抗震性能化设计理解应用（转载自石上清泉博客）

一、通常（常规）设计方法

两阶段三水准的设计方法

在建筑使用寿命期限内,对不同频度和强度的地震,要求建筑具有不同的抗震能力。即对于较小的地震，要求结构不受损坏，对于罕遇的强烈地震，应允许损坏，但结构不应倒塌。

基于这一思想,结合我国具体情况,我国1989年颁布的《建筑抗震设计境(GBJ50011-89)就提出了与这一抗震思想相一致的“三水准”抗震设防目标, 《建筑抗震设计规范》 (CB 50011-2001)（以下简称《2001抗震规范》沿用了这一设防目标。

“三水准”的抗震设防目标属于基本设防目标，具体是：

第一水准,当遭受低于本地区抗震设訪烈度的多遇的地震(简称小震)影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用.

第二水准,当受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震（简称中震）影响时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用；

第三水准,当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震,(简称大震)影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏

在进行建筑抗震设计时,原则上应满足三水准抗震设防目标的要求,在具体做法上为了简化计算,(200抗震规范)采取了二阶段设计法,即:

第一阶段设计：按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算构件的承载能力及在小震作用下验算结构的弹性变形,以满足第一水准抗震设防目标的要求。

第二阶段设计：按大震作用下验算结构的弹塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标，至于第二水准抗震设防目标的要求, (2001抗震规范》是以加强抗震措施来保证的。

概括起来, “三水准,二阶段”抗震设防目标的通俗说法是: “小震不坏,中震可修，大震不到.”

 《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2010 (以下简称(抗震规范》)规定,一般情况下仍沿用“三水准”抗震设防目标,但建筑有使用功能上或其他的专门要求时,可按高于上述一般情况的设防目标进行抗震性能设计.

二、什么是建筑抗震性能设计

新修订的《抗震规范》规定，当建筑有使用功能上或其他的专门要求时，可按高于基本的设防目标（三水准二阶段设计）进行结构抗震性能设计。这里所说的建筑有使用功能上或其他的专门要求，一般是指下面一些情况：

1.超限高层建筑结构；

2.结构的规则性、结构类型不符合《抗震规范》有关规定的建筑；

3.位于高烈度区（8度、9度）的甲、乙类设防标准的特殊工程；

4.处于抗震不利地段的工程。

结构抗震性能设计，是指以结构抗震性能目标为基准的结构抗震设计，结构抗震性能目标，是指针对不同的地震地面运动（小震、中震或大震）设定的结构抗震性能水准。而结构抗震性能水准则是指对结构震后损坏状况及继续使用可能性等抗震性能的界定（如完好、基本完好、轻微破坏等）。

三、结构抗震性能目标的确定

结构抗震性能目标应根据抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，建筑使用功能和附属设施功能要求、投资大小、震后损失和修复难易程度等各项因素确定，结构抗震性能目标分为A、B、C、D四级。不同的结构抗震性能目标设定的结构抗震性能水准分为1、2、3、4、5五个水准，如表1-3所示。

结构抗震性能水准                                   表1-3

	A （最高等级）	B	C	D （最低等级）
多遇地震（小震）	1（满足弹性）	1（满足弹性）	1（满足弹性）	1（满足弹性）
设防烈度地震（中震）	1（满足弹性）	2（基本弹性）	3（轻度破坏）	4（中度破坏）
预估的罕遇地震（大震）	2（基本弹性）	3（轻度破坏）	4（中度破坏）	5（严重损坏、不致倒塌）

 

各抗震性能水准结构预期的震后性能状况

 

结构抗震 性能水准	宏观损坏程度	损坏程度			继续使用的可能性
		普通竖向构件	关键构件	耗能构件
第1水准	完好、无损坏	无损坏	无损坏	无损坏	一般不需修理即可使用
第2水准	基本完好轻微损坏	无损坏	无损坏	轻微损坏	稍加修理即可使用
第3水准	轻度损坏	轻微损坏	轻微损坏	轻度损坏部分中度损坏	一般修理后才可使用
第4水准	中度损坏	部分构件中度损坏	轻度损坏	中度损坏，部分比较严重损坏	修复或加固后才可继续使用
第5水准	比较严重损坏	部分构件比较严重损坏	中度损坏	比较严重损坏	需排险大修

 

注：普通竖向构件是指关键构件之外的构件；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；耗能构件包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。

由表1-3可见，A、B、C、D四级性能目标的结构，在小震作用下均应满足第1抗震性能水准，即满足弹性设计要求，亦即“小震不坏”；在中震或大震作用下，四种性能目标所要求的结构抗震性能水准有较大的区别。A级性能目标是最高等级，中震作用下要求结构达到第1抗震性能水准，大震作用下要求结构达到第2抗震性能水准，即结构仍处于基本弹性状态；B级性能目标，要求结构在中震作用下满足第2抗震性能水准，大震作用下满足第3抗震性能水准，结构仅有轻微损坏；C级性能目标，要求结构在中震作用下满足第3抗震性能水准，大震作用下满足第4抗震性能水准，结构中度损坏：D级性能目标是最低等级，要求结构在中震作用下满足第4抗震性性能水准，大震作用下满足第5抗震性能水准，结构有比较严重的损坏，但不致倒塌或发生危及生命的严重损坏。

如上所述，选用结构抗震性能目标时，需综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，建造费用、震后损失和修复难易程度等因素。鉴于地震地面运动的不确定性，以及结构在强烈地震下非线性分析方法（计算模型及参数的选用等）存在不少经验因素，缺少从强震记录、设计施工资料到实际震害的验证，对结构抗震性能的判断难以十分准确，尤其是对于长周期的超高层建筑或特别不规则的结构的判断难度更大。

因此，在选用抗震性能目标时，宜偏于安全一些。例如，特别不规则的超限高层建筑或处于不利地段场地的特别不规则的结构，可考虑选用A级性能目标；房屋高度或不规则性超过《抗震规范》适用范围很多时，可考虑选用B级或C级性能目标；房屋高度或不规则性超过适用范围较多时，可考虑选用C级性能目标；房屋高度或不规则性超过适用范围较少时，可考虑选用C级或D级性能目标。上面仅仅是从建筑高度超限情况、结构不规则程度和不利地段场地方面列举些例子，实际工程情况比较复杂，需考虑各种因素，合理地选用结构抗震性能目标。

应当指出，所选用的性能目标等级高低关系到结构的安全度和工程投资多少。因此，需征得业主的认可。

四、小震弹性、中震弹性和中震不屈服设计要求

设计参数	小震弹性	中震弹性	中震不屈服
水平地震影响系数最大值	按多遇地震	按高规表4.3.7-1基本烈度地震（50年一遇超越概率10%）	按高规表4.3.7-1基本烈度地震（50年一遇超越概率10%）
时程分析地震加速度时程曲线最大值	按多遇地震	按高规表4.3.5基本烈度地震（50年一遇超越概率10%）	按高规表4.3.5基本烈度地震（50年一遇超越概率10%）
内力调整系数	按规范要求	1.0（四级抗震等级）	1.0（四级抗震等级）
荷载分项系数	按规范要求	按规范要求	1.0
承载力抗震调整系数	按规范要求	按规范要求	1.0
0.2Q0调整	有	无	无
薄弱层放大系数	有	无	无
材料强度取值	材料强度设计值	材料强度设计值	材料强度标准值
风荷载作用	有	无	无

中震计算与小震弹性计算有如下不同:

1）、没有风荷载参与组合，减小了中震不屈服设计内力；

2)、取消了荷载分项系数及组合系数,减少了中震不屈服计算设计内力；

3）、取消了地震内力调整系数(转换层构件内力调整等），减少了中震不屈服计算设计内力；

4）、取消了组合设计内力调整系数（强剪弱弯、墙柱弱梁的调整），减少了中震不屈服计算内力；

5）、取消了承载力抗震调整系数，降低了承载能力设计值，也可以认因是增加了中震不屈服计算的设计内力；

(6)、材料强度采用标准值提高了承载能力设计值，可认为减少了中度不屈服计算设计内力；

7)、采用设防地震的地震影响系数最大值增加了中震不屈服计算的设计内力；

通过以上的分析可以着出，中震不屈服设计方法与小震弹性设计比较有增大设计内力的因素也有减小设计内力的因素，中震不屈服计算的设计内力比小震弹性计算的设计内力小，在设计过程中也经常出现。