关于结构性能化设计的建议

本文内容来源于魏琏。  

一、引言  

高规第3.11.1条结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级，结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准，各性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应，详见规范表3.11.1。高规第3.11.2条表3.11.2给出了结构抗震性能水准宏观判别。

抗规有与以上高规基本一致的相关规定。在执行过程中，发现现行抗震性能设计方法尚存在几个问题有待解决。

1、上述性能设计中的性能目标，缺少与89抗规及现行规范一致的设防目标。性能目标C，在小震、中震、大震时分别对应性能水准1、3、4，小震时水准1与规范设防目标一致，中震时的水准3“一般修理可继续使用”，与规范中震设防目标一致，但大震时水准4“修复或加固后可继续使用”，显然比规范大震设防目标高。性能目标D，小震、中震、大震分别对应性能水准1、4、5，小震目标与规范一致，中震性能水准4“修复或加固后可继续使用”，明显低于规范中震的“一般修理继续使用”的设防目标，大震水准5基本与规范大震一致。   目前许多业主和设计单位都认为D级性能水准偏低，而采用C~D级，及性能水准1、3、5进行抗震设计。  

从上述分析可知，现行规范性能设计中的性能目标，缺少与89抗规及现行规范中所对应的设防目标。为此建议增加一个性能目标D*，其小震、中震、大震的性能水准分别为1、3、5，这样可与89抗规及现行规范的设防目标一致，也与当前一些设计单位的实践做法一致。

2、   多遇地震时性能水准1与设防烈度地震时性能水准1是不同含义的   ，应加以区别。 建议用性能水准1*表示多遇地震，它除应满足弹性设计要求外，其验算公式含有与抗震等级有关的增大系数及其他内力增大系数，因此它比弹性设计有更高的安全度，用1*表示，以表示比弹性设计要求更高。在设防烈度地震时，用性能水准1表示满足弹性设计要求，但相应验算公式不含有与抗震等级有关的增大系数及其他内力增大系数。

3、对关键构件宜允许单独进行性能设计。

4、建议补充不同结构类型的性能目标，有利于不同设计单位在设计时统一标准，并给设计带来方便。建议列出各种不同类型结构在不同水准时构件的性能状态。

5、抗震构造措施。抗震构造措施是针对强地震作用下，结构进入弹塑性状态，结构应有的足够的延性，才能抵御大地震的袭击而采取的。在实际高层建筑设计中很少选用性能目标A、B，当出现结构条件符合性能目标A、B时，因大震下主要受力构件仍处于或接近弹性阶段，因此应对抗震构造措施的作用进行研究，区别对待：1）对于6、7度烈度区，考虑到中长期预报尚未过关，原定烈度地区发生高于该烈度的大地震的案例很多，建议抗震构造措施不降低；2）对于8度及8度以上高烈度区，除特别重要和地震时需要维持正常运行功能的建筑外，其他建筑的抗震构造措施建议降低1度；3）对特别重要和在地震时需要维持正常运行功能的建筑，除构造措施不降低外，并建议用特大震，即高一度大震，进行弹塑性性能复核。采用性能目标C、D*、D时，仍按照常规设计的有关规定采用，抗震构造措施不降低。

二、抗震性能设计方法补充建议  

1、性能目标与性能水准

结构抗震性能目标分为A、B、C、D*、D五个等级，结构抗震性能分为1*、1、2、3、4、5六个水准，各性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。

2、结构抗震性能水准

结构抗震性能水准可按下表进行宏观判别。

3、各类结构的抗震性能目标

抗震性能目标可按结构类型改写为下表，其中C目标取性能水准1、3、4，D*目标可取性能水准1、3、5，D目标可取性能水准1、4、5。

另外，结构中如有下列构件：大跨连体结构的连接体及其相连的竖向支承构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、扭转变形很大部位的竖向（斜向）构件、重要的斜撑构件、错层柱墙等，视其实际受力状况确定是否定义为结构中的关键构件。

4、楼盖抗震性能目标

地震作用下，结构楼盖系统主要起着协调周围各连接竖向构件抗侧力的作用，在一般建筑平面规则楼板面无大的缺失开孔或凹凸变化的情况，在地震作用下楼板面内仅产生较小的应力，此时的楼板可定义为普通构件，其抗震性能目标可相应定得较低，   但有时楼板在地震作用下起着关键构件的作用，如常见的弱连接楼盖，此时如楼盖严重破坏将导致相连接竖向构件丧失承载能力，因此合理确定其抗震性能目标十分重要 ，下表为建议的楼盖抗震性能目标。

5、个别关键构件的性能设计

建筑结构和抗震性能化设计，除对整体结构进行抗震性能设计外，对个别关键构件或部位可单独进行性能设计，其在各地震烈度下的抗震性能水准可按设计需要确定。

6、抗震构造措施

当采用性能目标A、B时，6、7度烈度区的抗震构造措施不降低，8度及8度以上高烈度区，除特别重要在地震时需要维持正常运行功能的建筑外，其他建筑的抗震构造措施建议降低1度；采用性能目标C、D*、D时，仍按照常规设计的有关规定采用，不再降低。

三、结语  

结构抗震设计方法的研究经历近百年的历史， 先后经历过3个阶段 ， 目前已进入较完善的抗震性能设计时代 ，即第三代抗震设计方法。其主要内涵为抗震设计充分考虑地震作用的随机性，分别采用不同量化方法，按小震、中震、大震作用进行抗震分析，采取必要的构造措施，做到小震不坏，中震不需修理或稍加修理（A、B级）、一般修理（C、D*级）或修复加固后可继续使用（D级），大震稍加修理或一般修理（A、B级）、修复加固后可继续使用（C级）、不倒塌（D、D*级），还可根据构件位置、受力特性及在防御地震中的不同重要性，采用不同的性能目标，内容丰富多彩。