钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震优化设计

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发布时间：2022-07-17

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摘要：钢筋混凝土框架结构中,梁柱的变形能力及其变形是度量结构性能水平的重要指标。通过虚功原理,得到
了结构的弹性层间位移与梁柱的截面尺寸和结构塑性层间位移与梁柱构造配筋之间关系的显式表达式。结合我
国现阶段抗震设计的两阶段设计三水准设防的要求,提出钢筋混凝土框架基于性能的两层次抗震优化设计方法，
并以一个15层框结构为例进行了优化设计,结果表明,本文提出的方法是有效的和可操作的。
关键词：钢筋混凝土框架；基于性能的抗震设计方法;优化设计
中图分类号：TU375.4
文献标志码：A
文章编号：1008 - 1933(2014)04-211-04
Optimum design of the performance-based seismic design
for reinforced concrete buildings
LU Haiyan,XING Tong,BAO Wenbo
（School of Architecture and Civil Engineering,Shenyang Univensity of Technology , Shenyang 110870,China)
Abstract:The structural displacement based seismic design is an important approach to realize the performance-based seismic design.
For the RC frame structure , the story drided by the deformation of beams and columms, The explicit cxpression of the
relationship between the elasticity story drft of structure and sectional dimensions af members and the function of the plastic story drif
of stnucture and member reinforcememt are obtaincd through the principle of virtunl work.A 2-level bybrid method optimum design is
proposed for performance-hased seismic design of RC frame structure,and a practical frame stmicture (15-story ) is optimized t
illustrate the cffectivences and practicality of the proposed optimum desigm method.
Key words:reinforced concrete frame；performance-based seismic desigm method；optimization desigm
0引言
作用下的优化设计,其基本思想是,固定在小震作用
已得到的截面尺寸,由准则法建立梁柱构造配筋优
由于变形（或位移）比强度（或承载力）更能体
化设计的迭代公式，通过非线性Push-over分析，得
现结构在地震作用下的性能,因而结构的变形控制
到在中震和大震下的性能要求下的梁柱最优的构造
抗震设计方法比传统的基于强度的抗震设计方法更
配筋。
加实用,同时可以更好实现基于性能的抗震设计理
1
弹性阶段基于性能的结构优化设
念。近年来,国内外不少学者[19]对基于性能的抗震
设计方法进行了研究。结合我国现阶段抗震设计的
计
两阶段设计三水准设防的要求，钢筋混凝土框架基
1.1 优化设计模型
于性能的抗震优化设计可分为两个层次进行。第一
钢筋混凝土框架结构基于性能的弹性阶段的抗
层次是小震作用下优化设计,以工程总造价最小为
震优化设计问题可表述为:
目标函数,结构的单元强度、刚度和整体刚度为约束
1)求设计变量：梁柱的截面尺寸和配筋（b，A），
条件,采用经过严格理论推导且高效的准则法,得到
4. )。
梁柱最优的截面尺寸。第二层次优化是中震和大震
2)目标函数：结构的总造价最小,即：
C = min( a,C, + a C )
(1)
收稿日期：2014-01-07
式中
C——梁柱的总造价；
作者简介:陆海燕(1970 - ）,男,辽宁吕图人,讲师,一级注册结构工
ag.00
-钢筋和混凝土单价；
程师,博士,主要从事建筑结构优化设计及建筑结构设计软件的应用
与开发研究。
C.C.— 结构中梁柱钢筋和混凝土的材料用
基金项目：国家自然科学基金重大研究计划"重大工程的动力灾变"
重点项目（90815023）
量。
E - mail ; tong_ke@ 126.com
3)约束条件：根据规范要求,框架梁柱的优化