譚繼可，俞　盛，賈善坡

(1.中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司成都分公司，四川 成都 610000；2.中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，

湖北 武漢 430071；3. 長(zhǎng)江大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

?

基于性能的抗震設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀

譚繼可1，俞盛2，賈善坡3

(1.中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司成都分公司，四川 成都 610000；2.中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，

湖北 武漢 430071；3. 長(zhǎng)江大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

摘要：基于性能的抗震設(shè)計(jì)是對(duì)現(xiàn)行規(guī)范的補(bǔ)充和完善，是國(guó)際上先進(jìn)的抗震思想。指出現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)法存在的不足，提出性能設(shè)計(jì)法是發(fā)展的必然趨勢(shì)。從理論研究、應(yīng)用研究和軟件應(yīng)用三個(gè)方面分別介紹了基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法在國(guó)內(nèi)外的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。從性能目標(biāo)確定、性能設(shè)計(jì)方法和性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則三個(gè)方面對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法展開論述，并提出一些合理化建議。

關(guān)鍵詞：基于性能；抗震設(shè)計(jì)；性能目標(biāo)；評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

基于性能的抗震設(shè)計(jì)(PBSD)思想最早是由美國(guó)工程師在20世紀(jì)90年代提出的，這種抗震思想是保證相應(yīng)性能水準(zhǔn)下，結(jié)構(gòu)采用最小延性構(gòu)造要求，使結(jié)構(gòu)提供所需的彈塑性變形，是對(duì)建筑多級(jí)設(shè)防目標(biāo)的進(jìn)一步細(xì)化和具體化，是國(guó)際上先進(jìn)的抗震思想。基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法提出后，很快得到美國(guó)、日本、新西蘭等國(guó)家工程界的重視，并展開對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法的研究。

我國(guó)規(guī)范采用以人身安全為基本出發(fā)點(diǎn)的三水準(zhǔn)設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)的方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)階段業(yè)主對(duì)建筑經(jīng)濟(jì)性的要求，人們迫切需要一種更加完善的抗震設(shè)計(jì)方法，使得基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法的產(chǎn)生和發(fā)展成為一種必然。

1規(guī)范設(shè)計(jì)法的局限性

1.1地震的不確定性

地震活動(dòng)破壞力大，作用時(shí)間和地點(diǎn)不可預(yù)估，是一個(gè)非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程，具有高度不確定性。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范主要采用反應(yīng)譜法計(jì)算地震力，通過(guò)設(shè)防烈度、場(chǎng)地特征周期和阻尼比等確定地震力的大小。設(shè)防烈度的確定以現(xiàn)存的地震資料和經(jīng)驗(yàn)為基準(zhǔn)，對(duì)全國(guó)不同地區(qū)劃分不同的設(shè)防烈度，并采用三水準(zhǔn)設(shè)防。地震力作用大小以設(shè)防烈度為度量，地震等級(jí)大小的定義以超越概率為基準(zhǔn)，例如：以50 a為基準(zhǔn)期，超越概率63%為小震，超越概率10%為中震，超越概率2%～3%為大震。但在中國(guó)有不少地區(qū)雖然有地震設(shè)防烈度分區(qū)，但缺少地震統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，無(wú)法真實(shí)預(yù)估地震作用，有時(shí)更會(huì)誤判低估地震作用大小。例如唐山、汶川等地，在大地震發(fā)生以前設(shè)防烈度為7度，而實(shí)際地震作用烈度已超過(guò)了8度，對(duì)地震力的預(yù)估不足，也是造成巨大災(zāi)難的重要原因。

1.2計(jì)算方法的不合理性

我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范是采取半經(jīng)驗(yàn)半理論的計(jì)算方法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，為使規(guī)范所采用的設(shè)計(jì)方法計(jì)算的地震力可以基本包含所有建筑結(jié)構(gòu)類型并對(duì)結(jié)構(gòu)類型條件進(jìn)行限制，便形成了“半經(jīng)驗(yàn)公式+限定條件”的抗震設(shè)計(jì)方法。如果不滿足相應(yīng)的限定條件，此類建筑被稱為超限工程，需要補(bǔ)充大震彈塑性分析，并進(jìn)行超限審查，確保建筑結(jié)構(gòu)可以達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。而現(xiàn)階段的抗震設(shè)計(jì)方法，存在不少與基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想背道而馳的地方：

(1)我國(guó)抗震規(guī)范未執(zhí)行R-μ-T準(zhǔn)則。R-μ-T準(zhǔn)則表明，若材料的本構(gòu)關(guān)系為理想彈塑性時(shí)，強(qiáng)度的折減與延性的關(guān)系[1-2]為：

R=1,T≤0.03S

R=μ,T≥1.0 s(等位移原理)

式中R為強(qiáng)度折減系數(shù)。美國(guó)等一些國(guó)家的抗震理論始終貫穿著 R-μ-T準(zhǔn)則，世界學(xué)術(shù)界也已達(dá)成共識(shí)，結(jié)構(gòu)抵抗大震作用的主要機(jī)理是塑性變形、延性和耗能，而我國(guó)的規(guī)范中R值取為定值，并未執(zhí)行R-μ-T準(zhǔn)則。

(2)文獻(xiàn)[3]嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)出的鋼筋混凝土框架進(jìn)行非線性動(dòng)力分析和抗震性能評(píng)估，得到抗震等級(jí)為三級(jí)和四級(jí)的框架結(jié)構(gòu)不能有效地產(chǎn)生梁鉸變形機(jī)構(gòu)，無(wú)法滿足規(guī)范提出的“強(qiáng)柱弱梁”性能目標(biāo)，建議考慮樓板作用有效寬度范圍內(nèi)鋼筋的有利作用。此外，我國(guó)規(guī)范不應(yīng)該使“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”等一些調(diào)整系數(shù)與抗震等級(jí)有關(guān)，不應(yīng)該使抗震等級(jí)既是構(gòu)件的延性指標(biāo)，又是地震作用效應(yīng)指標(biāo)，這些并沒(méi)有遵守強(qiáng)度超強(qiáng)的基本原理[4]。

(3)規(guī)范采用剛度調(diào)整方法對(duì)剪重比進(jìn)行調(diào)整，這與國(guó)際上按承載力調(diào)整地震剪力的思想不同，剪重比是保證結(jié)構(gòu)樓層承受的最大地震力作用，而靠提高建筑物的剛度來(lái)增加地震力的方法是不可取的。

(4)規(guī)范對(duì)具有薄弱層和厚板轉(zhuǎn)換的建筑結(jié)構(gòu)有過(guò)于保守的規(guī)定。文獻(xiàn)[5]采用基于性能的抗震方法對(duì)具有薄弱層、厚板轉(zhuǎn)換的實(shí)際工程進(jìn)行研究，得出規(guī)范對(duì)薄弱層要求過(guò)于保守的結(jié)論，并指出厚板轉(zhuǎn)換并未對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生不利影響。

1.3計(jì)算結(jié)果的不確定性

在現(xiàn)階段的抗震設(shè)計(jì)方法中，大多數(shù)的建筑結(jié)構(gòu)并沒(méi)有進(jìn)行罕遇地震下彈塑性驗(yàn)算，只進(jìn)行小震彈性設(shè)計(jì)并滿足相應(yīng)的彈性指標(biāo)限值。假定結(jié)構(gòu)滿足大震不倒的設(shè)防目標(biāo)，比如規(guī)范對(duì)彈塑性層間位移角的限制目的是保證大震不倒，但是線彈性的設(shè)計(jì)方法，并不能正確地把握結(jié)構(gòu)屈服后的非線性行為和全過(guò)程地震反應(yīng)，同樣也無(wú)法確定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分配及高階振型等不確定因素的影響，使計(jì)算結(jié)果具有不確定性。

2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

2.1理論研究

20世紀(jì)70年代，新西蘭學(xué)者PaulayT.等首次引入了基于能力的抗震設(shè)計(jì)方法，這一思想是基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想的雛形，在新西蘭被重點(diǎn)研究，并被美國(guó)等一些國(guó)家所采用[6]。

基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法在美國(guó)的研究應(yīng)用較為成熟，美國(guó)的相關(guān)部門和協(xié)會(huì)均編制了各自的一些規(guī)范、技術(shù)文件系列，例如《ATC-40》《FEMA356》《ASCE41-06》等文件是美國(guó)性能設(shè)計(jì)規(guī)范樣本，為世界其他國(guó)家基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法的發(fā)展提供了參考，但此類規(guī)范只針對(duì)既有建筑的抗震性能評(píng)估[7-9]。

21世紀(jì)初，洛杉磯和舊金山先后頒布了各自的基于性能的高層建筑抗震規(guī)范，標(biāo)志著美國(guó)開始步入基于性能的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段[10-11]。

2000年，日本將性能化設(shè)計(jì)思想引入建筑規(guī)范中，從此日本也進(jìn)入了基于性能的抗震設(shè)計(jì)階段。

近年來(lái)，我國(guó)工程師和科研人員結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法展開研究，并取得了一系列成果。

韓小雷[12]參考美國(guó)性能規(guī)范ASCE41-06并結(jié)合我國(guó)已有規(guī)范給出了轉(zhuǎn)換后構(gòu)件變形控制指標(biāo)，并將基于能力設(shè)計(jì)原理的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析方法引入轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和雙肢剪力墻的極限承載力分析，將取得的研究成果應(yīng)用到超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中。

扶長(zhǎng)生[4]結(jié)合中國(guó)規(guī)范和美國(guó)性能規(guī)范ASCE41-06，對(duì)基于性能的抗震方法進(jìn)行了研究，指出我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的一些不合理性，并給出適合高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能指標(biāo)和不同性能水準(zhǔn)下的可接受準(zhǔn)則。

清華大學(xué)葉列平等[13]對(duì)基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法展開了相關(guān)研究工作，以合理的結(jié)構(gòu)損傷耗能機(jī)制控制為前提，提出了基于能量的抗震設(shè)計(jì)框架，并將基于能量的抗震設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到構(gòu)件層次的設(shè)計(jì)。

郭彤、顧羽等[14]提出一種基于可靠度和基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法，并采用該方法對(duì)RC框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；呂大剛、賈明明[15]提出以變形可靠度為理論的全概率抗震設(shè)計(jì)方法。

劉偉[16]以砌體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用基于損傷理論的方法對(duì)其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)研究，并得出對(duì)應(yīng)的性能化設(shè)計(jì)量化指標(biāo)。

文獻(xiàn)[17]中給出了采用非線性靜力方法或非線性動(dòng)力方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌計(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性轉(zhuǎn)角限值，并根據(jù)抗震等級(jí)和性能水準(zhǔn)給出了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可接受準(zhǔn)則。這是我國(guó)第一個(gè)指導(dǎo)基于性能的抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程，標(biāo)志著我國(guó)抗震思想和方法的巨大進(jìn)步，我國(guó)開始步入基于性能的抗震設(shè)計(jì)階段。

2.2應(yīng)用研究

譚繼可、俞盛等[18]以美國(guó)性能規(guī)范ASCE41-06為依據(jù)，以某實(shí)際工程為例，結(jié)合我國(guó)規(guī)范對(duì)高層建筑提出小震、大震下各構(gòu)件合理的抗震性能目標(biāo)和可接受準(zhǔn)則，并結(jié)合Perform-3D軟件，通過(guò)工程實(shí)例對(duì)如何實(shí)現(xiàn)上述性能目標(biāo)作了詳細(xì)介紹。

張相悅[19]開發(fā)研制了將設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)換成ABAQUS模型的接口程序，并通過(guò)工程實(shí)例對(duì)該程序的正確性進(jìn)行驗(yàn)證；最后采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)一棟8度設(shè)防的216m超高層建筑進(jìn)行抗震性能分析，得到大震作用下結(jié)構(gòu)的一些抗震性能指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行全方位的抗震性能評(píng)估。

蘭盛磊[20]采用PKPM軟件和MIDAS軟件，以某實(shí)際工程雙子塔樓中的南塔樓為例，基于現(xiàn)行規(guī)范確定該工程的抗震性能目標(biāo)，然后補(bǔ)充罕遇地震動(dòng)力彈塑性分析，并對(duì)其進(jìn)行抗震性能評(píng)估，指出該設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

童霞[21]采用性能評(píng)估軟件Perform-3D對(duì)某大學(xué)教學(xué)樓進(jìn)行抗震性能評(píng)估，指出該工程較好地實(shí)現(xiàn)了規(guī)范要求的“三水準(zhǔn)”設(shè)防目標(biāo)。

扶長(zhǎng)生、張小勇[22]成功借鑒美國(guó)基于性能的抗震設(shè)計(jì)研究成果，利用Perform-3D軟件采用推覆分析方法對(duì)高烈度區(qū)超限高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估，并對(duì)比分析推覆分析和動(dòng)力彈塑性分析的抗震性能指標(biāo)結(jié)果，得出采用前兩個(gè)振型的推覆分析，可以基本包絡(luò)動(dòng)力彈塑性的分析結(jié)果；中國(guó)大多數(shù)地區(qū)缺少地震動(dòng)記錄信息，采用靜力推覆分析方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估很有必要；采用推覆分析方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估時(shí)，對(duì)周期大于2s的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)展開必要的基礎(chǔ)性研究工作。

林生逸[23]利用Perform-3D軟件，對(duì)常規(guī)島主廠房建立了基于纖維模型的彈塑性模型，并對(duì)其進(jìn)行抗震性能評(píng)估，分析結(jié)果表明，該模型分析方法可以較好地得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力及應(yīng)變和結(jié)構(gòu)整體的指標(biāo)，是高效可行的；該文對(duì)Perform-3D軟件在電廠結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用得到了有利的推廣，并對(duì)電廠結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法提供了參考。

扶長(zhǎng)生、張小勇等[5]采用SAP2000對(duì)東莞天利中央花園進(jìn)行非線性分析，并用能力譜法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估，該工程參考美國(guó)規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)重要部分制訂不同的抗震性能目標(biāo)，具有較強(qiáng)的參考意義；作者按現(xiàn)行規(guī)范要求對(duì)一些薄弱部位進(jìn)行大震分析，指出規(guī)范要求過(guò)于保守；針對(duì)規(guī)范就“厚板轉(zhuǎn)換”對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能不利的觀點(diǎn)提出了不同意見，結(jié)論表明 “厚板轉(zhuǎn)換”并未對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生不利的影響。

秦寶林[24]利用Perform-3D軟件對(duì)實(shí)際工程算例進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)Perform-3D軟件對(duì)其他兩棟實(shí)際超限高層進(jìn)行抗震性能評(píng)估，得出現(xiàn)行規(guī)范對(duì)于彈塑性性能指標(biāo)的控制較為偏保守，其承載力至少具有2.8倍的富余。

徐培福、戴國(guó)瑩[25]對(duì)超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，提出該方法有助于找出工程抗震設(shè)計(jì)中的安全隱患，避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，提高可靠性，并有助于促進(jìn)技術(shù)發(fā)展；根據(jù)超限高層建筑特點(diǎn)提出抗震性能水準(zhǔn)、目標(biāo)的選用以及結(jié)構(gòu)計(jì)算和試驗(yàn)方面的相關(guān)要求，并列舉了滿足上述要求的實(shí)際工程案例。

2.3軟件應(yīng)用

隨著基于性能的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用的推廣，一些商用有限元軟件開始編入相應(yīng)的分析程序進(jìn)行基于性能的設(shè)計(jì)，常用的一些可以進(jìn)行基于性能的設(shè)計(jì)的軟件主要有：SAP2000、OPENSES、YJK、PKPM、Perform-3D、MIDAS、MSC、ABAQUS、ANSYS、ADINA，下文僅對(duì)幾種常用的典型有限元分析軟件進(jìn)行介紹。

ABAQUS和ANSYS是致力于開發(fā)并支持分析工程問(wèn)題的仿真軟件，是通用的大型有限元軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析，需要對(duì)前后處理進(jìn)行編程，一些本構(gòu)關(guān)系定義較為復(fù)雜，如果想要得到和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合的結(jié)果，需要對(duì)本構(gòu)模型二次開發(fā)，由此可見，用ABAQUS和ANSYS做基于性能的抗震設(shè)計(jì)，需要較強(qiáng)的理論和編程基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求較高。

SAP2000是基于對(duì)象的非線性有限元軟件，計(jì)算范圍幾乎覆蓋了結(jié)構(gòu)工程計(jì)算中的所有問(wèn)題。ETABS和SAP2000系列軟件都是CSI公司的產(chǎn)品，前者著重于設(shè)計(jì)，后者主要偏重于分析。兩者有很多相似的地方，均可以做靜力和動(dòng)力彈塑性分析，并可以直接依據(jù)FEMA356給出結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)價(jià)，但是計(jì)算精度不高，而且SAP2000目前無(wú)法對(duì)有剪力墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析。

PKPM和YJK是主要進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)的軟件，使用者主要是設(shè)計(jì)院工程師，雖然軟件可以進(jìn)行彈塑性分析，但是軟件模型簡(jiǎn)化較多，精度和計(jì)算方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到科研要求，彈塑性方法只是對(duì)小震設(shè)計(jì)的輔助復(fù)核。

Perform-3D是用于結(jié)構(gòu)抗震性能分析的非線性計(jì)算軟件，它集合并實(shí)現(xiàn)了ASCE41的方法，可以基于ASCE41和FEMA440 自動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估。Perform-3D中，用戶可以自定義結(jié)構(gòu)包括構(gòu)件截面、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn)和可接受準(zhǔn)則，也可以自定義結(jié)構(gòu)的F-D曲線，程序并可以自動(dòng)計(jì)算出需求/能力比，并可以直接以圖形方式顯示。Perform-3D軟件是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估的優(yōu)選軟件。

3基于性能的抗震設(shè)計(jì)

3.1性能目標(biāo)確定

表1為ASCE41-13中的性能目標(biāo)表，表1中給出的性能目標(biāo)由地震災(zāi)害水平和性能水準(zhǔn)共同決定，其中a～p在ASCE41-13相關(guān)章節(jié)可以查出對(duì)應(yīng)的塑性變形限值，并得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可接受準(zhǔn)則。表1中同時(shí)定義了基本安全目標(biāo)、增強(qiáng)目標(biāo)和極限目標(biāo)，基本上與我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)防目標(biāo)相同，設(shè)計(jì)人員可以參考如表1的美國(guó)性能設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，對(duì)不同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)選用相應(yīng)的性能目標(biāo)和可接受準(zhǔn)則。

3.2性能設(shè)計(jì)方法

基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法最早起源于美國(guó)，美國(guó)最開始的一些法律規(guī)范主要是針對(duì)既有建筑的抗震性能評(píng)估或?qū)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)方法的一種校核，隨著基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法的成熟，后來(lái)可以對(duì)新建建筑進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計(jì)?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)方法主要有基于位移的設(shè)計(jì)法、綜合設(shè)計(jì)法、能力設(shè)計(jì)法、基于可靠度設(shè)計(jì)方法等4種[14]，常見的彈塑性分析方法也是基于性能的抗震設(shè)計(jì)的一種形式。它要求不同地震水準(zhǔn)下有明確的性能目標(biāo)，將相應(yīng)的性能水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形能力進(jìn)行量化，并據(jù)此評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗震性能是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。該方法可以直觀地觀測(cè)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和非線性變形形態(tài)，不確定性要小得多，更為合理。

表1　性能目標(biāo)表[26]

注：矩陣表的每個(gè)單元格里代表獨(dú)立的性能目標(biāo)。可以使用上面的性能目標(biāo)矩陣來(lái)表示標(biāo)準(zhǔn)建筑的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，在ASCE41-13在2.2.1、2.2.2和2.2.3小節(jié)中對(duì)性能目標(biāo)的定義考慮了風(fēng)險(xiǎn)類別I&II部分(見表2)。

表2　結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案

3.3性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

美國(guó)性能規(guī)范定義構(gòu)件由OP、IO、LS和CP的性能水準(zhǔn)點(diǎn)和4個(gè)連續(xù)的性能段組成，構(gòu)件在不同性能點(diǎn)處對(duì)應(yīng)不同的塑性變形，各性能點(diǎn)的可接受準(zhǔn)則在ASCE41-06相關(guān)章節(jié)上均可以查到，文獻(xiàn)[22]在此基礎(chǔ)上增加了性能水準(zhǔn)點(diǎn)CC和倒塌控制性能階段，如圖1所示。文獻(xiàn)[12]結(jié)合我國(guó)規(guī)范要求，對(duì)ASCE41-06給出的可接受準(zhǔn)則進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，確定按我國(guó)規(guī)范計(jì)算方法得出的延性、箍筋約束、軸力等條件下的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)限值和可接受準(zhǔn)則。

規(guī)范[17]中給出了壓彎破壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎矩-轉(zhuǎn)角(M-θ)模型骨架線，如圖2所示，不同性能點(diǎn)對(duì)應(yīng)的性能水準(zhǔn)和可接受準(zhǔn)則均可在該規(guī)范中查出，設(shè)計(jì)人員可以直接依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行基于性能的設(shè)計(jì)或?qū)?shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估。

圖1　性能點(diǎn)的可接受準(zhǔn)則[4]

圖2　壓彎破壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎矩-轉(zhuǎn)角(M-θ)模型骨架線[17]

4結(jié)語(yǔ)

基于性能的抗震設(shè)計(jì)的研究雖取得了不少成果，但在我國(guó)尚處于起步探索階段。本文介紹了基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生背景，從理論研究、應(yīng)用研究和軟件應(yīng)用三方面對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并指出結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)、計(jì)算方法和性能評(píng)估準(zhǔn)則是基于性能的抗震設(shè)計(jì)的三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，只有合理的選擇評(píng)估準(zhǔn)則和計(jì)算方法才能更好地應(yīng)用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法。現(xiàn)階段的研究成果主要針對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估，如何將性能設(shè)計(jì)法應(yīng)用于新建建筑設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]Newmark N M,Hall W J.Earthquake Spectra and Design[M].EERI Monograph Series.Oakland California:Earthquake Engineering Research Institute,1982.

[2]白紹良,李剛強(qiáng),李英民,等.從R-μ-T關(guān)系研究成果看我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震措施[J].地震工程與工程振動(dòng),2006,26(5):144-151.

[3]韋鋒,楊紅,白紹良.對(duì)我國(guó)不同烈度區(qū)鋼筋混凝土框架現(xiàn)行抗震規(guī)定的初步驗(yàn)證[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2001,23(6):1-9.

[4]扶長(zhǎng)生.抗震工程學(xué)——理論與實(shí)踐[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版,2013:166-240.

[5]扶長(zhǎng)生,張小勇,鞠進(jìn), 等.東莞天利中央花園抗震性能評(píng)估[J].建筑結(jié)構(gòu), 2011,41(6):74-79.

[6]Paulay T. Seismic Design of Ductile Moment Resisting Reinforced Concrete Frames, Columns: Evaluation of Actions [J].Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering ,1977, 10(2):85-94.

[7]Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings [M]. Sacramento:Seismic Safety Commission,1966.

[8]Federal Emergency Management Agency. Prestandard and commentary for seismic rehabilitation of buildings: FEMA 356(2000)[S].

[9]American Society of Civil Engineers. Seismic Rehabilitation of Existing Buildings: ASCE 41-06 [S].

[10]An Alternative Procedure for Seismic Analysis and Design of Tall Buildings Located in the Los Angeles Region: LATBSDC 2005 [S].

[11]An Alternative Procedure for Seismic Analysis and Design of Tall Buildings Located in the Los Angeles Region: LATBSDC 2008 [S].

[12]韓小雷,季靜.基于性能的超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)——理論研究與工程應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013:3-55.

[13]葉列平,程光煜,曲哲,等.基于能量抗震設(shè)計(jì)方法研究及其在鋼支撐框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].結(jié)構(gòu)工程師,2012,33(11):36-45.

[14]郭彤,顧羽.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能和可靠度的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].地震工程與工程振動(dòng),2013,33(4):109-118.

[15]呂大剛,賈明明.鋼框架結(jié)構(gòu)基于變形可靠度的全概率抗震設(shè)計(jì)[J].工程力學(xué),2011,28(5):117-123.

[16]劉偉.基于損傷理論的砌體結(jié)構(gòu)性能化抗震設(shè)計(jì)研究[D].鄭州:鄭州大學(xué),2014.

[17]建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計(jì)規(guī)范：CECS 392 [S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社, 2014.

[18]譚繼可,俞盛,舒林,等.Perform-3D在某高層結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估的應(yīng)用[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào),2015, 24(5):11-15.

[19]張相悅.ABAQUS軟件在基于性能的地震時(shí)程分析上的應(yīng)用[D].杭州:浙江大學(xué),2014.

[20]蘭盛磊.某300米超高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)[D].成都:西南交通大學(xué),2014.

[21]童霞.框剪結(jié)構(gòu)基于Perform-3D程序的抗震性能分析[D].西安:西安理工大學(xué),2012.

[22]扶長(zhǎng)生,張小勇.推覆分析的原理和實(shí)施[J].建筑結(jié)構(gòu),2012, 42 (11):1-10.

[23]林生逸.基于Perform-3D的常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2013,46(S1):103-107.

[24]秦寶林.在 Perform-3D 軟件支持下對(duì)超高層結(jié)構(gòu)實(shí)例抗震性能的初步評(píng)價(jià)[D].重慶:重慶大學(xué),2012.

[25]徐培福,戴國(guó)瑩.超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2005,38(1):1-10.

[26]American Society of Civil Engineers.Seismic Rehabilitation of Existing Buildings:ASCE 41-13[S].

Performance-based seismic design method

TAN Ji-ke1,YU Sheng2,JIA Shan-po3

(1.Central-southArchitecturalDesignInstituteCo.,Ltd.,ChengduBranch,Chengdu610000,China;2.Central-southArchitecturalDesignInstituteCo.,Ltd.,Wuhan430071,China;>3.SchoolofUrbanConstruction,YangtzeUniversity,Jingzhou434023,China)

Abstract：Performance-based seismic design is to supplement and improve the existing norms,which is globally advanced seismic thought.The deficiencies of the existing standard design method are pointed out and the performance design method is the inevitable trend of development.The performance-based seismic design methods at home and abroad are discussed based on theoretical research,applied research and software applications.Performance-based seismic design is presented based on performance target-setting,the performance design method and performance evaluation criteria

Key words：performance-based;seismic performance target;acceptance criterion

中圖分類號(hào)：TU398

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.01.004

文章編號(hào):1674-7046(2016)01-0020-07

作者簡(jiǎn)介：譚繼可(1988—)，男，河南永城人，碩士，助理工程師。

基金項(xiàng)目：湖北省自然科學(xué)基金(2015CFB194)；中國(guó)博士后科學(xué)基金(2014M551055)；巖土力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(Z013007)

收稿日期：2015-11-23