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黄伟王燕燕
(华南理32大学土木与交通学院，广东广州510641)
嘴耍]基目前建筑结构的抗震防震设计相比以前得到了很大的发展，从刚性设计、廷建设计、控制设计到基于性能的抗震设计。本文要
讲述的分灾模式下的抗震设计，符合基于性能的抗震设计，不仅要考虑结构的初始造价，还要考虑结构在破坏时造成的经济损失，还要尊重业主的要求。本文讲述了分灾模式下抗震设计的主要思想、i 殳i -I-要遵循的基本原则、设计优化模型以及一个基于分灾模式下优化设计例子，并对结果’进彳于分析，提出了自己的建'戍’以供参考。陵镭}i 司]高层建筑；抗震优化设计；分灾模式
从抗震设计方法的发展来看，经过71目11性设计、延性设计和控制设计。由于在进行结构抗震设计时，存在很多不确定性因素，地震作用的不确定性，结构本身的不确定性，这些使得依靠理论设计是不可靠的。对于目前应用普遍的延性设计，核心内容是三水准、两阶段设计。延性设计非常重视概念设计，其中的能力设计原理川依靠相应的延性构
造措施，选择合理的塑形铰机构，使结构达到优化的能蜀肖耗。但是延
性设计所要求的延性结构在目前的技术条件下可能实现，还有就是延性
结构不会倒塌，但是结构的非结构构件的破坏和室内设备破坏的经济损失和震后修复的费用是巨大的。延性设计的这个缺点不符合现在提倡的
基于性能的抗震设计。洗车房
1分灾抗震设计的概念1．1基苯概念
分灾抗震设计既是一种概念，又是一种设计方法。分灾模式下的抗震设计就是，在结构受到地震作用时，使结构发生预先设计好的概率
最大的失效模式，在这种失效模式下，只是某些不重要的构件或是某个
子结构发生破坏，消耗部分地震能量，从而使主体结构所受到的地震作用大大减少。而目这些耗能构件或是耗能子结构破坏后，并不影响主体结构的性能，主体结构仍可l 以单独承担地震作用。并目在这种失效模式下，结构的损失期望值最小。
12结构抗震设计的基本原则
1)结构—体化设计。将结构的主体功能部分和分灾功能部分作为—个整体进行设计，分别确定各自的参数，还要分别考虑非灾害和灾害荷载两种荷载工况。
2)结构可靠度理论的应用。在设计中充分考虑抗震设计中不确定
因素，使结构分灾模式成为结构失效慨率最大、失效损失最小的模式。
3)投资—效益准则。设计时要综合考虑结构的初始造价和结构的修复费用以及结构的损失期望，使得结构在寿命期内的总费用最少。
13分灾抗震设计实例
1)分灾构件：结构中应用的耗能阻尼器支撑和基础隔震支座等都可以看作是分灾构件。这些分灾构件在非灾害荷载作用时，与结构一起工作。在灾害荷载作用下，支撑率先发生塑性变形以消耗部分地震能量，使主体结构的变形保持在弹性范围内，以保证主体结构的安全。
2)分灾子结构：由耗能构件组成，或是由具有一定分灾构造措施组成的子结构。子结构是结构的附属结构，在非灾害荷载作用下，子结构与主体结构—起工作，围护结构的正常工作性能。在灾害作用下，首先子结构利用自己的塑性变形吸收和耗散能量，在子结构破坏后，传到主体结构的地震荷载也就相对少许多，可以保证主体结构的安全。如图(b)表示的两种带缝的耗能剪力墙，就是耗能子结构，把这种体系称为
双重抗震结构体系。
礼品包装盒制作3)分灾构造措施：有时，只在结构中利用某种构造措施进行分灾减震。其作用机理同分灾构件和分灾子结构一样。如美洲银行大楼，其中联结四个小筒的连系梁属于典型的分灾构造措施，见图(C )。还有如图(d)所示的钢框架偏心支撑结构体系，在地震作用下，可以使非弹性变形首先发生在耗能梁段上，改变了整个结构的受力性能和传力途
径，有利地保护了主体结构
2分灾结构抗震优化设计算例热电偶校验装置
选取—个算例，用SA P2000分析软件进行分析计算。算例为一个
162面碎丽)
16层的钢框架结构，跨度为6x6m ，层高为3．6m ，结构为8度设防烈
度，f|类场地，设计地震分组为第一组。算例只取其中一榀进行计算，不考虑框架平面外失稳。考虑屋面、楼面恒载为4K N ／m 2，活载为
2K N ／m 20钢材均采用Q 235钢。构件的基本尺寸见下表1
袭1基本截面尺寸
屡数
中枉
迎拄
梁
支雄
1～4
H 70。×050×10X
1-1600×300×l O ×16】{400×2∞×10×
H 350×200X 10×
20
5,v8
瑚00X 300×10×
H 4∞×400×l o ×1611350×200×10×
1t 350×200x 10×
16
kv7
16
16
9～12H 50。×250×10×
船50×350×l O ×16H 3∞×250×10×H 300×250×8×
20
13～16
H 350×350×l o ×
鼢∞×300×l O ×16
m o o ×250×10×
H 300×250×8×
t 6
14
齿诺洗牙笔
12
计算分析方法采用时程分析法，地震波选用EL C e nt ro 地震波，去计算波长为0．02s ，持续时间为20s ，最大峰值加速度a 。=4m ／s20
本计算算例开始对没有加耗能支撑的框架进行计算分析，得出框架的内力与位移数据。然后在加上耗能支撑进行计算分析，得出框架的内力和位移数据j 把这两组数据进行比较分析。
通过计算，结构的截面和内力都满足要求。在小震作用下层间位移角者酬、于1／550，满足层间位移角限值要求。这里只提取分析了层间位移，计算数据缔十四．下图表：
mmbbs由得出的数据进行分析可以得出以下结论：带耗能支撑的耗能分灾设计的结构位移，比不带耗能支撑的普通设计的结构位移要小很多。这主要是应为结构在遭受地震作用是，耗能支撑率先吸收和耗散部分地
震能量。待支撑破坏后，传给主体结构的地震能量就削减很多，结构所
受的地震作用就少，结构的响应减弱，于是结构的位移就减少。简单地说，就是通过耗能分灾，增加了整个结构体系的等效振型阻尼比，使结
构体系承受的地震作用大大减：!>，结构的响应和位移就减少。
3结论
分灾抗震设计既是一种概念，也是一种设计方法。在地震作用高度不确定或是需要提高工程的抗震性能时，分灾设计为工程师提供了一
种可以选用的谢斗理念，可以帮助工程师提出创新的结构体系。分灾设
计提高了结构体系的抗震可靠性，简化了抗震分析。而且，分灾抗震设计符合基于性能的抗震设计，符合投资—效益准则，分灾抗震设计概念会给^~
类防灾减灾工程带来效益。
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