基于抗震性能设计简介 (技术处 徐永基)2012年10月29日

基于抗震性能设计简介

徐永基

中国建筑西北设计研究院

二○一二年十月

目录

一、基于抗震性能设计的概述

二、结构抗震性能目标设计

（一）结构抗震性能控制目标的制定

1、地震动水准的确定

2、结构抗震性能目标的划分

3、四级性能目标及五类性能水准

（二）结构抗震性能设计

1、结构构件对应于不同性能要求的承载力参考指标

2、结构构件对应于不同性能要求的层间位移参考指标

3、结构构件细部构造对应于不同性能要求的抗震等级。

（三）不同抗震性能水准的结构承载力设计

（四）不同抗震性能水准位移控制目标

（五）结构抗震性能设计对弹塑性计算分析的要求。

一、基于抗震性能设计的概述

（一）基于抗震性能设计的理论，是近十多年来，世界上一些国家开始研究的抗震设计方法。最早由美国于20世纪90年代开始研究，主要在既有建筑评定、加固中使用了多重目标的概念，并提供了设计方法；以后又提出了新建房屋基于性能的抗震设计理念及设计方法，可较广泛应用于工程建设中。随后日本、澳大利亚、欧洲混凝土协会及我国也展开了这项研究，提出了相应的设计规范。我国目前已批准的《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构设计规程》在近几年科研与工程实践的基础上，已开始纳入性能目标设计的内容，由于该项技术尚处于起步阶段，不少问题需进一步研究，如地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用存在不少经验因素、模型试验和震害资料较少等，但随着在工程中的不断应用，将会逐渐完善成熟。

（二）基于抗震性能设计方法的特点是：使抗震设计从宏观定性目标具体量化，建设单位或设计者可选择性能目标，然后对确定的性能目标进行深入的分析论证再通过专家的审查。这一方法可适用于一些目前现行标准规范中尚未涉及的复杂结构体系，为推广应用新体系、新材料、新技术，提供了技术可能，是目前抗震设计中研究的热点，预期会成为一种新的发展

趋势。

（三）结构设计是否需要采用抗震性能设计方法的主要依据，是在分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求的基础上确定的。结构方案特殊性的分析中要注意分析结构方案不符合抗震概念设计的情况和程度。国内外历次震害经验说明抗震概念设计是决定结构抗震性能的重要因素。需要要求采用抗震性能设计的工程一般表现为不能完全符合抗震概念设计的要求。在此情况下，结构工程师应根据概念设计的规定与建筑师协商，改进结构方案，尽量减少结构不符合概念设计的情况和程度，不应采用严重不规则的结构方案。对于特别不规则结构可按本节规定进行抗震性能设计，但需慎重选用抗震性能目标，并通过深入的分析论证。

（四）改革开放以来，我国经济得到突飞猛进的发展，建筑业的形势尤为突出。高层、超高层建筑、复杂结构体系的建筑日益增多。许多工程已超越目前规范、规程所涉及的范围，使工程技术人员无技术法规可依。为适应国家建设的需要，并确保工程设计的可靠与安全，2002年由建设部发布了第111号部长令——《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》，成立了《全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会》，（2009年已进

入第四届），制定了《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》等文件，凡需要设计超限高层建筑工程的项目需根据111号部长令的要求，由设计单位在初步设计阶段进行仔细分析，明确超限内容，并提出相应的加强措施，完成审查技术要点规定的内容，报专家委员会论证审查，必要时尚需进行模型试验。近年来，这项工作对确保复杂超限工程质量发挥了重要作用，在执行部长令审查超限工程的过程中开始逐步涉及到基于抗震性能设计的理念与方法，2009年颁布的《关于加强超限高层建筑工程抗震设防审查技术把关的建议》中明确提出了对复杂和超限高层建筑，应明确其抗震性能目标，即为实现“大震不倒”所选择的加强措施。目前在复杂和超限高层建筑中已逐步开始应用基于性能的抗震设计相信在不断应用的过程中，该项设计理念及方法将会日趋成熟完善。

二、结构抗震性能目标设计

（一）结构抗震性能控制目标的制定

1、地震动水准的确定

（1）89规范提出的“小震不坏，中震可修、大震不倒”是属于一般情况的性能设计目标，其地震动水准可按《抗规》规定的多遇地震（小震）、设防烈度地震（中震）和罕遇地震（大震）的地震作用选定。

（2）《抗规》2001第12.2.2条规定，对处于发震断裂两侧10Km以内的结构，应计入近场影响，若地震动参数未计入近场影响，5Km以内宜乘以增大系数1.5；5Km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。

（3）对设计使用年限超过50年的结构，其地震作用需作适当调整，取值需经专门研究提出后，报规定的权限部门批准后采用。其值可参考《建筑工程抗震性态设计通则（试用）》附录A。具体调整系数大体是：设计使用年限70年，取1.15-1.2、100年取1.3-1.4。

2、结构抗震性能目标的划分

（1）《抗规》2001 1.0.1条规定：进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当

于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。与上述要求配套的地震破坏分级定性划分，在《建筑地震破坏等级划分标准》（建设部90建抗字377号）中，分为五级作了较详细的描述，见表1。

表1 各类房屋的地震破坏分级和损失估计

注：1、个别指5%以下，部分指30%以下，多数指50%以上；

2、中等破坏变形参考值，大致取规范弹性和弹塑性位移角限值的平均值，轻

微损坏取1/2平均值。

（2）由于结构方案属于特别不规则的结构不符合抗震概念设计的要求或建筑物有特殊需要，可根据抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复