Performance‑based Seismic Design Method for Rocking Frames under Four‑level Fortification

YAN Shi; FU Jiangjian

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20231212002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Performance‑based Seismic Design Method for Rocking Frames under Four‑level Fortification

更新时间：2025-07-07

- Performance‑based Seismic Design Method for Rocking Frames under Four‑level Fortification
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 3, Pages: 522-531(2025)
- 作者机构：
  
  沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳 110168
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20231212002
  CLC： TU443
- Received：12 December 2023，
  
  Revised：2024-03-04，
  
  Published：28 June 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
阎石,付江监.四水准设防下摇摆框架基于性能的抗震设计方法[J].防灾减灾工程学报,2025,45(03):522-531.

YAN Shi,FU Jiangjian.Performance‑based Seismic Design Method for Rocking Frames under Four‑level Fortification[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(03):522-531.
阎石,付江监.四水准设防下摇摆框架基于性能的抗震设计方法[J].防灾减灾工程学报,2025,45(03):522-531. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231212002.

YAN Shi,FU Jiangjian.Performance‑based Seismic Design Method for Rocking Frames under Four‑level Fortification[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(03):522-531. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20231212002.

摘要

与传统框架结构相比，摇摆框架结构在地震作用下具有损伤小、残余变形小等优异的抗震韧性性能，体现出可恢复功能结构的典型特征。因此，需要匹配更高标准的抗震性能目标，并建立相应目标下的设计方法。首先，在传统建筑结构“三水准”抗震设防目标和可恢复功能结构“四水准”抗震设防目标的基础之上，完成符合摇摆框架结构基于性能的抗震设计的具体韧性性能水准的划分、目标的定义以及指标的量化。然后，在明确摇摆框架结构弹塑性地震响应基本规律与抗震韧性性能的基础之上，给出基于性能的抗震设计流程，并以一幢四层钢筋混凝土框架结构为例，展示四水准抗震设防目标下基于性能设计方法的工程算例。最后，选用6条天然地震波对其进行动力弹塑性时程分析，模拟建筑物遭遇罕遇地震时的结构响应。研究结果表明，摇摆框架结构在罕遇地震作用下，最大层间位移角满足设计要求的性能目标，并表现出损伤程度低、残余变形小、复位能力好等优异的抗震韧性性能特点。验证了摇摆钢筋混凝土框架结构在四水准抗震设防目标下性能化抗震设计方法的可行性。

Abstract

Compared with traditional frame structures

rocking frame (RF) structures demonstrate excellent seismic resilient performance

such as low damage and small residual deformation under earthquakes

exhibiting typical characteristics of resilient structures. Therefore

it is necessary to set seismic performance objectives of higher standards and establish corresponding design methods under these objectives. First

based on the "three-level" seismic fortification objectives for traditional building structures and the "four-level" seismic fortification objectives for resilient structures

the classification of specific resilient performance levels

definition of objectives

and quantification of indicators for performance-based seismic design of RF structures were established. Then

after clarifying the fundamental patterns of elastoplastic seismic response and seismic resilient performance of RF structures

the performance-based seismic design process was proposed. Taking a four-story reinforced concrete (RC) frame structure as an example

this study demonstrated a case study of the performance-based design method under the four-level seismic fortification objectives. Finally

six natural seismic waves were selected for dynamic elastoplastic time history analysis to simulate the structural response of buildings when encountering rare earthquakes. The results showed that under rare earthquakes

the RF structure's maximum inter-story drift angle met the performance objectives required by design

demonstrating excellent seismic resilient characteristics such as low damage

small residual deformation

and good recentering capability. The feasibility of the performance-based seismic design method for rocking RC frame structures under the four-level seismic fortification objectives was verified.

关键词

Keywords

references

吕西林，陈云，毛苑君 . 结构抗震设计的新概念：可恢复功能结构［J］ . 同济大学学报（自然科学版）， 2011 ， 39 （ 7 ）： 941 - 948 .

Lyu X L ， Chen Y ， Mao Y J . New concept of structural seismic design： earthquake resilient structures ［J］. Journal of Tongji University （Natural Science）， 2011 ， 39 （ 7 ）： 941 - 948 . （in Chinese）

吕西林，周颖，陈聪 . 可恢复功能抗震结构新体系研究进展［J］. 地震工程与工程振动， 2014 ， 34 （ 4 ）： 130 - 139 .

Lyu X L ， Zhou Y ， Chen C . Research progress on innovative earthquake-resilient structural systems ［J］. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2014 ， 34 （ 4 ）： 130 - 139 . （in Chinese）

吕西林，全柳萌，蒋欢军 . 从16届世界地震工程大会看可恢复功能抗震结构研究趋势［J］. 地震工程与工程振动， 2017 ， 37 （ 3 ）： 1 - 9 .

Lyu X L ， Quan L M ， Jiang H J . Research trend of earthquake resilient structures seen from 16 WCEE ［J］. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2017 ， 37 （ 3 ）： 1 - 9 . （in Chinese）

吕西林，武大洋，周颖 . 可恢复功能防震结构研究进展［J］. 建筑结构学报， 2019 ， 40 （ 2 ）： 1 - 15 .

Lyu X L ， Wu D Y ， Zhou Y . State-of-the-art of earthquake resilient structures ［J］. Journal of Building Structures ， 2019 ， 40 （ 2 ）： 1 - 15 . （in Chinese）

Housner G W . The behavior of inverted pendulum structures during earthquakes ［J］. Bulletin of the Seismological Society of America ， 1963 ， 53 （ 2 ）： 403 - 417 .

Priestley M J N ， Evison R J ， Carr A J . Seismic response of structures free to rock on their foundations ［J］. Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering ， 1978 ， 11 （ 3 ）： 141 - 150 .

Yim C S ， Chopra A K ， Penzien J . Rocking response of rigid blocks to earthquakes ［J］. Earthquake Engineering & Structural Dynamics ， 1980 ， 8 （ 6 ）： 565 - 587 .

郑年文，王国波 . 地震作用下结构的提离摇摆效应研究现状及进展［J］. 防灾减灾工程学报， 2021 ， 41 （ 6 ）： 1395 - 1407 .

Zheng N W ， Wang G B . State‑of‑the‑art on uplift and rocking effect of structure under earthquakes ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2021 ， 41 （ 6 ）： 1395 - 1407 . （in Chinese）

Priestley M J N ， Tao J . Seismic response of precast prestressed concrete frames with partially debonded tendons ［J］. PCI Journal ， 1993 ， 38 （ 1 ）： 58 - 69 .

Cheok G S ， Lew H S . Model precast concrete beam-to-column connections subject to cyclic loading ［J］. PCI Journal ， 1993 ， 38 （ 4 ）： 80 - 92 .

Priestley M J N ， Macrae G A . Seismic tests of precast beam-to-column joints subassemblages with unbonded tendons ［J］. PCI Journal ， 1996 ， 41 （ 1 ）： 64 - 81 .

周颖，吕西林 . 摇摆结构及自复位结构研究综述［J］. 建筑结构学报， 2011 ， 32 （ 9 ）： 1 - 10 ．

Zhou Y ， Lyu X L . State-of-the-art on rocking and self-centering structures ［J］. Journal of Building Structures ， 2011 ， 32 （ 9 ）： 1 - 10 . （in Chinese）

Priestley M J N ， Sritharan S ， Conley J R ， et al . Preliminary results and conclusions from the PRESSS five-story precast concrete test building ［J］. PCI Journal ， 1999 ， 44 （ 6 ）： 42 - 67 .

鲁亮，徐颖超，代桂霞 . 一种受控摇摆式钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法［J］. 土木工程学报， 2016 ， 49 （增1 ）： 137 - 142 .

Lu L ， Xu Y C ， Dai G X . Performance-based seismic design method of a controlled rocking reinforced concrete frame ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2016 ， 49 （ Sup1 ）： 137 - 142 . （in Chinese）

周颖，肖意，顾安琪 . 自复位支撑-摇摆框架结构体系及其基于位移抗震设计方法［J］. 建筑结构学报， 2019 ， 40 （ 10 ）： 17 - 26 .

Zhou Y ， Xiao Y ， Gu A Q . Self-centering braced rocking frame systems and displacement-based seismic design method ［J］. Journal of Building Structures ， 2019 ， 40 （ 10 ）： 17 - 26 . （in Chinese）

门进杰，霍文武，兰涛，等 . 基于刚度和位移带可更换构件 RCS 混合框架结构抗震设计方法［J］. 工程力学， 2021 ， 38 （ 4 ）： 169 - 178 .

Men J J ， Huo W W ， Lan T ， et al . Seismic design method of RCS hybrid frame structure with replaceable members based on stiffness and displacement ［J］. Engineering Mechanics ， 2021 ， 38 （ 4 ）： 169 - 178 . （in Chinese）

Lu X ， Jiang C ， Yang B ， et al . Seismic design methodology for self-centering reinforced concrete frames ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering ， 2019 ， 119 ： 358 - 374 .

中国地震动参数区划图： GB 18306—2015 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2015 .

周颖，顾安琪，平添尧 . 可恢复功能结构体系的四水准抗震设防目标［C］∥ 第四届中国地球科学联合学术年会 . 北京：中国地球物理学会， 2017 .

Zhou Y ， Gu A Q ， Ping T Y . Four-level seismic design objectives of resilient structure systems ［C］∥ The 4th Annual Meeting of Chinese Geoscience Union . Beijing ： Chinese Geophysical Society ， 2017 . （in Chinese）

建筑抗震设计规范： GB 50011—2010 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2016 .

SEAOC Vision 2000 Committee. Performance-based Seismic Engineering of Building ［S］. Sacramento， California ： Structural Engineers Association of California ， 1995 .

FEMA 273. NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings ［S］. Washington， D. C. ： Federal Emergency Management Agency ， 1997 .

FEMA 356. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings ［S］. Washington， D. C. ： Federal Emergency Management Agency ， 2000 .

建筑隔震设计标准： GB 51408—2021 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2021 .

Priestley M J N . Direct displacement-based design of precast/prestressed concrete buildings ［J］. PCI Journal ， 2002 ， 47 （ 6 ）： 66 - 79 .

Shibata A ， Sozen M A . Substitute structure method for seismic design in reinforced concrete ［J］. Proc ASCE ， 1976 ， 102 （ 12 ）： 1 - 18 .

Priestley M J N ， Grant D N . Viscous damping in seismic design and analysis ［J］. Journal of Earthquake Engineering ， 2005 ， 9 （spec 02 ）： 229 - 255 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Pounding Response of Bridge with Precast Segmental Bridge Piers under Near‑fault Ground Motions

Simplified Time History Analysis for Soil‑Structure Interaction under Earthquake

Related Author

Jianfeng ZHAO

Qingyi MENG

Xuefei LIU

Mi ZHAO

Weiwei WANG

Jingqi HUANG

Xiuli DU

Junjie WANG

Related Institution

School of Civil Engineering , Qingdao University of Technology

The Fourth Construction Co. Ltd of China Construction Eighth Engineering Division

Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology

School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing

School of Civil Engineering, Tongji University

⁰