清華大學(xué)出版社抗震結(jié)構(gòu)與抗震設(shè)計第八章

第八章建筑抗震性能化設(shè)計8.1概述基于抗震性能設(shè)計的理論，是近十多年來，世界上一些國家開始研究的抗震設(shè)計方法。最早由美國于20世紀90年代開始研究，主要在既有建筑評定、加固中使用了多重目標的概念，并提供了設(shè)計方法；以后又提出了新建房屋基于性能的抗震設(shè)計理念及設(shè)計方法，可較廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。隨后日本、澳大利亞、歐州混凝土協(xié)會及我國也展開了這項研究，提出了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范。

基于抗震性能設(shè)計方法的特點是：使抗震設(shè)計從宏觀定性目標具體量化，建設(shè)單位或設(shè)計者可選擇性能目標，然后對確定的性能目標進行深入的分析論證再通過專家的審查。這一方法可適用于一些目前現(xiàn)行標準規(guī)范中尚未涉及的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，為推廣應(yīng)用新體系、新材料、新技術(shù)，提供了技術(shù)可能，是目前抗震設(shè)計中研究的熱點，預(yù)期會成為一種新的發(fā)展趨勢。

結(jié)構(gòu)設(shè)計是否需要采用抗震性能設(shè)計方法的主要依據(jù)，是在分析結(jié)構(gòu)方案在房屋高度、規(guī)則性、結(jié)構(gòu)類型、場地條件或抗震設(shè)防標準等方面的特殊要求的基礎(chǔ)上確定的。結(jié)構(gòu)方案特殊性的分析中要注意分析結(jié)構(gòu)方案不符合抗震概念設(shè)計的情況和程度。國內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗說明抗震概念設(shè)計是決定結(jié)構(gòu)抗震性能的重要因素。需要要求采用抗震性能設(shè)計的工程一般表現(xiàn)為不能完全符合抗震概念設(shè)計的要求。在此情況下，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)根據(jù)概念設(shè)計的規(guī)定與建筑師協(xié)商，改進結(jié)構(gòu)方案，盡量減少結(jié)構(gòu)不符合概念設(shè)計的情況和程度，不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。對于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)可按本節(jié)規(guī)定進行抗震性能設(shè)計，但需慎重選用抗震性能目標，并通過深入的分析論證。8.2抗震設(shè)防目標新的抗震規(guī)范，將抗震設(shè)防目標分為基本目標和性能目標兩大類?；灸繕吮３?9和2001規(guī)范的表述，具有抗震性能設(shè)計的雛形；抗震性能化目標是針對每個工程的具體情況，包括技術(shù)和經(jīng)濟的可能條件，設(shè)計上提出的比基本目標更為具體的、靈活的、明確的、定量的、切實可行的設(shè)防目標。該目標不得低于基本設(shè)防目標，適用于對使用功能或其他方面有專門要求的建筑工程。修訂后的抗震規(guī)范繼續(xù)采用兩階段設(shè)計三個地震水準下的基本目標：第一階段即承載力驗算，取多遇地震的地震動參數(shù)計算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標準值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，繼續(xù)采用《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》（GB50068）規(guī)定的分項系數(shù)表達式進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面承載力抗震驗算；第二階段即彈塑性變形驗算，對地震時易倒塌的結(jié)構(gòu)、有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及有專門要求的建筑，除進行第一階段設(shè)計外，還要進行結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性層間變形驗算并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。定量實現(xiàn)罕遇地震下的設(shè)防要求。8.3結(jié)構(gòu)性能目標選擇結(jié)構(gòu)性能目標指相對于每一個設(shè)防地震等級所期望達到的抗震性能水準，結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞及引起的后果都被認為是性能目標。對于每個預(yù)期水準的地震，結(jié)構(gòu)的破壞和可否繼續(xù)使用的情況可參照建筑地震破壞等級加以劃分見表8.1。在基于性能的抗震設(shè)計時，可根據(jù)業(yè)主的要求除采用規(guī)范規(guī)定的設(shè)防目標外，建筑結(jié)構(gòu)在不同地震水準下可供選定的高于常規(guī)設(shè)計的一般情況的預(yù)期性能目標可大致歸納如表8.2所示。8.4性能設(shè)計指標的選定及設(shè)計方法為實現(xiàn)預(yù)期性能的具體指標，設(shè)計應(yīng)選擇提高結(jié)構(gòu)或其關(guān)鍵部位的抗震承載力、變形能力和構(gòu)造的抗震等級的具體指標，宜明確以下目標。即：在預(yù)期的不同的地震動水準下對結(jié)構(gòu)的不同部位的水平、豎向構(gòu)件不發(fā)生脆性破壞、形成塑性鉸、達到屈服或保持彈性等承載力要求；在不同地震動水準下結(jié)構(gòu)不同部位的預(yù)期彈性或彈塑性狀態(tài)；在相應(yīng)情況下構(gòu)件延性構(gòu)造的高、中、低要求。整個結(jié)構(gòu)不同部位的構(gòu)件（豎向和水平）可選用相同或不同的抗震性能要求。（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)不同性能要求的承載力參考指標見表8.3。

（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的層間位移參考指標。結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要按地震殘余變形確定使用性能時，在滿足提高抗震安全性能要求的條件下，對應(yīng)于不同性能要求的層間位移參考指標見表8.4。

（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的細部構(gòu)造對應(yīng)于不同性能要求的抗震等級，可按表8.5選用。不同性能要求的位移和延性的要求為：Ⅰ、性能A：在大震作用下位移可按線性彈性計算，約為，震后不存在殘余變形。Ⅱ、性能B：在大震作用下，震時位移小于2，震后殘余變形小于0.5，延性系數(shù)，可采用低延性構(gòu)造。Ⅲ、性能C：在大震作用下，阻尼有所增加，震時位移約為4-5，震后殘余變形約為（考慮剛度退化），延性系數(shù)，采用中等延性構(gòu)造。Ⅳ、性能D：在大震作用下，考慮等效阻尼加大和剛度退化，震時位移約為7-8，震后殘余變形約為2，延性系數(shù)，采用高延性構(gòu)造。8.5不同抗震性能水準位移控制目標（1）地震層剪力和地震作用效應(yīng)調(diào)整，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段程度的不同采用不同的方法。a、構(gòu)件處于開裂階段或剛剛進入屈服階段，可取等效剛度和等效阻尼，按等效線性方法估算。b、構(gòu)件處于承載力屈服至極限階段，宜采用靜力或動力彈塑性分析方法估算或采用前述第3水準中提到的簡化方法計算。c、構(gòu)件處于承載力下降階段，應(yīng)采用計入下降段參數(shù)的動力彈塑性分析方法估算。（2）構(gòu)件層間彈塑性變形計算，應(yīng)按實際承載力并計入重力二階效應(yīng)，風(fēng)荷載和重力作用下的變形不參與地震組合。（3）在中震作用下，混凝土構(gòu)件的初始剛度宜采用長期剛度，一般可取0.85簡化計算。8.6結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計對彈塑性計算分析的要求結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計時，進行彈塑性計算分析應(yīng)符合下列要求。（1）分析方法的選用：a、高度不超過150m的建筑，可采用靜力彈塑性分析法。b、高度超過200m的建筑，應(yīng)采用彈塑性對程分析法。c、高度在150~200m之間，根據(jù)不規(guī)則程度選用靜力或動力時程分析法。d、高度超過300m的結(jié)構(gòu)、新型結(jié)構(gòu)或特別復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)有兩個獨立的計算，互相校核。（2）鋼筋混凝土構(gòu)件的截面尺寸、配筋及鋼結(jié)構(gòu)的截面規(guī)格，直接影響彈塑性分析的計算結(jié)果，因此，計算時應(yīng)以實際情