结构抗震性能的研究

结构抗震性能的研究

王璐

王璐

哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江哈尔滨150000

【摘要】目前，结构抗震性能的研究的理论及途径还不是很完善，本论文通过搜集大量资料进行讨论与分析，总结出一些有效的抗震途径及抗震研究的发展方向

【关键词】主动抗震；被动抗震；结构监测；抗震理论；钢结构抗震

引言

从2000年以后的50-100年内是地震的频发活动期，所以结构的抗震性能是结构研究关注的热点。同时，由胡贤等18位专家提出的居民安全问题受到政府的高度重视。各省市都在开展居民工程的安全的调研，对于既有的结构，要建立合理的评估和加固方法，对于待建结构，应发展新方法减少灾害的影响，包括减震，隔震、控制等。

一、目前结构抗震存在的问题

我国经济正处于高速发展时期，大规模的城市基础设施建设正在进行，高层结构也不断涌现。这些经济发达城市与地区大都处于抗震设防地区，高层建筑对区域经济、国家的政治、都有着重要影响，所以在保证这些结构适用性的前提下，必须强调强震作用下结构的安全性，结构设计应采取严密的结构计算，精细的结构分析及严格的构造措施。

目前抗震研究存在一些问题，首先，由于地震的随机性、不确定性、使得模拟结构实际受力情况具有一定难度；其次，考虑到材料的不均匀性，也很难准确计算地震效应对结构的影响。

二、结构抗震思想和途径

在提高结构的抗震性方面，结构的健康监测是个不错的途选择径，美国在结构健康监测的研究中投入大量的人力物力，基本原理就是将新型传感器植入土木等结构中，以期对建筑物的健康状况做出评估。通过对结构的健康检测来了解结构的损伤，从而补强，能很好的监控结构的工作性能。

抗震预防途径主要有两种：主动抗震，设置主动抗震装置来抗震，工作效果比较明显，但耗资大；被动抗震，包括新材料的研究，可以减小地震响应，提高材料的抗震能力，连接形式不同的构造达到耗能的目的，正如提到的钢结构里面的狗骨式连接和一般半刚性连接的连接形式，结构体系的合理布置，通过不同耗能部件的布置，达到整体的合理耗能，设置阻尼装置和隔震垫来耗能减震。

要使结构能有效的抵抗地震，可以通过以下途径实现：

1.研制新型轻质高强材料，从根本上改变建筑物在地震作用的影响下结构受力情况。

2.改进计算模型，使计算结果与实测情况更吻合。从底部剪力法—振型分解法—直接动力法。历史上一些工程结构建造时的抗震思想和理论内没有现在成熟，导致这些结构存在不同程度的抗震缺陷。可望打破以前基于承载力的结构抗震理论的框架和设计程序，基于性能的抗震设计。

三、抗震发展方向与钢结构抗震

目前，结构的被动抗震会越来越多的朝软抗即主动抗震法发展。因为目前这种硬碰硬的抗震方法毕竟存在着太多不足之处。从研究方向来看，将来建筑抗震的研究可能会有以下大趋势：

1新型结构体系的研究，涉及新体系、新材料；

2结构监测的研究，需要用到传感、诊断和加固等技术；

3结构控制研究，主动控制目前不太多讨论，但是被动控制讨论的很多，减震隔震研究也很多，半主动控制会更多，磁流变阻尼器等。

基于性能的抗震设计理论是刚掀起的一种新的设计方法，它比传统的理论有些优势，应该是一个好的发展方向。基于性能方面的研究，新型材料的研究，多层次设防的研究等理论方面的研究在目前阶段似乎显得更为重要。这主要是因为：第一，作为抗震设计所必需的抗震参数，其可信度距离人们的需要还有一定差距；第二，很多材料和构件在地震当中的变化情况还很不清楚；第三，究竟还有哪些地震本身的参数应当作为结构抗震设计应当参考的依据。

钢结构的抗震性能研究与抗震设计方法的研究应该是结构抗震领域的一个重要研究方向。钢结构抗震研究可以概括为几个方面：首先是合理的结构体系的选择与布置，框架-支撑结构体系等双重抗侧力结构体系是适合强烈地震区域的抗震结构体系，我国金贸大厦、北京工商银行总行等建筑采用这种抗侧结构体系。其次是合理的钢结构节点设计，在美国北岭地震和日本的大阪地震中许多钢结构出现节点脆性破坏。现已提出狗骨式连接、梁的悬臂拼接、半刚性节点等新型连接方式的研究。研究具有良好的延性和耗能能力的节点是实现钢结构良好延性与耗能的保证。最后，合理的钢结构抗震设计方法，目前我国钢结构设计规范、建筑抗震设计规范等对钢结构设计采用小震下的弹性设计，其设计方法不能充分体现钢结构体系较好的延性与耗能。另外，钢结构尤其是高层钢结构在地震荷载或循环荷载作用下的性能即钢结构的动力性能、钢结构在地震作用下的屈服机制等都应该是钢结构抗震研究的重点。

四、总结

由于目前抗震设计中有一些未解决的问题，使得其实针对性并不强，所以强调计算的准确性意义并不大。再一方面，加强地震基础学科的研究，建立更可信的关于地震参数的获得途径，对于促进结构抗震设计非常重要，因为他涉及到抗震设计的工作平台是否可靠。

经过近百年的抗震设计经验的积累，结构设计中常用的计算方法、分析手段及设计方法取得了一定成绩，但还没达到科学严密的程度。研究与发展更为先进的计算方法与分析方法、建立高层建筑在大震作用下的性能评估方法，发展精确的结构抗震性能指标，考虑结构的整体性能及结构大震下的损伤，制定合理有效的结构破坏准则，为高层建筑结构设计提供更为科学严密的依据。

作者简介：王璐，1985年出生，现为哈尔滨铁道职业技术学院教师，讲师。