midas Building 性能设计手册.doc
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1、midas Building 性能设计手册目 录1.规范背景1(1)性能设计的核心理念1(2)规范中的基本性能要求1a.小震不坏、中震可修、大震不倒1b.强柱弱梁、强墙肢弱连梁1c.强剪弱弯1(3)规范中的性能设计方法1a.需要做性能设计的工程项目1b.抗规的性能设计方法2c.高规的性能设计方法3d.高规和抗规的性能目标对比5e.材料强度设计值、标准值、极限值62.性能设计流程8(1)设计流程8(2)程序流程8(3)验算用内力和变形数据8a.选择抗规时8b.选择高规时9(4)性能设计注意事项93.操作说明10(1)整体参数设置10a.选择“抗规”选项时10b.选择“高规”选项时11(2)具体构
2、件控制13a.在整体控制中选择“抗规”时13b.在整体控制中选择“高规”时14(3)查看性能设计结果15a.图形结果15b.文本结果16c.表格结果171. 规范背景(1) 性能设计的核心理念对不同地震动、不同构件、同一构件的不同内力指定不同的性能目标(或性能水准)进行设计,保证结构在地震作用下的安全性能(承载力、继续承载的能力)和使用性能。(2) 规范中的基本性能要求a. 小震不坏、中震可修、大震不倒对不同地震动作用下的结构整体提出不同的性能要求,保证在不同地震动作用下结构整体的安全和正常使用,规范通过两阶段设计方法实现该性能目标。 第一阶段设计:通过小震作用下的承载力和变形计算、以及抗震措
3、施满足小震不坏、中震可修的性能要求 第二阶段设计:通过弹塑形变形验算满足大震不倒的性能要求。b. 强柱弱梁、强墙肢弱连梁对不同构件提出的不同性能要求,通过次要构件的损伤和破坏耗能,保证关键构件的安全,规范通过强柱弱梁系数(或墙肢弱连梁系数)或动力弹塑形分析验算。 强柱弱梁系数(或墙肢弱连梁系数):抗规6.2.2要求一级框架结构和9度一级框架为1.2,其它低等级为1.1(抗规6.2.2条文说明)。 弹塑形分析:通过动力弹塑形分析确认构件的出铰顺序,要求连梁要快于墙肢,框架梁要快于框架柱出铰。c. 强剪弱弯对同一构件的不同内力提出的不同性能要求,通过弯曲的损伤和破坏耗能,保证构件剪切安全,规范通过
4、截面剪压比、强剪弱弯系数或动力弹塑形分析验算。 最小剪压比要求 强剪弱弯系数:抗规6.2.4要求一级框架结构和9度一级框架的框架梁、连梁为1.1,其它低等级可取1.0(条文说明);抗规6.2.5要求一级框架结构和9度一级框架的框架柱和框支柱为1.2,其它低等级可取1.0(条文说明);抗规6.2.8要求9度一级剪力墙为1.1,其它低等级可取1.0(条文说明); 弹塑形分析:通过动力弹塑形分析确认同一构件的不同铰类型出现顺序,要求弯矩铰要快于剪力铰出现。(3) 规范中的性能设计方法抗规和高规要求的性能设计是比上述基本性能要求更严格的、更具体化的设计。a. 需要做性能设计的工程项目 超限工程高度超限
5、、规则性超限及其它规范要求项目超限时,因为目前对超限工程的理论和实践经验不充足,需要对这些工程进行更严格的设计。 使用上有特殊要求的工程核设施、特殊化学物品或贵重物品储藏设施等有必要做更严格设计的工程。 使用业主有特殊要求的工程b. 抗规的性能设计方法抗规3.10和抗规附录M将性能目标分为1、2、3、4个等级,并给出了性能化设计的方法。下表是抗规附录M中提供的各性能目标的承载力计算方法和变形目标控制值。性能要求地震作用破坏描述(承重构件)承载力计算公式(S R/RE)及说明变形参考值G、E、RESR内力调整系数备注性能1小震完好考虑包含风荷载设计值考虑常规设计远 ue中震完好考虑不包含风荷载设
6、计值考虑M.1.2-1ue性能2小震完好考虑包含风荷载设计值考虑常规设计远ue大震轻中等破坏考虑不包含风荷载极限值不考虑M.1.2-4 2ue,有轻微塑性变形性能3小震完好考虑包含风荷载设计值考虑常规设计明显 ue中震轻微损坏不考虑不包含风荷载标准值不考虑M.1.2-32 ue大震中等破坏不考虑不包含风荷载极限值不考虑M.1.2-4超过极值后降低少于5%4 ue,有明显塑性变形性能4小震完好考虑包含风荷载设计值考虑常规设计 ue中震轻中等破坏不考虑不包含风荷载极限值不考虑M.1.2-43 ue大震不严重破坏不考虑不包含风荷载极限值不考虑M.1.2-4超过极值后降低少于10%=0.9 up ue
7、、up:分别为弹性位移角限值和弹塑性位移角限值 远小于、明显小于、略大于弹性位移限值的标准需由用户自行决定,程序建议“远小于”的标准取小于弹性位移限值的80%,“明显小于”的标准取小于弹性位移限值的90%,“略大于”的标准取大于弹性位移限值的110%。 承载力计算公式如下 (M.1.2-1) (M.1.2-2) (M.1.2-3) (M.1.2-4)G、E、RE :分别为重力荷载分项系数、地震作用分项系数、承载力抗震调整系数;SGE、SEK:分别为重力荷载代表值的效应和地震作用标准值的效应I2 :表示设防地震动,隔震结构包含水平向减震影响;I :表示设防烈度地震动或罕遇地震动,隔震结构包含水平
8、向减震影响;:按非抗震性能设计考虑抗震等级的地震效应调整系数;:考虑部分次要构件进入塑性的刚度降低或消能减震结构附加的阻尼影响。 性能1属于“小震不坏、中震不坏、大震不坏”;性能2属于“小震不坏、中震不坏、大震可修”;性能3属于“小震不坏、中震小修、大震不倒”;性能4属于“小震不坏、中震可修、大震不倒”。性能4接近于规范的基本性能设计要求,但大震变形参考值要更严格一些。 性能2的中震设计相当于过去的“中震弹性”设计,性能3的中震设计相当于过去的“中震不屈服”设计。 中震和大震均不考虑风荷载c. 高规的性能设计方法新高规3.11.1条将性能目标分为A、B、C、D,并给出了各性能目标在各地震动(小
9、震、中震、大震)作用下的性能水准要求,性能水准分为1、2、3、4、5个等级。123 性能目标 性能 水准地震水准ABCD小震1111中震1234大震2345 新高规3.11.3条中对关键构件、普通竖向构件、耗能构件、大跨度结构和水平长悬臂结构中的关键构件的各内力成分给出了计算公式(见下表)。性能目标要求地震作用构件性能水准要求普通结构中的关键构件普通竖向构件耗能构件轴力弯矩剪力轴力弯矩剪力轴力弯矩剪力目标A小震1常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计中震13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.
10、3-13.11.3-13.11.3-1大震23.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-23.11.3-23.11.3-1目标B小震1常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计中震23.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-13.11.3-23.11.3-23.11.3-1大震33.11.3-23.11.3-23.11.3-13.11.3-23.11.3-23.11.3-13.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-2目标C小震1常规
11、设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计中震33.11.3-23.11.3-23.11.3-13.11.3-23.11.3-23.11.3-13.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-2大震43.11.3-23.11.3-23.11.3-23.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-4、53.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-4、5目标D小震1常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计常规设计中震43.11.3-23.11.3-23.11.3-23.1
12、1.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-4、53.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-4、5大震53.11.3-23.11.3-23.11.3-23.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-4、53.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-3(a)3.11.3-4、5性能要求地震作用构件一般水准要求大跨度结构和水平长悬臂结构中的关键构件轴力弯矩剪力目标A小震常规设计常规设计常规设计常规设计中震13.11.3-13.11.3-13.11.3-1大震23.11.3-13.11
13、.3-13.11.3-1目标B小震常规设计常规设计常规设计常规设计中震23.11.3-13.11.3-13.11.3-1大震33.11.3-3(b)3.11.3-3(b)3.11.3-1目标C小震常规设计常规设计常规设计常规设计中震33.11.3-3(b)3.11.3-3(b)3.11.3-1大震43.11.3-3(b)3.11.3-3(b)3.11.3-2目标D小震常规设计常规设计常规设计常规设计中震43.11.3-3(b)3.11.3-3(b)3.11.3-2大震53.11.3-23.11.3-23.11.3-2 “关键构件”是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏的
14、构件,例如底部加强部位的重要竖向构件(底部加强区剪力墙、框架柱)、水平转换构件及与其相连竖向支承构件(转换梁、框支柱)、大跨连体结构的连接体及与其相连的的竖向支承构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、加强层伸臂和周边环带结构的竖向支承构件、承托上部多个楼层框架柱的腰桁架、长短柱在同一楼层且数量相当时该层各个长短柱、扭转变形很大部位的竖向(斜向)构件、重要的斜撑构件; “普通竖向构件”是指“关键构件”之外的竖向构件; “耗能构件”包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等 程序会自动判别普通结构中的关键构件、普通竖向构件、耗能构件、大跨度结构和水平长悬臂结构中的关键构件(大跨构件和长悬臂构件),用户也可以指定
15、具体构件的构件类型。 可以说高规的性能目标和性能水准主要针对对象为结构整体,抗规的性能目标和性能水准主要针对对象为结构构件。目前程序中既可以指定结构也可以指定构件的性能目标和性能水准。 高规的计算公式说明如下计算公式公式承载力计算公式(S R/RE)及说明G、E、RES竖向地震分项系数R内力调整系数小震常规设计公式考虑包含风荷载0.5(竖向为主时1.3)设计值考虑3.11.3-1中震考虑不包含风荷载0.5(竖向为主时1.3)设计值不考虑大震考虑不包含风荷载0.5(竖向为主时1.3)设计值不考虑3.11.3-2中震不考虑不包含风荷载0.4标准值不考虑大震不考虑不包含风荷载0.4标准值不考虑3.1
16、1.3-3(a)中震不考虑不包含风荷载0.4极限值不考虑大震不考虑不包含风荷载0.4极限值不考虑3.11.3-3(b)中震不考虑不包含风荷载1.0标准值不考虑大震不考虑不包含风荷载1.0标准值不考虑3.11.3-4、5中震不考虑不包含风荷载0标准值不考虑大震不考虑不包含风荷载0标准值不考虑 高规的性能设计中对进入屈服的构件的验算公式没有阐述,本资料参考抗规增加了3.11.3-3(a)公式,且将原公式中3.11.3-3公式编号修改为3.11.3-3(b)。待新高规印刷版发布后再重新核对修改。 高规的性能设计中对中震的变形目标控制限值和水准1、2的大震的变形目标控制限值没有详细说明,程序建议高规的
17、变形控制目标可参考抗规要求。 高规的各性能水准的宏观和具体构件的损坏程度如下结构抗震性能水准宏观损坏程度损坏部位继续使用的可能性关键构件普通竖向构件耗能构件1完好、无损坏无损坏无损坏无损坏不需修理即可继续使用2基本完好、轻微损坏无损坏无损坏轻微损坏稍加修理即可继续使用3轻度损坏轻微损坏轻微损坏轻度损坏、部分中度损坏一般修理即可继续使用4中度损坏轻度损坏部分构件中度损坏中度损坏、部分构件比较严重损坏修复或加固后可继续使用5比较严重损坏中度损坏部分构件比较严重损坏比较严重损坏需排险大修d. 高规和抗规的性能目标对比构件性能目标小震中震大震比较结果宏观高规A完好、无损坏完好、无损坏基本完好、轻微损坏
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