基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于于性性能能的的建建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計楊志志勇勇中國國建建筑筑科科學(xué)學(xué)研研究究院院PKPMCAD工程程部部1。?；谟谛孕阅苣茉O(shè)設(shè)計計基基本本概概念念2。?；谟谛孕阅苣茉O(shè)設(shè)計計方方法法3。?；谟谛孕阅苣茉O(shè)設(shè)計計工工程程應(yīng)應(yīng)用用美國國加加州州結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)工工程程師師協(xié)協(xié)會會（（SEAOC））1995年年提提出出。。受到到美美國國、、日日本本、、歐歐洲洲、、新新西西蘭蘭、、中中國國等等國國普普遍遍重重視視。。十多多年年來來，，各各國國進進行行了了大大量量的的科科研研和和實實踐踐工工作作。。已經(jīng)經(jīng)被被多多國國以以規(guī)規(guī)范范的的形形式式確確認(rèn)認(rèn)。。是我我國國抗抗震震研研究究和和實實踐踐的的重重要要方方向向。。基于于性性能能設(shè)設(shè)計計Performance-BasedDesign現(xiàn)狀狀基于于性性能能設(shè)設(shè)計計就就是是使使設(shè)設(shè)計計出出的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在在未未來來的的災(zāi)災(zāi)害害（（如如地地震震））作作用用下下維維持持所所要要求求的的性性能能水水平平。?；谛阅苣茉O(shè)計一一般是指指基于性性能的抗抗震設(shè)計計。何為基于于性能設(shè)設(shè)計（Performance-BasedDesign））強調(diào)建筑筑結(jié)構(gòu)性性能目標(biāo)標(biāo)的“個性化”。業(yè)主、設(shè)設(shè)計師有有更大的的自主權(quán)?？朔F(xiàn)有有規(guī)范的的局限性。有利于新材料、、新方法法的推廣應(yīng)應(yīng)用。不僅強調(diào)調(diào)保證生命安全全，同時強強調(diào)避免免財產(chǎn)損失失?；谛阅苣芸拐鹪O(shè)設(shè)計的主主要優(yōu)點點性能目標(biāo)標(biāo)的確定和和應(yīng)用。?；谛阅苣芸拐鹪O(shè)設(shè)計的理論框架架和實現(xiàn)方法法?；谛阅苣芸拐鹪O(shè)設(shè)計的具體實踐踐和發(fā)展趨勢勢。理解基于于性能抗抗震設(shè)計計的三個個主要方方面抗震性能能目標(biāo)（（美國FEMA273）aeimklhgdcbfjnpo基本性能能目標(biāo)性能目標(biāo)標(biāo)增高2％10％20％50％接近倒塌塌生命安全全立即入住住正常使用用結(jié)構(gòu)性能能增加地震烈度度增加50年超超越概率率抗震性能能目標(biāo)地震風(fēng)險結(jié)構(gòu)類型新建筑普通加固高人口密度最少修理時間50％/50年10％/50年5％/50年

破壞控制結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

生命安全

生命安全生命安全

立即入住美國ATC40日本建筑筑研究院院報告地震風(fēng)險性能水平正常使用易修復(fù)生命安全EaEbEcEdEe

ABC

ABCABC說明：Ea到Ee地震烈度度減小Ed、Ee相當(dāng)于中中等烈度度，Ec相當(dāng)于高高烈度地地震性能目標(biāo)標(biāo)AAA為最高性性能目標(biāo)標(biāo)，性能能目標(biāo)CCC為最低性性能目標(biāo)標(biāo)抗震性能能目標(biāo)日本新的的建筑基基本法性能水平正常使用易修復(fù)生命安全生命安全（防止結(jié)構(gòu)整體和層間破壞）

破壞限制（防止結(jié)構(gòu)整體、構(gòu)件、內(nèi)外裝修材料的破壞）最大地震動（重現(xiàn)期約為500年）

壽命周期內(nèi)發(fā)生一次地震水平（重現(xiàn)期約為30～50年）最大內(nèi)力和位移

每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和位移強度和位移限值

強度和位移限值抗震性能能目標(biāo)我國學(xué)者者建議的的性能目目標(biāo)地震水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)1a1b2345第一，小震A、B、C、D、E

第二，中震ABCDE

第三，大震

ABCDE抗震性能能目標(biāo)抗震性能能目標(biāo)的的確定和和使用具體的抗抗震性能能目標(biāo)以以規(guī)范的形式體體現(xiàn)。業(yè)主有充分選選擇抗震震性能目目標(biāo)的自自由。設(shè)計者在實現(xiàn)抗抗震性能能目標(biāo)過過程中可可以充分分發(fā)揮創(chuàng)創(chuàng)造力。?；谛阅苣芸拐鹪O(shè)設(shè)計步驟驟根據(jù)業(yè)主主要求確確定性能能目標(biāo)不滿足性性能目標(biāo)標(biāo)根據(jù)性能能目標(biāo)進進行結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計對結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計進行行性能評評估滿足性能能目標(biāo)完成設(shè)計計明確性能能目標(biāo)基于性能能的抗震震設(shè)計方方法與以以往方法法的聯(lián)系系基于性能能抗震設(shè)設(shè)計在保保障結(jié)構(gòu)構(gòu)最低目目標(biāo)性能能（“共性”）時時，考考慮的的是社會總費用用；確確定特特殊目目標(biāo)性性能（（“個性”）時時，考考慮的的是業(yè)主費用。。我國還沒有有以規(guī)范范的形形式確確定基基于性性能的的設(shè)計計方法法，但但已被被公認(rèn)認(rèn)為重重要的的發(fā)展展趨勢勢現(xiàn)行規(guī)規(guī)范的的“小震不不壞，，中震震可修修、大大震不不倒”也是是一種種性能能目標(biāo)標(biāo)目前在在我國國，基基于性性能抗抗震設(shè)設(shè)計主主要被被應(yīng)用用于復(fù)雜、、超限限結(jié)構(gòu)基于性性能的的抗震震設(shè)計計方法法1、振振型分分解反反應(yīng)譜譜方法法彈性性分析析、設(shè)設(shè)計。。2、彈彈性時時程分分析。。3、豎豎向地地震計計算。。4、中中震彈彈性或或中震震不屈屈服計計算。。5、靜靜力彈彈塑性性分析析（PUSHOVER））和能力力譜方方法。。6、動動力彈彈塑性性分析析。7、結(jié)結(jié)構(gòu)彈彈性，，彈塑塑性；；靜力力、動動力抗抗震試試驗。。復(fù)雜、、超限限結(jié)構(gòu)構(gòu)小震震彈性性設(shè)計計1、模模型準(zhǔn)準(zhǔn)確、、參數(shù)數(shù)合理理。2、兩兩種力力學(xué)模模型。。3、斜斜向地地震、、雙向向地震震作用用。4、最最小地地震作作用。。5、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換構(gòu)構(gòu)件設(shè)設(shè)計。。6、結(jié)結(jié)構(gòu)剛剛度突突變部部位控控制。。7、周周期比比、位位移比比控制制。復(fù)雜、、超限限結(jié)構(gòu)構(gòu)彈性性時程程分析析1、地地震波波的合合理選選擇。。2、多多方向向地震震作用用。3、彈彈性時時程分分析結(jié)結(jié)果的的應(yīng)用用。復(fù)雜、、超限限結(jié)構(gòu)構(gòu)豎向向地震震分析析1、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換大大梁、、長懸懸臂構(gòu)構(gòu)件、、連體體結(jié)構(gòu)構(gòu)。2、結(jié)結(jié)構(gòu)頂頂部豎豎向地地震響響應(yīng)增增大。。3、懸懸臂端端和大大跨連連接體體跨中中響應(yīng)應(yīng)較大大。中震彈彈性設(shè)設(shè)計何時需需作中中震彈彈性設(shè)設(shè)計？？中震彈彈性設(shè)設(shè)計方方法：：1、調(diào)調(diào)整地地震影影響系系數(shù)最最大值值αmax按中震震(2.8倍小小震)取值值。2、取取消組組合內(nèi)內(nèi)力調(diào)調(diào)整（（強柱柱弱梁梁，強強剪弱弱彎））。程序?qū)崒崿F(xiàn)：：1、按按中震震輸入入αmax。2、構(gòu)構(gòu)件抗抗震等等級指指定為為4級級。中震彈彈性設(shè)設(shè)計這樣來做中中震彈彈性計計算中震彈彈性設(shè)設(shè)計中震不不屈服服設(shè)計計中震不不屈服服設(shè)計計方法法：1、調(diào)調(diào)整地地震影影響系系數(shù)最最大值值αmax按中震震（2.8倍小小震））取值值。2、取取消組組合內(nèi)內(nèi)力調(diào)調(diào)整（（強柱柱弱梁梁，強強剪弱弱彎））。3、荷荷載作作用分分項系系數(shù)取取1.0（（組合合值系系數(shù)不不變））。4、材材料強強度取取標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值。。5、抗震承承載力力調(diào)整整系數(shù)數(shù)γre取1.0。。程序?qū)崒崿F(xiàn)：：1、按按中震震或大大震輸輸入αmax。2、選選中““按中中震不不屈服服或大大震不不屈服服做結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計””。中震不不屈服服設(shè)計計這樣來做中中震不不屈服服計算算中震彈彈性和和中震震不屈屈服實實例多遇地地震分分析參參數(shù)中震彈彈性設(shè)設(shè)計參參數(shù)中震不不屈服服設(shè)計計參數(shù)數(shù)多遇地地震分分析X方向柱柱底內(nèi)內(nèi)力中震彈彈性設(shè)設(shè)計X方向柱柱底內(nèi)內(nèi)力中震不不屈服服設(shè)計計X方向柱柱底內(nèi)內(nèi)力多遇地地震分分析軸軸壓壓比中震彈彈性設(shè)設(shè)計軸軸壓比比中震不不屈服服設(shè)計計軸壓壓比多遇地地震分分析配配筋筋中震彈彈性設(shè)設(shè)計配配筋中震不不屈服服