述 为“ ， 小震不 坏 ， 中震 可 修， 大震不倒” 同时， ； 提出了具有我国特色的性能设计的性能 目标。
１ 地 震设 防水 准
地震设防水准也 即地震风险水平 ， 是未来可能作用于建筑场地 的地震作用的大小。表 １ 表 ２分别给 出了我 国抗 震规 范 Ｇ ０ １— ， Ｂ５０ １ ２ ０ …和美 国的联邦 紧急救援署 （ Ｅ 及加州结构工程 师协 ０１ Ｆ ＭＡ） 会 （ Ｅ Ｏ ）３ 建议 的抗 震设 防水 准。 Ｓ Ａ Ｃ ｔ所 ］
表 １ 我国抗震规范采用的地震设 防水准
地震设防水准 多遇烈度地震
设防烈度地震 罕遇烈度地震
１ 建 立位 移反应 谱。 由地震 加速度 时程 建立具 有不 同阻尼 ） 比 的设计位移反应谱 ， 见图 １ 。
５ ０年超越概，／ｏ ＿ｑ ６ ． ３２
１ ０ ２ ３ —
重现期／ 年 ５ ０
２ ０ ２５ ２ ５ ０年 ５ ０
期的性 能极 限状 态限值 等 ， 定建筑 结构各层 的 目 位Байду номын сангаас ， 确 标 进 而得到 目标侧移曲线 。
３ 计算等效单 自由度体系的 目标位 移 ／ 。根据第 ２ 步所定 ） ／ ， ） 的目标侧移曲线 ， 由式 （ ） １ 计算等效单 自由度 体系 的等效 位移 ， 也 即 目标位移 ／ ＝／ ／ ／ ， ， ｄ 。