基于结构性能的抗震设计理论与方法
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系； 结构的破坏程度与变形的关系比受力的关系更为密切。 4.基于变形（位移）的抗震设计--以变形（位移）作为设
计变量（Deformation/Displacement-Based Seismic Desgin DBSD） 5.方法分类 （1）直接基于位移的抗震设计方法 （Direct Displacement-Based Seismic Desgin） （2）能力谱法(Capacity Spectrum Method)
.
ห้องสมุดไป่ตู้
中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防 中国地震风险水平
地震作用 水平
小震 中震
大震
50年超越概率 重现期（年）
63.2% 10% 2~3%
50 475 2495~1642
美国有关部门的研究报告FEMA 273、SEAOC Vision 2000 美国地震风险水平
地震作用 水平
常遇地震 偶遇地震 稀遇地震 罕遇地震
<1/40
永久Δ/h
—
—
<1/200 <1/40
.
（3）性能目标(Performance Objective)
建筑物应达到的性能水平。结构的性能目标是指在一定超 越概率的地震发生时，结构期望的最大破坏程度。
我国抗震规范的目标性能是：小震不坏、中震可修、大震 不倒。
建筑物性能目标
地震风险 水平
FEMA方案
50年 重现期（年） 超越概率
SEAOC方案 超越概率 重现期（年）
50% 20% 10% 2%
72
30年50%
43
225
50年50%
72
474
50年10%
474
2475
100年10%
970
.
（2）性能水平（Performance Level） 建筑物在特定的某一地震作用下预期破坏的最大程度。
结构设计与延性
.
提高结构延性的措施
根据震害以及近年来国内外试验研究资料，延性框架设计 时应注意以下几点：
（1）“强柱弱梁”设计原则—控制塑性铰的位置 （2）梁柱的延性设计 （3）“强节点弱构件”设计原则
.
（2）梁柱的延性设计 要使结构具有延性，就必需保证框架梁柱有足够的延性，
而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。因 此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。为此，应 遵循： 1）“强剪弱弯”设计原则——控制构件的破坏形态 2）梁、柱剪跨比限制 3）梁、柱剪压比限制 4）柱轴压比限制及其它措施 5）箍筋 6）纵筋配筋率
欧洲
1998年欧洲CEB出版《钢筋混凝土结构控制 弹塑性反应的抗震设计：设计概念及规范 的新进展》，提出了用基于位移的方法评 估在用结构的抗震性能和进行抗震加固设
.
中国
国家自然科学基金“八五”重大项目“城市与 工程减灾基础研究”的有关专题就开始涉及 到这方面的研究。
国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复 杂结构体系的关键科学问题和设计理论”的 一些专题包含了这方面的部分内容。
中国建筑科学研究院工程抗震研究所联合
国内部分高校和研究所开展了“我国2000年
工程抗震设计模式规范”的研究，并于2000
年《建筑结构学报》第一期介绍了这方面
的研究成果。
.
基本概念和理论框架
1.基本概念 根据地震作用的不确定性（发生时间、强度和持时等） 以及结构抗力的不确定性，对不同风险水平的地震作用，使 结构满足不同的功能要求。 2.理论框架 （1）地震风险水平(Hazard Level) -地震设防水准未来可 能作用于场地的地震作用的大小。或者说，应选择多大强度 的地震作为防御的对象。
亡数百人，经济损. 失为150亿美元
抗震设计新理论
基本原理：基于性能的抗震设计理论(Performance Based Seismic Design)
基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提 出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所 要求的性能水平。
发展现状 基于性能的抗震设计作为一种更合理的设计理念，代表了
ATC-40(1996)和加州结构工程师协会1995年 公布的SEAOC2000都引. 入了基于位移的抗震
日本
1995年开始进行了为期3年的“建筑结构的新 设计框架开发”研究项目，并在研究报告“基 于性能的建筑结构设计”中总结了研究成果。
2000年6月实行了新的基于性能的建筑基准 法(Building Standard Law)。
2.结构性参数 强度（strength），刚度(stiffness)，延性(ductility) → 均与
变形有关 刚度（变形） →T→F→M,N,V→ 构件承载力设计（强度） 以变形作为设计变量，最能反映结构的性能。
.
3.结构的破坏程度 结构构件和非结构构件：用层间位移控制破坏程度； 约束混凝土构件：用混凝土极限压应变控制受压破坏； RC构件屈服后的抗剪强度：与构件的弹塑性变形有很大关
常遇地震 偶遇地震 稀遇地震 罕遇地震
使用 良好
a e h
性能水平
使用 无害
人身 安全
o
o
b
o
f
c
i
g
防止 倒塌
o o o d
基本性能目标：a，b，c， d
重要性能目标：e，f，g 特别性能目标：h，i 不 可 接 受：o
.
基于变形（位移）的抗震设计 理论与方法
1.问题的提出：基于性能的抗震设计 → 如何具体操作（如 何实现，通过何种途径）
未来结构抗震设计的发展方向，引起了各国广泛的重视。
.
发展现状
美国
美国应用技术委员会ATC-33(1992)率先将基 于位移的设计思想引入在用结构的抗震加 固；
美国联邦紧急管理厅资助的国家地震减灾 项目NEHRP提出了在用结构基于位移的抗震 评估及加固方法，于1997年出版了《房屋 抗震加固指南》(FEMA273/274)；
我国抗震设计规范GB50011-2001 小震不坏 基本完好 [θ] =1/550 中震可修 中等破坏 大震不倒 严重破坏 [θ] =1/50 美国SEAOC关于混凝土框架的性能水平
性能水平 使用良好 使用无害 人生安全 防止倒塌
震害程度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏
瞬时Δ/h <1/500 <1/200 <1/67
.
现行规范中延性设计
《建筑抗震设计规范》
.
.
.
.
现行规范的抗震设计方法
基本原理：基于力的设计方法 存在的问题： 设防目标单一：主要是保证结构安
全不能有效地控制地震造成的损失 1999年 土耳其Izmit M7.4 死
1.5亡万余人，伤2万余人 1989年 美国Loma Prieta M7.1 伤
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计变量（Deformation/Displacement-Based Seismic Desgin DBSD） 5.方法分类 （1）直接基于位移的抗震设计方法 （Direct Displacement-Based Seismic Desgin） （2）能力谱法(Capacity Spectrum Method)
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ห้องสมุดไป่ตู้
中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防 中国地震风险水平
地震作用 水平
小震 中震
大震
50年超越概率 重现期（年）
63.2% 10% 2~3%
50 475 2495~1642
美国有关部门的研究报告FEMA 273、SEAOC Vision 2000 美国地震风险水平
地震作用 水平
常遇地震 偶遇地震 稀遇地震 罕遇地震
<1/40
永久Δ/h
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<1/200 <1/40
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（3）性能目标(Performance Objective)
建筑物应达到的性能水平。结构的性能目标是指在一定超 越概率的地震发生时，结构期望的最大破坏程度。
我国抗震规范的目标性能是：小震不坏、中震可修、大震 不倒。
建筑物性能目标
地震风险 水平
FEMA方案
50年 重现期（年） 超越概率
SEAOC方案 超越概率 重现期（年）
50% 20% 10% 2%
72
30年50%
43
225
50年50%
72
474
50年10%
474
2475
100年10%
970
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（2）性能水平（Performance Level） 建筑物在特定的某一地震作用下预期破坏的最大程度。
结构设计与延性
.
提高结构延性的措施
根据震害以及近年来国内外试验研究资料，延性框架设计 时应注意以下几点：
（1）“强柱弱梁”设计原则—控制塑性铰的位置 （2）梁柱的延性设计 （3）“强节点弱构件”设计原则
.
（2）梁柱的延性设计 要使结构具有延性，就必需保证框架梁柱有足够的延性，
而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。因 此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。为此，应 遵循： 1）“强剪弱弯”设计原则——控制构件的破坏形态 2）梁、柱剪跨比限制 3）梁、柱剪压比限制 4）柱轴压比限制及其它措施 5）箍筋 6）纵筋配筋率
欧洲
1998年欧洲CEB出版《钢筋混凝土结构控制 弹塑性反应的抗震设计：设计概念及规范 的新进展》，提出了用基于位移的方法评 估在用结构的抗震性能和进行抗震加固设
.
中国
国家自然科学基金“八五”重大项目“城市与 工程减灾基础研究”的有关专题就开始涉及 到这方面的研究。
国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复 杂结构体系的关键科学问题和设计理论”的 一些专题包含了这方面的部分内容。
中国建筑科学研究院工程抗震研究所联合
国内部分高校和研究所开展了“我国2000年
工程抗震设计模式规范”的研究，并于2000
年《建筑结构学报》第一期介绍了这方面
的研究成果。
.
基本概念和理论框架
1.基本概念 根据地震作用的不确定性（发生时间、强度和持时等） 以及结构抗力的不确定性，对不同风险水平的地震作用，使 结构满足不同的功能要求。 2.理论框架 （1）地震风险水平(Hazard Level) -地震设防水准未来可 能作用于场地的地震作用的大小。或者说，应选择多大强度 的地震作为防御的对象。
亡数百人，经济损. 失为150亿美元
抗震设计新理论
基本原理：基于性能的抗震设计理论(Performance Based Seismic Design)
基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提 出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所 要求的性能水平。
发展现状 基于性能的抗震设计作为一种更合理的设计理念，代表了
ATC-40(1996)和加州结构工程师协会1995年 公布的SEAOC2000都引. 入了基于位移的抗震
日本
1995年开始进行了为期3年的“建筑结构的新 设计框架开发”研究项目，并在研究报告“基 于性能的建筑结构设计”中总结了研究成果。
2000年6月实行了新的基于性能的建筑基准 法(Building Standard Law)。
2.结构性参数 强度（strength），刚度(stiffness)，延性(ductility) → 均与
变形有关 刚度（变形） →T→F→M,N,V→ 构件承载力设计（强度） 以变形作为设计变量，最能反映结构的性能。
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3.结构的破坏程度 结构构件和非结构构件：用层间位移控制破坏程度； 约束混凝土构件：用混凝土极限压应变控制受压破坏； RC构件屈服后的抗剪强度：与构件的弹塑性变形有很大关
常遇地震 偶遇地震 稀遇地震 罕遇地震
使用 良好
a e h
性能水平
使用 无害
人身 安全
o
o
b
o
f
c
i
g
防止 倒塌
o o o d
基本性能目标：a，b，c， d
重要性能目标：e，f，g 特别性能目标：h，i 不 可 接 受：o
.
基于变形（位移）的抗震设计 理论与方法
1.问题的提出：基于性能的抗震设计 → 如何具体操作（如 何实现，通过何种途径）
未来结构抗震设计的发展方向，引起了各国广泛的重视。
.
发展现状
美国
美国应用技术委员会ATC-33(1992)率先将基 于位移的设计思想引入在用结构的抗震加 固；
美国联邦紧急管理厅资助的国家地震减灾 项目NEHRP提出了在用结构基于位移的抗震 评估及加固方法，于1997年出版了《房屋 抗震加固指南》(FEMA273/274)；
我国抗震设计规范GB50011-2001 小震不坏 基本完好 [θ] =1/550 中震可修 中等破坏 大震不倒 严重破坏 [θ] =1/50 美国SEAOC关于混凝土框架的性能水平
性能水平 使用良好 使用无害 人生安全 防止倒塌
震害程度 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏
瞬时Δ/h <1/500 <1/200 <1/67
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现行规范中延性设计
《建筑抗震设计规范》
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现行规范的抗震设计方法
基本原理：基于力的设计方法 存在的问题： 设防目标单一：主要是保证结构安
全不能有效地控制地震造成的损失 1999年 土耳其Izmit M7.4 死
1.5亡万余人，伤2万余人 1989年 美国Loma Prieta M7.1 伤
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