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摘要：簡要回顧了結構防災減災設計概念的發展;從結構的分災思想、分災元件、分災模式、分災設計基本原則等方面,系統研究了“基于分災模式的結構防災減災設計概念”;討論了分災模式與結構控制的關系;通過對典型結構設計的分析,說明分災模式的設計概念是可行的,有助于結構的防災減災以及工程師形成可操作的數學模型。

關鍵詞：抗震設計；結構最優化；結構可靠性；分災模式；結構控制

隨著科學技術的發展以及人們對各種自然災害的發生機理和成災模式認識的加深,人類有可能采取更加安全、有效、合理、經濟的防災減災設計方法,減輕災害造成的損失.建立合理的結構設計概念,使結構以較低的造價,得到較高的安全性能,具有非常重要的意義[1-5]。

1結構防災減災設計概念的發展

經過長期的科學研究和工程實踐,人們關于結構防災減災設計的概念也經歷了一系列的發展變化.主要有以下這些設計概念(以地震災害為例):

“剛性結構體系”設計概念:即大大增加結構的剛度,使其與基礎成為一個剛性整體.這種設計很不經濟,較難實現[6-8]。

“柔性結構體系”設計概念:這種設計雖然可以有效地減少作用于結構的地震荷載強度,但在大震作用下會由于結構變形過大而導致結構破壞,甚至倒塌;在小震及常規荷載作用下,又會由于剛度過低而很難滿足結構的正常使用要求[9]。

“延性結構體系”設計概念:這是目前采用較為普遍的設計概念,即適當控制結構的剛度,使結構構件在地震時進入非彈性變形狀態,以消耗地震能量,保證結構不倒塌[10]。

“結構控制體系”設計概念是近年發展起來的,是結構防災減災設計概念一次突破。

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3.2分災子結構

作為框-剪結構的分災子結構,非災害荷載作用下,帶縫剪力墻能夠滿足正常使用要求.災害荷載作用下,一方面利用帶縫剪力墻的縫隙聯結面材料進行耗能;另一方面,聯結面開裂,剛度降低,結構動力特性發生變化,周期變長,有利于結構抗震.框-桁結構,用一個桁架代替剪力墻作為結構的分災子結構.框-桁結構。

具有受力明確、計算簡單、可人為控制破壞順序(弱腹桿→中強梁→強柱)、結構全部由桿件組成而不會出現剛度突變、可人為控制剛度、不易造成材料浪費等優點。