地震灾害给人类社会带来了巨大损失

地震灾害给人类社会带来了巨大损失。我国是遭受地震灾害最严重的国家之一。就近些年来看，2010年的玉树7.1级地震，新中国成立以来破坏性最强、

波及范围最大的08年汶川地震以及1976年的唐山地震等，其强大的破坏力和严重的次生灾害给我国造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失，仅汶川地震就造成了69227人遇难，374643人受伤，失踪17923人，造成的经济损失过千亿美元。据统计，仅 2008 年我国境内共发生 5 级以上地震 99 次，其中 8.0 级以上地震 1 次，7.0～7.9 级地震 1 次，6.0～6.9 级地震 19次，5.0～5.9 级

地震 78 次，占当年全球大陆 5.0 级以上地震发生次数的一半。充分说明我国地震灾害的严重程度。同时调查和现有数据表明，建筑物遭遇强震袭击时的倒塌破坏及次生灾害一直是造成人员伤亡，设备损坏和经济损失的主要根源。惨烈的震害给社会经济及人们的心理带来了巨大的负面效应。同时这也引发了人们对建筑物抗震性能的关注及现行抗震设计的反思。为了最大程度的防止和减少建筑物和构筑物由于地震造成的倒塌和破坏，研究切实可行的分析方法，使其在未来可能发生的地震作用下保持其设计的性能，从而保证人民生命和财产的安全，就需要对建筑物及构筑物的抗震性能进行分析。通常，结构抗震设计方法的研究主要包括以下四个方面的内容：设计地震作用的确定方式及设计地面运动参数的选择；结构地震反应分析方法；结构地震破坏评估；合理、方便的设计方法。

当今大部分国家采用“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。为实现三水准的设防准则（具体阐述二阶段：参考基于性能的钢框架非线性地震反应分析）许多国家采用了大同小异的抗震设计方法。传统的设计思想基本达成了共识：在罕遇地震下，容许结构出现一定的破坏，只要不倒塌，便可实现有效保护生命安全这一基本目标。现行的抗震设计在地震中也表现出了良好的抗震性能。但是基于“三水准两阶段”准则的抗震评估理念，不足以有效地控制结构件和非结构构件的破坏损失，尤其是第三水准的“大震不倒”设防目标还仅仅停留在抗震构造措施和概念设计方面，缺乏有效理论依据和定量的判别指标，近几次的震害（Northridge 1994、Kobe1995）都暴露了基于这种抗震理念的薄弱环节。（基于承载力的抗震设计不能预测结构屈服后的变形能力及在大震时的实际行为，基于强度的抗震设计方法，已不能满足社会需要。）

(我国《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-1995[5]是建立在“89 抗震规范”基础上的，采用的

两级鉴定方法：一是对构造措施加以要求；二是基于构件承载力的抗震验算和薄弱环节的验算。这种基于“三水准两阶段”准则的抗震评估理念，不足以有效地控制结构件和非结构构件的破坏损失，尤其是大震下缺乏定量的判别指标，近几次的震害（Northridge 1994、Kobe1995）暴露了基于这种抗震理念的薄弱环节[6]。基于Push-over 分析过程的能力谱法

在一定程度上能反映出结构大震下的抗震性能。但是由于能力谱法本身的局限性，如假定的分布荷载模式、高振型的影响、静力非线性过程等，不能真正地反映出地震动的特性、结构的动态特性。另外，能力谱法得到的抗震性能只是给定性能水准下的抗震能力，而不能动态地反映结构在不同性能水准下的抗震能力。增量动力分析方法（Incremental DynamicAnalysisMethod），早在1977 年就由Bertero [6]、[7]提出，现已被美国联邦紧急管理

署（FEMA）归纳到设计/ 评估规程中，该方法可以用来评估结构在不同地震作用下的抗震性能。主要是通过分析不同强震记录作用下结构的非线性动力位移响应，来确定或检验结构的抗倒塌能力。由于该分析过程是非线性动力过程，能较好地反映结构在未来可能遇到的不同强震作用下刚度、强度以及变形能力的变化全过程.---增量动力分析方法及其在性能评估中的应用)

(巨大的地震灾害损失使得从事结构抗震设计的研究人员对已有的抗震设计方法

进行了反思，基于强度的抗震设计方法(Force一 basedDesign)在保证生命安全方面确实具有一定的可靠性，但对结构的损伤和由此导致的经济损失却不能进行有效的控制，基于强度的抗震设计方法显然已经不能满足社会的需要，研究者们开始进行新一代的抗震设计方法的研究。--基于IDA分析的城市轨道交通桥梁结构抗震性能研究)

鉴于此，基于性能的抗震设计思想(Performance一basedDesign) 由美国学者在上世纪90年代初率先提出。

基于性能的抗震设计根据当地抗震要求，经过分析得出结构所要求的抗震能力。它能够给出结构在一定设防水准下的抗震性能。基于性能的设计是一个十分复杂的研究项目，在这方面存在许多有待解决的难题，需要能够量化结构构件破坏和非结构构件破坏的方法，需要对人员伤亡、结构停止使用时间、修复费用、等数量进行合理估计的方法。在这些问题没有解决之前，需要有能够对结构模型进行准确的分析和估计这种模型在遭受不同强度地震作用下变形允许值的分布状态的有效分析方法，这种方法要能够确定结构某一极限状态的超越概率，超越这一极限状态意味着对应的性能目标的失败。目前可以进行此类分析的方法有:pushover方法、增量动力分析法和能量方法等。由于pushover本身的理论基础并不严谨，结构沿高度的变形由单一形状向量表示的基本假设也明显不符合实际情况，尽管一些研究人员提出了MPA方法，并进行了改进，但仍然是一种近似计算方法，且若将其运用到工程实际中，工作量也不容忽视。此外，pushover 方法无法得知结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况，这限制了它在抗震性能设计中的使用。针对上述问题，增量动力分析方法(IncrementaloynamieAnalysis，简称IDA)由于考虑了结构抗震需求和能力的不确定性和随机性因素，能较合理地确定不同性能水准下结构能力，所以增量动力分析法逐渐被提出并加以研究。

基于性能的抗震设计需要对不同水准地震作用下的结构抗震能力进行评估,故需要对结构在地震作用下从屈服、损伤直至倒塌的全过程进行分析,并考虑地震动和结构的随机性。因此，弹塑性地震反应分析方法成为其实用化的前提。

作为pushover分析方法的动力拓展,增量动力分析( incremental dynamic analysis, IDA)方法是近年来发展起来的用于评估地震动作用下结构性能的一种参数化分析方法。

IDA 将地震动的加速度分别乘以一系列加速度调整系数，使之成为一组不同强度的地震动，结构在这组地震荷载作用下，分别进行非线性动力时程分析，通过绘制所研究结构性能参数与地震强度的曲线，来研究结构在地震荷载作用下的损伤破坏的全过程，再通过分析不同强震记录下结构的非线性动力位移响应来确定或检验结构的抗倒塌能力。通过增量动力分析，可以更好地了解罕遇或相当严重的地震动对结构的影响；可以更好地了解结构响应特性随地震动强度增长的变化情况，如最大变形沿结构高度的变化等；可以更好地估计整体结构体系的性能状态；通过多记录增量动力分析研究，可以了解结构响应参数对地震动记录的敏感性。

于性能的抗震设计根据当地抗震要求，经过分析得出结构所要求的抗震能力。它能够给出结构在一定设防水准下的抗震性能。