性能化设计标准：基本规定(说明)

门德尔松

性能化设计标准指《建筑结构抗震性能化设计标准》T/CECA 20024—2022。  

3.1、一般规定  

3.1.1、   （抗震性能化设计） 我国抗震设计体系是比较完备的，按照现行的抗震标准设计的建筑也经受了多次大地震的考验，因而相对也是比较合理的。但由于地震的不确定性、建筑结构的多样性和复杂性、计算分析手段的局限性以及业主对抗震要求的多样性需求，传统的抗震设计方法已经难以满足当前的多样性需求，因此抗震性能化设计的方法应运而生。

从根本上来说，性能化设计并非是简单地对现有设计的优化和节约材料，而是通过对结构的主要性能目标的设计，通过优化材料分布，达到整体结构性能同等或提高的目的，即“好钢用在刀刃上”。 现行抗震的二阶段三水准设计也是抗震性能化设计的体现；本标准规定的结构抗震性能化设计能够实现对多遇地震、罕遇地震作用下结构和构件的承载力和变形需求的定量设计，从而预测罕遇地震作用下结构和构件的损伤程度，更为全面地把握结构的抗震性能。 而从另外一些情况看，采用大震弹塑性分析的手段，对结构在罕遇地震下的性能进行较为量化的评估，进而对小震设计的一些指标进行调整，而小震和大震下的抗震性能并不受影响。 在某些情况下，也可以增加很少的材料，就能达到大幅提高结构大震或极大震性能的目的。

3.1.2、 （可采用宜采用性能设计的建筑1） 国家及地方规范、规程对常规建筑结构给出了抗震设计方法，其抗震安全性能够得到保证，常规建筑结构也可采用抗震性能化设计，以进一步了解结构在多遇地震及罕遇地震作用下的受力、变形及损坏程度。对于特别重要的、不规则及对震后的使用有特殊要求的建筑，抗震性能化设计方法提供了一个论证其抗震性能的有效手段。

3.1.3、 （性能化设计内容及性能目标） 抗震性能目标是抗震性能化设计的重要内容和设计基准。性能化目标应明确多遇地震和罕遇地震两个水准下整体结构、构件及节点的承载力或塑性变形等规定，以现有的抗震科学水平和经济条件为前提，综合考虑 使用功能、设防烈度、结构类型和不规则程度、结构与构件的延性变形能力、工程造价、震后损失及修复难度等 因素制定。

3.1.4、 （屈服机制和耗能能力要求） 经过抗震性能化设计的建筑结构，应在承载力、变形能力两方面满足规范要求。 结构体系应具有合理的屈服机制和良好的耗能能力，弹塑性耗能应发生在确定的构件和区域，使结构在罕遇地震时具有足够的变形能力和合适的承载能力。  

3.1.5、 （性能水准要求） 本条文仅给出一般的性能目标确定原则，实际工程千变万化，应根据工程的具体情况，综合确定。 转换梁等水平构件也是关键构件，其性能目标应高于普通竖向构件；疏散作用的楼梯的性能目标不宜低于框架柱。钢筋混凝土构件在抗剪破坏时表现为脆性破坏，其抗剪性能目标不应低于抗弯性能目标；偏心支撑的耗能钢梁段在充分设计时可表现出良好的抗剪延性，其耗能能力与抗弯相当甚至高于抗弯延性，故可根据实际设计需要制定相应的性能目标。  

3.1.6、   （宜采用性能设计的建筑2）   在满足国家规范要求的承载力和延性变形能力条件下，当采用性能化设计方法论证结构符合抗震安全时，扭转位移比、楼层刚度比、楼层承载力比、框架剪力分担比等规则性指标可适当放宽。 本条所指“周期比”是指结构扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期之比值；“刚重比”是指结构整体稳定验算时结构侧向刚度与重力荷载设计值之间的控制要求，可按相关规范规定进行计算。

本标准对上述指标的适当放松，主要是考虑到相关抗震设计规范的规定主要是针对以小震设计为主的传统设计方法，其中充分强调概念设计及相关参数的控制；而当采用以大震弹塑性分析等性能化设计手段时，对结构与构件在大震下的受力和破坏情况进行了较为精准的模拟和反映，其破坏模式和破坏程度得到了更好的控制和量化，因此提出有条件的适当放松。  

根据工程经验，上述指标的放松幅度可控制在20%或30%以内，具体可根据罕遇地震下的性能化分析情况进行综合确定。 一般情况下，周期比可不控制或通过结构的位移比来控制扭转，框架剪力分担比可通过增加框架设计剪力来满足要求，不一定需要增加外框架的刚度；但当出现多项指标不满足时不应全面放松。 既有建筑改造工程的结构抗震构造往往不能满足现行规范要求，但构造加固又比较困难，也可以采用抗震性能化设计方法（需准确反映构造对构件承载力特别是延性变形能力的影响）对现有结构进行抗震性能评估，并根据评估结果决定是否需要进行抗震构造加固。  

3.1.7、 （工程师的知识和经验要求） 抗震性能化设计具有较高的技术性和复杂性，有关罕遇地震下的弹塑性分析应由具备相应能力的专业人员进行专项设计，结构工程师应选择合适的计算软件并根据计算软件的力学原理，合理地将原型结构简化为符合计算软件力学原理的计算模型，并根据力学概念将模型计算结果合理转化为结构计算所需要的内力、变形等，用于原型结构设计，并为其设计成果负责。

3.1.8、 （超限建筑专项研究） 本标准适用于高层建筑，对于多层特别不规则建筑，也可以参照本标准的相关内容进行。

3.1.9、 （施工和运维要求） 抗震性能化设计应满足以下几点：（1）建设单位和设计方应配合，制定合理可行的抗震性能目标；（2）按照制定的抗震性能目标进行论证与设计，并满足相应的构造措施；（3）施工阶段按照质量标准进行施工、监管和验收；（4）建筑竣工后在全寿命周期内进行定期的运维管理，以确保其发挥预期性能。

3.2、抗震概念设计  

3.2.1、 （结构体系） 传统抗震设计非常注重并有赖于抗震概念设计的相关要求及规定。抗震性能化设计虽利用精细化的分析方法为传统抗震设计适当松绑，但并不表示可以随意突破概念设计。在有条件的情况下，抗震设计均应尽量符合抗震概念设计的基本概念和要求。

3.2.7、 （楼屋盖要求） 结构楼、屋盖系统是协调与分配框架柱、剪力墙等竖向构件变形与内力的重要途径，应保证其在地震作用下的传递可靠性和结构稳定性。 当楼、屋盖出现较为复杂的受力时，宜对楼、屋盖进行地震作用下的内力分析，并采取有效的加强措施。当楼、屋盖出现较为严重的破坏时，宜采取水平支撑系统进行加强。