现代抗震设计方法

内容简介

《现代抗震设计方法》由中国建筑工业出版社出版。

尽管钢桥的地震破坏程度比混凝土桥梁轻微，但地震灾害表明，钢结构在强震荷载作用下有可能发生钢板局部失稳、超低周疲劳开裂等形式的地震损伤，建立考虑结构损伤的钢桥抗震设计方法十分必要。迄今为止，我国对这类结构的地震损伤机理以及抗震设计方法缺乏研究，在实际工程中多采用较为保守的弹性设计方法，而这种设计方法一方面不经济，另一方面由于对钢桥地震破坏机理缺乏认识，当桥梁遭受到超过预期强度的地震作用时容易发生致命性的倒塌破坏。 本项目以建立考虑结构损伤的钢桥抗震设计方法为研究目的，根据立项的研究计划，对钢桥在强地震作用下的结构损伤特征、计算方法以及计算模型、滞回本构模型、超低周疲劳损伤特性等方面进行理论和实验研究，通过四年的研究主要取得了以下几方面的成果： 1）系统研究了考虑结构参数和多方向地震作用的钢桥墩地震破坏区域长度及其基本特征，为合理的有限元计算模型提供了建模依据； 2）以钢拱桥为对象，研究了复杂地震荷载下的结构损伤特性； 3）对双曲面滞回本构模型进行了再修正，并以ABAQUS为平台实现了用双曲面模型的钢桥结构动力地震反应计算； 4）标定了我国钢桥中最常用的钢材Q345qC双曲面模型材料参数； 5）利用双曲面模型的修正经验，对钢筋MP模型中长期存在的不合理小幅循环履历问题提出了修正方法，根本上解决了小幅循环下的不合理履历问题；进一步利用MP模型提出了钢结构阻尼元件在双向地震作用下的简化计算模型； 6）对钢材的母材、焊接接头、锈蚀钢材的超低周疲劳性能进行了试验研究和分析； 7）研究了高强度钢材的疲劳性能，提出了疲劳裂纹扩展参数； 8）通过对研究成果的整理和提炼，最终编著了《钢桥抗震设计》一书。 整个研究工作发表18篇学术期刊论文，其中SCI收录5篇，EI收录13篇。会议论文7篇（其中4篇为国际会议论文）。参加国际、国内学术会议14人次。申请专利一项。培养已毕业的博士研究生3人，硕士研究生4人。 本项目研究基本上奠定了建立钢桥抗震设计方法的基础，在下一步研究中以此为基础通过开发考虑钢板局部变形影响的简化计算模型，提出以性能为目标的验算方法，建立钢桥抗震设计体系。 2100433B

《建筑抗震设计规范》采用二阶段设计方法实现上述三个水准的设防要求：

第—阶段设计是（小震不坏）按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形。具体的说是在方案布置符合抗震设计原则的前提下，以众值烈度（小震）下的地震作用值作为设防指标，假定结构和构件处于弹性工作状态，计算结构的地震作用效应（内力和变形），验算结构构件抗震承载力，并采取必要的抗震措施。这样既满足了在第—水准下具有必要的承载力（小震不坏），同时又满足了第二水准的设防要求（损坏可修）。另外，对于框架结构和框架——剪力墙结构等较柔的结构，还要验算众值烈度下的弹性间层位移，以控制其侧向变形在小震作用下不致过大。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。

第二阶段设计是（中震可修）弹塑性变形验算，对特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构，除进行第一阶段设计外，还要按大震作用时进行薄弱部位的弹塑性层间变形验算和采取相应的构造措施，实现第三水准（大震不倒）的设防要求。首先是要根据实际设计截面寻找结构的薄弱层或薄弱部位（层间位移较大的楼层或首先屈服的部位），然后计算和控制其在大震作用下的弹塑性层间位移，并采取提高结构变形能力的构造措施，达到大震不倒的目的。

（其中，上面提到的小震、基本烈度、大震之间的大致关系为：小震比基本烈度低1.55度；大震比基本烈度高1度左右。）