建筑抗震概念設(shè)計和性能化設(shè)計

工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering建筑抗震概念設(shè)計和性能化設(shè)計工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering破壞性地震是一種巨大的自然災(zāi)害，由于地震動具有明顯的不確定性和復(fù)雜性，迄今人們對地震規(guī)律性的認(rèn)識還很不足。歷次大地震的震害經(jīng)驗表明，在某種意義上，建筑的抗震設(shè)計仍然是一門“藝術(shù)”，依賴于設(shè)計人員的抗震概念設(shè)計理念。因此，抗震計算和抗震措施是不可分割的兩個組成部分，而且“概念設(shè)計”(conceptual

design)要比“計算設(shè)計”(numerical

design)

更為重要。所謂“概念設(shè)計”，指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的決定因素，是良好的概念設(shè)計。建筑的抗震設(shè)防是以現(xiàn)有的經(jīng)驗、資料、科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提，盡可能減輕地震的災(zāi)害。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的提高，規(guī)范的規(guī)定會有相應(yīng)的突破?？拐鹦阅芑O(shè)計，就是一種建立在概念設(shè)計基礎(chǔ)上的抗震設(shè)計新發(fā)展。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering一、現(xiàn)行規(guī)范的性能要求——三水準(zhǔn)兩階段設(shè)計“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防三個水準(zhǔn)目標(biāo),涉及到小震、中震和大震的概念，涉及建筑不壞、可修和不倒的概念，也是最基本的抗震性能化設(shè)計目標(biāo)鑒于現(xiàn)有的地震科研水平，對于未來地震的估計存在很大的不確定性，小震、中震、大震的概率含義只是在現(xiàn)有認(rèn)識水平上的概率，超出罕遇地震強(qiáng)度的地震仍然可能發(fā)生。承載力

需大修

需排險

日常維修

倒塌

位移

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Engineering三水準(zhǔn)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用——小震不壞當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時，可能損壞，但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用——中震可修當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞——大震不倒“三水準(zhǔn)兩階段”的抗震設(shè)計方法工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering兩階段設(shè)計：第一階段設(shè)計：①

眾值烈度結(jié)構(gòu)基本彈性，安全性采用基于概率分項系數(shù)抗震承載力驗算?！獫M足小震強(qiáng)度要求；從概率的角度，不同重現(xiàn)期地震作用對重現(xiàn)期475年設(shè)防烈度地震作用的折減大致如下：重現(xiàn)期(年)200100806550折減系數(shù)0.700.510.450.400.3450年對應(yīng)于“眾值烈度”，有明確的意義

Eh

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Engineering兩階段設(shè)計：第一階段設(shè)計：②限制小震的彈性層間位移角；同時采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)的延性、變形能力和耗能能力，——自動滿足中震變形要求。中震省略——設(shè)防烈度結(jié)構(gòu)顯著非彈性，安全性只能是變形驗算(常規(guī)可靠指標(biāo)<0),考慮實際承載力對應(yīng)于中震的屈服強(qiáng)度系數(shù)ξ

>0.5,

所需延性要求不大，為減少設(shè)計工作量，

略去變形驗算。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering兩階段設(shè)計：第二階段設(shè)計：限制大震下結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角；并采取必要的抗震構(gòu)造措施——滿足大震防倒塌要求。罕遇烈度層間彈塑性變形驗算：變形的要求取決于樓層承載力對應(yīng)于大震的屈服強(qiáng)度系數(shù)ξ

，不同的屈服強(qiáng)度系數(shù)有不同的延性要求，如ξ

>1/2

不需驗算，ξ

降到1/4

，延性

μ加2倍

，必要時需按變形值采取提高延性的措施對于超限高層建筑結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加中震、大震的性能目標(biāo)及相應(yīng)的承載力和變形驗算指標(biāo)工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering三水準(zhǔn)的由來：74、78規(guī)范：單一的中震可修目標(biāo)74規(guī)范后發(fā)生的一系列大地震：表明基本烈度地震具有很大不確定性1975年，海城（6度區(qū)），7.3級大地震1976年，唐山（6度區(qū)），7.8級大地震89規(guī)范：針對不確定性：提出“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)根據(jù)基于概率設(shè)計要求：提出小震不壞（彈性）目標(biāo)保持原78規(guī)范的目標(biāo)：中震可修2001、2010規(guī)范：繼續(xù)保持89規(guī)范的設(shè)計思想工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering?我國的抗震設(shè)計規(guī)范將抗震設(shè)防目標(biāo)分為基本目標(biāo)和性能化目標(biāo)兩大類?；灸繕?biāo)2010規(guī)范的表述，具有抗震性能設(shè)計的雛形，即一般情況下(不是所有情況下）具有以下性能：小震不壞指遭遇多遇地震影響時，建筑仍處于可基本正常使用狀態(tài)，其損壞屬于日常維修范圍內(nèi)，從結(jié)構(gòu)抗震分析角度，可以視為彈性體系，采用彈性反應(yīng)譜進(jìn)行彈性分析；中震可修指遭遇設(shè)防地震影響時，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性工作階段，但非彈性變形或結(jié)構(gòu)體系的損壞控制在可修復(fù)的范圍；大震不倒指遭遇罕遇地震影響時，結(jié)構(gòu)有較大的非彈性變形，但能控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，使結(jié)構(gòu)不致倒塌?？拐鹦阅芑繕?biāo)是針對每個工程的具體情況，包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可能條件，設(shè)計上提出的比基本目標(biāo)更為具體的、靈活的、明確的、定量的、切實可行的設(shè)防目標(biāo)——設(shè)計指標(biāo)。該目標(biāo)不得低于基本設(shè)防目標(biāo)，適用于對使用功能或其他方面有專門要求的建筑工程。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering二、抗震措施和抗震構(gòu)造措施“抗震措施”是除了地震作用計算和構(gòu)件抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括建筑總體布置、結(jié)構(gòu)選型、地基抗液化措施、考慮概念設(shè)計對地震作用效應(yīng)(內(nèi)力和變形等)的調(diào)整，以及各種抗震構(gòu)造措施。這里，地震作用計算指地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計算，不包括地震作用效應(yīng)（內(nèi)力和變形）設(shè)計值的計算，不等同于抗震計算?！翱拐饦?gòu)造措施”是指根據(jù)抗震概念設(shè)計的原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部構(gòu)造，如構(gòu)件尺寸、高厚比、軸壓比、長細(xì)比、板件寬厚比，構(gòu)造柱和圈梁的布置和配筋，縱筋配筋率、箍筋配箍率、鋼筋直徑、間距等構(gòu)造和連接要求等等。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering抗震措施和抗震構(gòu)造措施不同抗震設(shè)防類別的建筑，其抗震措施的提高和降低，應(yīng)包括規(guī)范各章中除地震作用計算和構(gòu)件抗力計算外的所有規(guī)定，與場地條件無關(guān)；而抗震構(gòu)造措施只是抗震措施的一部分，其提高和降低的規(guī)定僅涉及到抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的部分調(diào)整問題，在Ⅰ類場地及0.15g和0.30g的Ⅲ、Ⅳ類場地條件下，還需要作局部調(diào)整。表3.2匯總了乙、丙類建筑與場地相關(guān)的抗震構(gòu)造措施的調(diào)整要求類別：

設(shè)防烈度67(0.10g)7(0.15g)8(0.20g)8(0.30g)9場地類別ⅠⅡ～ⅣⅠⅡ～ⅣⅢ,ⅣⅠⅡ～ⅣⅢ,ⅣⅠⅡ～Ⅳ乙類抗震措施778889999*9*抗震構(gòu)造措施66788*899*99*丙類抗震措施6677788899抗震構(gòu)造措施6667878989工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering特別強(qiáng)調(diào)建筑形體的規(guī)則性合理的建筑形體和布置(configuration)在抗震設(shè)計中是頭等重要的?！耙?guī)則”包含了對建筑的平、立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求，即在平立面、豎向剖面或抗側(cè)力體系上，沒有明顯的、實質(zhì)的不連續(xù)(突變)。由于實際工程中引起建筑不規(guī)則的因素很多，特別是復(fù)雜的建筑形體，很難一一用若干簡化的定量指標(biāo)來劃分不規(guī)則程度并規(guī)定限制范圍。規(guī)范在3.4.3條提供了平面和豎向不規(guī)則的一些概念性的參考界限而不是嚴(yán)格的數(shù)值界限;給出的是主要的不規(guī)則項而不是全部(如局部單跨框架,樓層內(nèi)長短柱共用、斜柱、夾層、個別構(gòu)件錯層或轉(zhuǎn)換等)?！耙?guī)則”的具體界限，隨著結(jié)構(gòu)類型的不同而異三、建筑形體的規(guī)則性工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering一個形體不規(guī)則的房屋，要達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗震設(shè)防目標(biāo)，在設(shè)計、施工、監(jiān)理方面都需要投入較多的力量，還需要業(yè)主有較高的投資，有時可能是不切實際的。因此，抗震規(guī)范把不規(guī)則的建筑分為三個級別予以區(qū)別對待：一般的不規(guī)則——按規(guī)范、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定采取加強(qiáng)措施；特別不規(guī)則——經(jīng)過專門研究和論證后采取高于規(guī)范、規(guī)程規(guī)定的加強(qiáng)措施，對于高層建筑應(yīng)嚴(yán)格按建設(shè)部令第111號進(jìn)行抗震設(shè)防專項審查；嚴(yán)重不規(guī)則——應(yīng)要求建筑師予以修改、調(diào)整。這個要求，作為抗震設(shè)計的強(qiáng)制性條文，業(yè)主、建筑師、結(jié)構(gòu)工程師必須嚴(yán)格執(zhí)行。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering不規(guī)則或具有明顯薄弱部位的建筑物，地震時扭轉(zhuǎn)作用其對薄弱部位（底層角柱）造成嚴(yán)重破壞都江堰市某商住樓,六層底框結(jié)構(gòu)，底層柱頭加腋，加腋部位以下箍筋未加密，未按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土抗震墻,地震中角部幾根柱混凝土壓潰，鋼筋籠呈燈籠狀.工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering臺灣集集地震某飯店因底層空曠(營業(yè)廳),剛度突變導(dǎo)致底層倒塌工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering阪神地震中神戶市政府辦公樓2號館倒塌工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering都江堰市華夏廣場小區(qū)，2003年建成使用,底部兩層整體倒塌，上部下坐工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering臺灣921地震中平面不規(guī)則高層建筑的扭轉(zhuǎn)破壞工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering建筑設(shè)計應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計的要求明確其形體的規(guī)則性不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的建筑根據(jù)合理的抗震概念設(shè)計原則，對所設(shè)計的建筑的抗震性能有所估計，避免采用抗震性能差的不規(guī)則設(shè)計方案工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering規(guī)范規(guī)定：平面不規(guī)則且豎向不規(guī)則的建筑，應(yīng)根據(jù)不規(guī)則類型的數(shù)量和程度，有針對性地采取不低于本規(guī)范要求的各項抗震措施。特別不規(guī)則的建筑，采取更有效的加強(qiáng)措施或?qū)Ρ∪醪课徊捎孟鄳?yīng)的抗震性能化設(shè)計方法工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering北京財富中心公寓樓8度丙類，

120m特點(diǎn)：

南北兩個框支剪力墻結(jié)構(gòu)組成平面不規(guī)則的超高建筑。性能要求：改為大底盤雙塔，南塔墻體全部落地，雙塔之間的空中花園連接部位大震可靠鉸接；墻體和框支柱按特一級設(shè)計，框支柱承載力中震彈性復(fù)核。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering北京當(dāng)代萬國城北區(qū)8度丙類，

65m特點(diǎn)：多個RC筒和RC框架、S斜撐組成的帶鋼結(jié)構(gòu)懸挑或連體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。性能要求：以連體模型為設(shè)計依據(jù)。墻、柱、斜桿按中震不屈服承載力驗算，懸挑和連體部位按豎向時程分析及中震彈性驗算。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering蘇州東方之門6度乙類，

278m特點(diǎn)：

超高、RC核心筒+

SRC外框柱，雙塔連體，斜撐框架轉(zhuǎn)換。性能要求：主結(jié)構(gòu)承載力按中震復(fù)核，主要墻體的約束邊緣構(gòu)件上延；連體按大震驗算。底部扭轉(zhuǎn)大的柱子按特一級構(gòu)造。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering抗震結(jié)構(gòu)體系要通過綜合分析，采用合理而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)類型。在實際工程中，要按抗震概念設(shè)計的要求來選擇結(jié)構(gòu)類型。此時，除要滿足受力明確、傳力途徑簡捷、合理外，需要注意多道防線和抗震薄弱部位塑性變形集中這兩個概念的應(yīng)用。四、抗震結(jié)構(gòu)的多道防線和塑性變形集中工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering多道防線⑴

整個抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作?？蚣?抗震墻體系框架-支撐框架體系框架-筒體體系體系雙肢或多肢抗震墻體系若干個單肢墻分系統(tǒng)組成延性框架抗震墻延性框架支撐框架延性框架筒體工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering多道防線⑵

抗震結(jié)構(gòu)體系具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識地建立起一系列分布的較易于修復(fù)的塑性屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量。例如：框架結(jié)構(gòu)中，根據(jù)強(qiáng)柱弱梁的概念，地震時使框架梁先于框架柱屈服，可吸收地震能量并實現(xiàn)內(nèi)力重分布，從而提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering多道防線按照多道防線的概念，設(shè)計計算時，需考慮部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性變形后的內(nèi)力重分布，使各個分體系所承擔(dān)的地震作用的總和大于不考慮塑性內(nèi)力重分布時的數(shù)值。例如：空間框-墻結(jié)構(gòu)模型反復(fù)荷載試驗及該試驗?zāi)Ｐ偷膹椝苄苑治霰砻鳎罕３謽菍觽?cè)向位移協(xié)調(diào)的情況下，彈性階段底部的框架僅承擔(dān)不到5%的總剪力；隨著墻體開裂，框架承擔(dān)的剪力逐步增大；當(dāng)墻體端部的縱向鋼筋開始受拉屈服時，框架承擔(dān)大于20%總剪力；墻體壓壞時框架承擔(dān)大于33%的總剪力因此，框-墻結(jié)構(gòu)中的框架，按初始剛度分配的地震剪力，即使在結(jié)構(gòu)的上部框架部分的剪力較大的樓層，也需要乘以增大系數(shù)，才能體現(xiàn)多道防線的概念。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering原因：單一抗震防線，在地震動往復(fù)作用下，框架構(gòu)件損傷積累而破壞倒塌。對策：增加剪力墻、支撐系統(tǒng)、翼墻等。16層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，主震時框架梁柱破壞，在余震中倒塌工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering汶川地震中，有少數(shù)框架結(jié)構(gòu)倒塌。其原因主要是這類框架結(jié)構(gòu)跨度普遍較大，層高較高，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，維護(hù)墻和隔墻不合理布置，在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)側(cè)向位移過大，造成部分框架柱失穩(wěn)破壞，由于冗余度較少，缺乏多道抗震防線，容易形成連續(xù)倒塌機(jī)制，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體傾覆倒塌。汶川縣某中學(xué)框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓在地震中整體傾覆倒塌工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering臺灣集集地震中(7.3級),位于云林縣斗六市的中山國寶二期大樓（兩棟12層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)住宅）由于柱子數(shù)量少，贅余度不夠造成東側(cè)大樓六層以下倒塌，西側(cè)大樓五層以下倒塌工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering都江堰市某6層單跨框架結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，局部倒塌工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering某小學(xué)新建教學(xué)樓，改變傳統(tǒng)的單跨框架+單邊懸挑走廊的做法，外廊統(tǒng)一設(shè)置帶翼墻的框架柱，做法值得肯定。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering都江堰市公安局大樓，十一層框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻連梁跨高比小，剪切破壞

,剪力墻連梁“X”形裂縫,其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本完好.?歷次地震震害表明，具有抗震墻的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋具有較好的抗震性能，其震害一般比較輕。中國汶川8.0級大地震中，具有抗震墻的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋無一例倒塌，絕大部分結(jié)構(gòu)主體基本完好或輕微損壞，小部分中等程度破壞。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering抗震薄弱層(部位)變形集中實際結(jié)構(gòu)受到材料強(qiáng)度規(guī)格、構(gòu)件尺寸模數(shù)、構(gòu)造和使用要求等的限制，必然在某些部位存在抗震承載力比相鄰部位相對薄弱的環(huán)節(jié)。于是，強(qiáng)烈地震時該部位會率先破壞而發(fā)展塑性變形，甚至形成塑性變形集中的現(xiàn)象。防止結(jié)構(gòu)抗震薄弱層塑性變形集中的概念，也是抗震設(shè)計中的重要概念:⑴

按多遇地震進(jìn)行彈性設(shè)計的結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)烈地震下不存在承載力的安全儲備，構(gòu)件的實際承載力分析(而不是承載力設(shè)計值的分析)是判斷薄弱層(部位)的基礎(chǔ)。⑵

要使樓層(部位)的實際承載力和設(shè)計計算的彈性受力之比在總體上保持一個相對均勻的變化；否則，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致薄弱部位出現(xiàn)塑性變形的集中工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering抗震薄弱層(部位)變形集中⑶

要防止在局部上加強(qiáng)而忽視整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、強(qiáng)度的協(xié)調(diào)。天津第二毛紡廠的框架廠房，由于在1976年7月唐山地震后加固時只注意加強(qiáng)破壞最重的樓層，使薄弱層轉(zhuǎn)移到其他樓層，導(dǎo)致在同年11月寧河地震中倒塌，就是一個典型的例子⑷

在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，采取措施(如采用約束砌體、約束混凝土、約束邊緣構(gòu)件、消能梁段等)使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering阪神地震某醫(yī)院中間薄弱層(第五層)倒塌,首層完好工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering??

抗震性能化設(shè)計仍然是以現(xiàn)有的抗震科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提的，一般需要綜合考慮使用功能、設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則程度和類型、結(jié)構(gòu)發(fā)揮延性變形的能力、造價、震后的各種損失及修復(fù)難度等等因素。不同的抗震設(shè)防類別，其性能設(shè)計要求也有所不同。鑒于目前強(qiáng)烈地震下結(jié)構(gòu)非線性分析方法的計算模型和計算參數(shù)的選用尚存在不少經(jīng)驗因素，缺少從強(qiáng)震記錄、設(shè)計施工資料到實際震害的詳細(xì)驗證，對結(jié)構(gòu)性能的判斷難以十分準(zhǔn)確，因此在性能設(shè)計指標(biāo)的選用中宜偏于安全一些。考慮當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，慎重發(fā)展性能化目標(biāo)設(shè)計方法，規(guī)范3.10.1條明確規(guī)定需要對選定的抗震性能目標(biāo)提出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性綜合分析和論證。五、建筑抗震性能化設(shè)計工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering日本:

震度法美國加州:

Field法案和Riley法案的強(qiáng)制要求僅考慮振幅強(qiáng)震觀測的積累強(qiáng)震記錄特性分析:反應(yīng)譜理論的誕生隨機(jī)振動理論的初步應(yīng)用:振型組合方法場地效應(yīng)考慮振幅和頻譜抗震理論發(fā)展靜力理論反應(yīng)譜理動力理論階段論階段階段20世紀(jì)10~40年代20世紀(jì)40~60年代20世紀(jì)70年代至今地震動的三要素:振幅、頻譜、持時同時考慮三要素工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering單一目標(biāo)階段20世紀(jì)初-80年代標(biāo)志：日、美抗震設(shè)防理念的提出與實施、中國的74、78規(guī)范多水準(zhǔn)多目標(biāo)階段20世紀(jì)80-90年代標(biāo)志：日本81版基準(zhǔn)法-兩級設(shè)計中國89版規(guī)范-三水準(zhǔn)兩階段設(shè)計性能設(shè)計理念興起與

發(fā)展20世紀(jì)90年代至今標(biāo)志：1989年Loma prieta地震、1994年Northridge地震、1995年Kobe地震之后關(guān)于抗震設(shè)計理念的反思美國：vision

2000、ATC-40、FEMA356等；中國2010版規(guī)范建筑抗震設(shè)防思想的演化工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering基于性能抗震設(shè)計方法（PBSD）的特點(diǎn)多級設(shè)防目標(biāo)：既要保證生命安全，又要避免經(jīng)濟(jì)損失過大，更加注重非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和內(nèi)部設(shè)施的保護(hù)引入投資-效益準(zhǔn)則，在可靠和經(jīng)濟(jì)之間選擇一種合理的平衡。設(shè)計具有更大的自由度，除了滿足“共性”要求外，更加注重“個性”設(shè)計，調(diào)動設(shè)計人員的積極性，利于新材料、新技術(shù)的開發(fā)和使用。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering研究現(xiàn)狀現(xiàn)狀：理論研究為主，實際應(yīng)用研究偏少理論研究主要集中于：①

性能目標(biāo)的確定原則：地震水準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)劃分；②

結(jié)構(gòu)計算分析方法：非線性靜力分析方法的改進(jìn)與優(yōu)化等③

結(jié)構(gòu)變形指標(biāo)限值的研究等。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering需要進(jìn)一步深入研究的問題①不同水準(zhǔn)地震動參數(shù)取值問題②結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的指標(biāo)量化問題③設(shè)計反應(yīng)譜的改進(jìn)問題：長周期、近場效應(yīng)、持時影響、多阻尼以及速度、位移、能量等④基于性能設(shè)計方法的實用化研究等工程抗震研究所 InstituteofEarthquake

Engineering地震危險性分析結(jié)果確定各級設(shè)防水準(zhǔn)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能水準(zhǔn)確定建筑物的各級性能水準(zhǔn)業(yè)主的選擇相

主關(guān)

管的

部文

門件標(biāo)

規(guī)準(zhǔn)

定或確定建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)，即性能目標(biāo)采用合適的抗震設(shè)防措施實現(xiàn)性能目標(biāo)，含新技術(shù)、新材料等選擇合適的抗震設(shè)計（計算分析）方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，含詳細(xì)設(shè)計計算、必要的試驗及細(xì)部構(gòu)造等檢驗設(shè)計結(jié)果是否滿足性能目標(biāo)的要求是結(jié)束否結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)選擇合適的建筑方案修改設(shè)計性能設(shè)計基本流程工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering性能目標(biāo)的選擇方法性能目標(biāo)：預(yù)期地震水準(zhǔn)下建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到預(yù)期的性能水準(zhǔn)。– 按多級設(shè)防原則，建筑性能目標(biāo)是由不同地震水準(zhǔn)和相應(yīng)的建筑性能水準(zhǔn)組合而成的一個目標(biāo)系列。性能目標(biāo)的影響因素地震動風(fēng)險水平（水準(zhǔn)）建筑性能水準(zhǔn)業(yè)主關(guān)于建筑性能的要求行政主管部門的意見和管理規(guī)定等客觀因素主觀因素工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering基本性能目標(biāo)表

2.1 各類建筑的基本性能目標(biāo)地震動水準(zhǔn)建筑抗震設(shè)防分類甲類乙類丙類丁類常遇地震（63.2%/50

year）充分運(yùn)行

1-A充分運(yùn)行

1-A充分運(yùn)行

1-A基本運(yùn)行

1-B生命安全

3-C基本地震（10.0%/50

year）充分運(yùn)行

1-A基本運(yùn)行

1-B生命安全

3-C防止倒塌

5-D罕遇地震（2~3%/50

year）充分運(yùn)行

1-A生命安全

3-C防止倒塌

5-D—與現(xiàn)行規(guī)范的三水準(zhǔn)設(shè)防基本相同工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering更高性能目標(biāo)的確定方法方法一：地震動水準(zhǔn)不變，提高建筑的性能水準(zhǔn)——《抗震規(guī)范》2010版采用的方法。優(yōu)點(diǎn)：

①不需要重新確定地震動參數(shù)，②

性能目標(biāo)具有很強(qiáng)的針對性（重要部位或關(guān)鍵構(gòu)件）缺點(diǎn)：

①

設(shè)防目標(biāo)不太明確，不能直接判斷出防倒塌等基本性能要求的概率水平。②

現(xiàn)行的設(shè)計方法和措施不再適用，需要專門研究各性能目標(biāo)的設(shè)計要求和構(gòu)造措施。地震水準(zhǔn)性能目標(biāo)1性能目標(biāo)2性能目標(biāo)3性能目標(biāo)4多遇地震完好完好完好完好設(shè)防地震完好,正常使用基本完好,檢修后繼續(xù)使用輕微損壞,簡單修理后繼續(xù)使用輕微至接近中等損壞，變形＜3[⊿ue]罕遇地震基本完好,

檢修后繼續(xù)使用輕微至中等破壞,修復(fù)后繼續(xù)使用其破壞需加固后繼續(xù)使用接近嚴(yán)重破壞,大修后繼續(xù)使用工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering更高性能目標(biāo)的確定方法方法二：建筑性能水準(zhǔn)不變，提高地震動水準(zhǔn)優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)防目標(biāo)明確，基本性能目標(biāo)的設(shè)防概率含義清晰②由于建筑的基本性能水準(zhǔn)不變，可直接采用現(xiàn)行規(guī)范中相對比較完善的一套設(shè)計方法和措施缺點(diǎn)：需要重新確定不同概率水準(zhǔn)的地震動參數(shù)。鑒于目前的中長期地震預(yù)報的水平以及其結(jié)果的不確定性，這一方法的工程可靠性值得商榷。整體提高建筑物性能，針對性不強(qiáng)基本地震動水準(zhǔn)更高地震動水準(zhǔn)基本性能水準(zhǔn)常遇地震（63.2%/50

year）50%/50

year充分運(yùn)行1-A、基本運(yùn)行1-B基本地震（10.0%/50

year）5.0%/50

year生命安全3-C罕遇地震（2~3%/50

year）1.0%/50

year防止倒塌5-D工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering?(1) 針對性和靈活性：建筑的抗震性能化設(shè)計，立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有很強(qiáng)的針對性和靈活性。針對具體工程的需要和可能，可以對整個結(jié)構(gòu)、也可以對某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件，靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)——著重提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。3.10.2

建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計，應(yīng)根據(jù)實際需要和可能，具有針對性：可分別選定針對整個結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的局部部位或關(guān)鍵部位、結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件、重要構(gòu)件、次要構(gòu)件以及建筑構(gòu)件和機(jī)電設(shè)備支座的性能目標(biāo)。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering例如：樓梯間作為“抗震安全島”特別不規(guī)則、復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)需要連續(xù)工作的機(jī)電設(shè)施大震下樓梯間具有安全避難通道的具體目標(biāo)和性能要求抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件分別提出相應(yīng)的性能目標(biāo)，提高其整體或關(guān)鍵部位的抗震安全性；也可以針對水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，為確保大震下自身及相關(guān)構(gòu)件的安全而提出大震下的性能目標(biāo)；還可以提高結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的層間位移控制值，如國外對抗震設(shè)防類別高的建筑，其彈塑性層間位移角比普通建筑的規(guī)定值減少20~50。相關(guān)部位的層間位移需滿足設(shè)備運(yùn)行所需的層間位移限值的專門要求；對震后的殘余變形提出滿足設(shè)施檢修后運(yùn)行的位移要求，也可提出大震后可修復(fù)運(yùn)行的位移要求工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering(2)可供選擇的性能目標(biāo)：抗震性能化設(shè)計，要盡可能達(dá)到可操作性——相對定量的預(yù)期地震水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)和使用功能保持程度

鑒于地震具有很大的不確定性，性能化設(shè)計首先需要估計在結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限內(nèi)可能遭遇的各種水準(zhǔn)的地震影響，通常可取規(guī)范所規(guī)定的三個水準(zhǔn)的地震影響，在必要時還需要考慮近場地震的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限是國務(wù)院《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》規(guī)定的在設(shè)計時考慮施工完成后正常使用、正常維護(hù)情況下不需要大修仍可完成預(yù)定功能的保修年限，國內(nèi)外的一般建筑結(jié)構(gòu)均取50年。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基準(zhǔn)期是抗震規(guī)范確定地震作用取值時選用的統(tǒng)計時間參數(shù)，也取為50年，即地震發(fā)生的超越概率是按50年統(tǒng)計的。對于設(shè)計使用年限不同于50年的結(jié)構(gòu)，其地震作用需要做適當(dāng)調(diào)整，取值經(jīng)專門研究提出并按規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)后確定。當(dāng)缺乏當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)資料時，可參考《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則（試用）》的附錄A，其調(diào)整系數(shù)的范圍大體是：設(shè)計使用年限70年，取1.15~1.2；100年取1.3~1.4。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering通過對不同地點(diǎn)、場地地震危險性分析結(jié)果的統(tǒng)計分析，研究建筑在不同設(shè)計使用年限下具有相同概率保證的結(jié)構(gòu)地震作用的變化規(guī)律，給出相對應(yīng)的地震作用調(diào)整系數(shù)。1.61.41.210.80.60.40.200 20

40

60

80

100120不同使用年限與地震作用調(diào)整

系數(shù)之間的關(guān)系

T

Kt

i

Ft(i)

exp

已知T=50年地震烈度的概率分布符合極值III型分布時，在任意t年內(nèi)的概率分布函數(shù)為得到不同期限內(nèi)在給定概率下的地震烈度工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering設(shè)計的地震作用水準(zhǔn)舉例地震加速度比例系數(shù)水準(zhǔn) 7度 8度9度4.0小震(50年)小震(100年)中震(50年)中震(100年)大震1.0 2.01.44 2.70 5.102.85 5.62 11.23.82 7.20 13.76.2 11.2 17.5工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering建筑結(jié)構(gòu)遭遇各種水準(zhǔn)的地震影響時，其可能的損壞狀態(tài)和繼續(xù)使用的可能，通常采用《建筑地震破壞等級劃分標(biāo)準(zhǔn)》作為評判的依據(jù)。名稱破壞描述繼續(xù)使用的可能性變形參考值基本完好(含完好)承重構(gòu)件完好；個別非承重構(gòu)件輕微損壞；附屬構(gòu)件有不同程度破壞一般不需修理即可繼續(xù)使用<[⊿ue]輕微損壞個別承重構(gòu)件輕微裂縫(對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件指殘余變形)，個別非承重構(gòu)件明顯破壞；附屬構(gòu)件有不同程度破壞不需修理或需稍加修理，仍可繼續(xù)使用1.5~2[⊿ue]中等破壞多數(shù)承重構(gòu)件輕微裂縫(或殘余變形)，部分明顯裂縫(或殘余變形)；個別非承重構(gòu)件嚴(yán)重破壞需一般修理，采取安全措施后可適當(dāng)使用3~4[⊿ue]嚴(yán)重破壞多數(shù)承重構(gòu)件嚴(yán)重破壞或部分倒塌應(yīng)排險大修，局部拆除<0.9[⊿up]倒 塌多數(shù)承重構(gòu)件倒塌需拆除>[⊿up]工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering對于每個預(yù)期水準(zhǔn)的地震，結(jié)構(gòu)的破壞和可否繼續(xù)使用的情況均可參照上述等級加以劃分。于是，建筑結(jié)構(gòu)在不同地震水準(zhǔn)下可供選定的高于常規(guī)設(shè)計的一般情況的預(yù)期性能目標(biāo)可大致歸納如下的四個性能目標(biāo)。地震水準(zhǔn)性能目標(biāo)1性能目標(biāo)2性能目標(biāo)3性能目標(biāo)4多遇地震完好完好完好完好設(shè)防地震完好,正常使用(設(shè)計值復(fù)核)基本完好,檢修后繼續(xù)使用(設(shè)計值復(fù)核)輕微損壞,簡單修理后繼續(xù)使用(標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)核)輕微至接近中等損壞，變形＜3[⊿ue](極限值復(fù)核)罕遇地震基本完好,

檢修后繼續(xù)使用(設(shè)計值復(fù)核)輕微至中等破壞,修復(fù)后繼續(xù)使用(極限值復(fù)核)其破壞需加固后繼續(xù)使用接近嚴(yán)重破壞,大修后繼續(xù)使用完好，基本完好，輕微損壞，中等破壞，即所有構(gòu)件保持彈性狀態(tài),多遇地震下必須滿足規(guī)范所規(guī)定的承載力和彈性變形的要求。即構(gòu)件基本保持彈性狀態(tài)：層間變形可能略微超過彈性變形限值。即結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能出現(xiàn)輕微的塑性變形，但不達(dá)到屈服狀態(tài)，按材料標(biāo)準(zhǔn)值計算的承載力大于作用標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)。部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)明顯的塑性變形，但總體上控制在一般加固即可恢復(fù)使用的范圍。接近嚴(yán)重破壞，結(jié)構(gòu)多數(shù)關(guān)鍵的豎向構(gòu)件出現(xiàn)明顯的殘余變形，部分水平構(gòu)件可能失效需要更換，經(jīng)過大修加固后可恢復(fù)使用。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering實現(xiàn)上述性能目標(biāo)，需要落實到具體設(shè)計指標(biāo)，即各個地震水準(zhǔn)下構(gòu)件的承載力、變形和細(xì)部構(gòu)造的指標(biāo)。僅提高承載力時，安全性有相應(yīng)提高，但使用上的變形要求不一定滿足；僅提高變形能力，則結(jié)構(gòu)在小震、中震下的損壞情況大致沒有改變，但抗御大震倒塌的能力提高。因此，性能設(shè)計目標(biāo)往往側(cè)重于通過提高承載力推遲結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性工作階段并減少塑性變形，必要時還需同時提高剛度以滿足使用功能的變形要求，而變形能力的要求——抗震延性構(gòu)造可根據(jù)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在中震、大震下進(jìn)入彈塑性的程度加以調(diào)整。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering對性能目標(biāo)1，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在預(yù)期大震下仍基本處于彈性狀態(tài)，則其細(xì)部構(gòu)造僅需要滿足最基本的構(gòu)造要求（防止脆性或失穩(wěn)破壞）對性能目標(biāo)2，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在中震下完好，在預(yù)期大震下可能屈服，其細(xì)部構(gòu)造需滿足低延性的要求。對性能目標(biāo)3，在中震下已有輕微塑性變形，大震下有明顯的塑性變形，因而，其細(xì)部構(gòu)造需要滿足中等延性的構(gòu)造要求。對性能目標(biāo)4，在中震下的損壞已大于性能3，結(jié)構(gòu)總體的抗震承載力僅略高于一般情況，因而，其細(xì)部構(gòu)造仍需滿足高延性的要求工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering(3)性能化設(shè)計計算的注意事項：

抗震性能化設(shè)計時，計算分析的主要工具是結(jié)構(gòu)的彈塑性分析。一般情況，應(yīng)考慮構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下進(jìn)入彈塑性工作階段和重力二階效應(yīng)。鑒于目前的構(gòu)件彈塑性參數(shù)、分析軟件對構(gòu)件裂縫的閉合狀態(tài)和殘余變形、結(jié)構(gòu)自身阻尼系數(shù)、施工圖中構(gòu)件實際截面、配筋與計算取值的差異等等的處理，還需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)，當(dāng)預(yù)期的彈塑性變形不大時，可利用等效阻尼等模型簡化估算。為了判斷彈塑性計算結(jié)果的可靠程度，建議借助于理想彈性假定的計算結(jié)果，從下列幾方面進(jìn)行工程上的綜合分析和判斷：1)結(jié)構(gòu)彈塑性計算所采用的計算模型，一般可以比結(jié)構(gòu)在多遇地震下反應(yīng)譜計算時的分析模型有所簡化，但二者在彈性階段的主要計算結(jié)果應(yīng)基本相同。若計算得到的結(jié)果明顯異常，則計算方法或計算參數(shù)存在問題，需仔細(xì)復(fù)核、排除。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering2)彈塑性階段，結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整個結(jié)構(gòu)實際具有的抵抗地震作用的承載力是客觀存在的，在計算模型合理時，不因計算方法、輸入地震波形的不同而改變。整個結(jié)構(gòu)客觀存在的、實際具有的最大受剪承載力（底部總剪力）應(yīng)控制在合理的、經(jīng)濟(jì)上可接受的范圍，不需要接近更不可能超過按同樣阻尼比的理想彈性假定計算的大震剪力。3)進(jìn)入彈塑性變形階段的薄弱部位會出現(xiàn)某種程度的塑性變形集中。在大震下結(jié)構(gòu)薄弱樓層的層間位移應(yīng)大于按同樣阻尼比的理想彈性假定計算的該部位大震的層間位移；如果明顯小于此值，則該位移數(shù)據(jù)需認(rèn)真檢查、復(fù)核，判斷其合理性。需要注意，由于薄弱樓層和非薄弱樓層之間的塑性內(nèi)力重分布，大震下非薄弱層的層間位移要小于按理想彈性假定計算的層間位移，使結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)彈塑性位移隨結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性程度而變化的規(guī)律，與薄弱層彈塑性層間位移的上述變化規(guī)律是不相同的，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的彈塑性位移一般明顯小于按理想彈性假定計算的位移工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering4)薄弱部位可借助于上下相鄰樓層或主要豎向構(gòu)件的屈服強(qiáng)度系數(shù)的比較予以復(fù)核。結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析表明，不同的逐步積分方法、不同的波形，盡管彼此計算的承載力、位移、進(jìn)入塑性變形的程度差別較大，但發(fā)現(xiàn)的薄弱部位一般相同——屈服強(qiáng)度系數(shù)相對較小的樓層或部位。5)影響彈塑性位移計算結(jié)果的因素很多，計算值的離散性比較大。大震彈塑性時程分析時，由于阻尼的處理方法不夠完善，波形的數(shù)量也較少（建議盡可能增加數(shù)量，如不少于7條；數(shù)量較少時宜取包絡(luò)），不宜直接把計算的彈塑性位移值視為結(jié)構(gòu)實際彈塑性位移，建議借助小震的反應(yīng)譜法計算結(jié)果進(jìn)行分析。例如，用同一軟件、同一波形進(jìn)行小震彈性和大震彈塑性的計算，得到同一波形、同一部位彈塑性位移(層間位移)與小震彈性位移(層間位移)的比值，然后將此比值取平均或包絡(luò)值，再乘以反應(yīng)譜法計算的該部位小震位移(層間位移)，從而得到大震下該部位的彈塑性位移(層間位移)的參考值。InstituteofEarthquake

Engineering工程抗震研究所(4)性能化設(shè)計方法示例：A、不同性能要求的位移及其延性要求R

/FEk性能

15~6性能

2，μ<1.5性能

3，μ≈22.8性能

4(一般構(gòu)件μ≈5)1.01 3 5 7 Δu

/[Δue]性能目標(biāo)1：罕遇地震時層間位移按線性彈性計算，約為[Δue]，震后基本不存在殘余變形性能目標(biāo)2：震時位移小于2[Δue]，震后殘余變形小于0.5[Δue]性能目標(biāo)3：阻尼有所增加，震時位移約為(4~5)[Δue]，按退化剛度估計震后殘余變形約

[Δue]性能目標(biāo)4：等效阻尼加大和剛度退化，震時位移約為(7~8)[Δue]，震后殘余變形約2[Δue]工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering從抗震能力的等能量原理，當(dāng)承載力提高一倍時，延性要求減少一半。所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震構(gòu)造，均應(yīng)滿足避免發(fā)生脆性的剪切或失穩(wěn)破壞的最低要求。同一結(jié)構(gòu)中不同部位的構(gòu)件構(gòu)造，一般情況可按承載力水準(zhǔn)最低構(gòu)件要求的延性等級采用；當(dāng)承載力水準(zhǔn)顯著差異時，可采用不同的延性構(gòu)造要求。構(gòu)件的延性構(gòu)造：——對混凝土構(gòu)件主要指箍筋、邊緣構(gòu)件和軸壓比等構(gòu)造，不包括影響正截面承載力的縱向受力鋼筋的構(gòu)造要求；——對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要指長細(xì)比、板件寬厚比、加勁肋、側(cè)向支撐等構(gòu)造；工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering不同延性的細(xì)部構(gòu)造，可根據(jù)震害總結(jié)確定：由不同烈度下按小震彈性設(shè)計的最大承載力求出對應(yīng)于大震的屈服強(qiáng)度系數(shù)，估計所需的延性要求從而復(fù)核現(xiàn)行規(guī)范的構(gòu)造。在此基礎(chǔ)上：基本抗震構(gòu)造指防止脆性或失穩(wěn)破壞；低延性

μ<1.5

構(gòu)造可按6度設(shè)防的要求；中1延性μ<2.5構(gòu)造可按7度設(shè)防的要求；中2延性μ<3.5構(gòu)造可按7.5度設(shè)防的要求；高延性

μ<5 構(gòu)造可按8度設(shè)防的要求；工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering規(guī)范規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造對應(yīng)于不同性能要求的抗震等級，可按下表選用；結(jié)構(gòu)中同一部位的不同構(gòu)件，可區(qū)分豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件，按各自最低的性能要求所對應(yīng)的抗震構(gòu)造等級選用：性能要求構(gòu)造的抗震等級性能1基本抗震構(gòu)造?？砂闯Ｒ?guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定降低二度采用，但不得低于6度，且不發(fā)生脆性破壞性能2低延性構(gòu)造。可按常規(guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定降低一度采用，當(dāng)構(gòu)件的承載力高于多遇地震提高二度的要求時，可按降低二度采用；均不得低于6度，且不發(fā)生脆性破壞性能3中等延性構(gòu)造。當(dāng)構(gòu)件的承載力高于多遇地震提高一度的要求時可按常規(guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定降低一度且不低于6度采用，否則仍按常規(guī)設(shè)計的規(guī)定采用性能4高延性構(gòu)造。仍按常規(guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定采用結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的構(gòu)造抗震等級示例工程抗震研究所InstituteofEarthquake

EngineeringB、不同性能要求的構(gòu)件承載力驗算性能設(shè)計目標(biāo)往往側(cè)重于通過提高承載力推遲結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性工作階段并減少塑性變形,必要時還需同時提高剛度以滿足使用功能的變形要求。實現(xiàn)不同性能要求的構(gòu)件承載力驗算表達(dá)式，分為設(shè)計值復(fù)核、標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)核和極限值復(fù)核。其中，中震和大震均不再考慮地震效應(yīng)與風(fēng)荷載效應(yīng)的組合。設(shè)計值復(fù)核:

γGSGE

+γE

SEk(I,

λ,

ζ)≤R/γREI——表示不同水準(zhǔn)的地震動，隔震結(jié)構(gòu)可包含水平向減震影響；如：設(shè)防烈度應(yīng)乘以2.80~2.85的增大系數(shù)λ——表示抗震等級的地震效應(yīng)調(diào)整系數(shù)，不計入時取1.0；ζ——考慮部分次要構(gòu)件進(jìn)入塑性的剛度降低或消能減震結(jié)構(gòu)附加的阻尼影響。計入作用分項系數(shù)、抗力的材料分項系數(shù)、承載力抗震調(diào)整系數(shù)工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)核:SGE+SEk(I,

ζ)≤RkRk——按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算的承載力。不計入作用分項系數(shù)、承載力抗震調(diào)整系數(shù)和內(nèi)力調(diào)整系數(shù)，且材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值極限值復(fù)核:SGE+SEk(I,ζ)

<RuRu——按材料強(qiáng)度最小極限值計算的承載力。不計入作用分項系數(shù)、承載力抗震調(diào)整系數(shù)和內(nèi)力調(diào)整系數(shù)，但材料強(qiáng)度取最小極限值(如:鋼筋最小極限值取鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk的1.3倍)。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering承載力特一級與中震不屈服初步比較

特一級 中震不屈服Rd/γRE>

(1.2SGE+1.3SE)Ry≈1.2Rd>SGE+2.85SE構(gòu)件狀態(tài)γRE0.51.022.191.312.350.851.011.48(SE/

SG)=1.0 1.50.87 0.811.88 1.721.13 1.031.99 1.840.73 0.670.87 0.791.26 1.162.00.761.630.981.740.640.751.09框架柱偏壓0.801.4框架柱受剪0.852.82框支柱偏壓0.801.8框支柱受剪0.853.02墻底部偏壓0.851.1墻上部偏壓0.851.3剪力墻受剪0.851.9工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering重現(xiàn)期200年的地震效應(yīng)SEk2

≈

2.0SEk0，取SGE=SEk2則 Sd=1.2SGE+1.3SEk2=2.5SEk2

≈5.0SEk0,200年的彈性驗算為

RdE>

5.0

SEk0，Rd>4

~

4.2

SEk0中震標(biāo)準(zhǔn)組合 Sk=SGE+2.8SEk0≈4.8

SEk0，取

Ry≈1.2Rd，中震不屈服

Ry

>Sk Rd>4.0

SEk0二者相當(dāng)！中震不屈服的目標(biāo)與200年重現(xiàn)期地震(約為提高一度)彈性目標(biāo)的比較工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering抗震承載力水準(zhǔn)匯總小震下結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)滿足彈性設(shè)計Sd<

Rd（增大系數(shù)>1.0、分項系數(shù)γ>1.0）中震的承載力可選擇：水

準(zhǔn) 簡

稱水準(zhǔn)1 極限安全設(shè)

計

表

達(dá)

式Sk

<

Ru—

=1，γ=1水準(zhǔn)2不屈服Sk<Rk — =1，γ=1水準(zhǔn)3彈性Scd<

Rd —

=1，γ>1水準(zhǔn)4不裂Vk<

0.7ftkA工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering(5)

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能水準(zhǔn)劃分依據(jù)：①

震后的功能使用情況②

破壞可能帶來的損失情況N-A（充分運(yùn)行）震后非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的某些部件可能需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那謇砗托扪a(bǔ)，但是建筑物正常使用所需的絕大多數(shù)非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)都可以保持原始的使用功能。N-B（基本運(yùn)行）非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的某些部件會遭到破壞，但是建筑物的出入口及逃生系統(tǒng)基本上都保持在可用狀態(tài)。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering非結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能水準(zhǔn)N-C（生命安全）非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的某些部件會受到顯著的破壞，但不會對生命安全構(gòu)成威脅。使用功能喪失，但總體上人員傷亡風(fēng)險很低。N-D（有限安全）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件會產(chǎn)生非常明顯的破壞，但重型構(gòu)件具有可靠的安全性能，不會在人群聚集的區(qū)域跌落。這一狀態(tài)下，可能會有一些孤立的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件跌落而傷人事件，但不會發(fā)生大量人員傷亡的事件。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering非結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)SP-1（結(jié)構(gòu)完好）SP-2（破壞控制）SP-3（生命安全）SP-4（有限安全）SP-5（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定）N-A（充分運(yùn)行）充分運(yùn)行1-A2-A———N-B（基本運(yùn)行）基本運(yùn)行1-B2-B3-B——N-C（生命安全）1-C2-C生命安全3-C4-C5-CN-D（有限安全）—2-D3-D4-D防止倒塌5-D建筑性能水準(zhǔn)工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering規(guī)范規(guī)定：當(dāng)非結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)件和附屬機(jī)電設(shè)備按使用功能的專門要求進(jìn)行性能設(shè)計時，在遭遇設(shè)防烈度地震影響下的性能要求可按下表選用：性能水準(zhǔn)功能描述變形指標(biāo)性能1（較高要求）外觀可能損壞，不影響使用和防火能力，安全玻璃開裂；使用、應(yīng)急系統(tǒng)可照常運(yùn)行可經(jīng)受相連結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)1.4倍的建筑構(gòu)件、設(shè)備支架設(shè)計撓度。功能系數(shù)取1.4。性能2（中等要求）可基本正常使用或很快恢復(fù)，耐火時間減少1/4，強(qiáng)化玻璃破碎使用系統(tǒng)檢修后運(yùn)行，應(yīng)急系統(tǒng)可照常運(yùn)行可經(jīng)受相連結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)1.0倍的建筑構(gòu)件、設(shè)備支架設(shè)計撓度。功能系數(shù)取1.0。性能3（一般要求）耐火時間明顯減少，玻璃掉落，出口受碎片阻礙；使用系統(tǒng)明顯損壞，需修理才能恢復(fù)功能，應(yīng)急系統(tǒng)受損仍可基本運(yùn)行只能經(jīng)受相連結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)0.6倍的建筑構(gòu)件、設(shè)備支架設(shè)計撓度。功能系數(shù)取0.6。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering世界各國的抗震規(guī)范規(guī)定中，要求對非結(jié)構(gòu)的地震作用進(jìn)行計算的有60

，而僅有

28

對非結(jié)構(gòu)的構(gòu)造做出規(guī)定?？紤]到我國設(shè)計人員的習(xí)慣，首先要求采取抗震措施，對于抗震計算的范圍由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。一般情況下

除了本規(guī)范第

5

章有明確規(guī)定的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如出屋面女兒墻、長懸臂構(gòu)件(雨篷等)外，盡量減少非結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震作用計算和構(gòu)件抗震驗算的范圍。工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering例如：《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102要求的性能目標(biāo)：1、抗震設(shè)計時，應(yīng)按照主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值的3倍進(jìn)行設(shè)計2、強(qiáng)條規(guī)定，全玻幕墻的板面不得與其他剛性構(gòu)件材料直接接觸都江堰中國電信大廈，七層框架結(jié)構(gòu),填充墻破壞嚴(yán)重,玻璃幕墻完好工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering都江堰中國電信大廈，七層框架結(jié)構(gòu),填充墻倒塌破壞,玻璃幕墻完好工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering綿竹市漢旺鎮(zhèn)中國保險大廈，七層框架結(jié)構(gòu),填充墻倒塌破壞,玻璃幕墻基本完好工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering繼續(xù)保持追求高、大、奇、特的趨勢而且從一線城市向二、三線城市發(fā)展六、我國超限高層建筑發(fā)展特點(diǎn)工程抗震研究所InstituteofEarthquake

Engineering省市未超高但不規(guī)則超高<200m高200~350m高>350m大跨累計876876876876876合計全委審北京311214444天津1552341753上海4471111460重慶304591412380河北32414115山西756316111103內(nèi)蒙1195101137黑龍江37111吉林3323510遼寧58661310154山東159133427338611江蘇272392871372811119130040安徽179545422937浙江369316210161102福建4391542162226江西1851582147河南815231026558湖北1560811851湖南215276151廣東6324023262802廣西21074211272海南3213171137云州215219四川69190373173西藏11陜西6273220甘肅391181151寧夏11青海66新疆611192兵團(tuán)0總計18976858821283333114986494636153167201