基于性能的建筑结构设计

基于性能的建筑结构设计杨志勇中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部1。基于性能设计基本概念2。基于性能设计方法3。基于性能设计工程应用美国加州结构工程师协会（SEAOC）1995年提出。受到美国、日本、欧洲、新西兰、中国等国普遍重视。十多年来，各国进行了大量的科研和实践工作。已经被多国以规范的形式确认。是我国抗震研究和实践的重要方向。

基于性能设计Performance-BasedDesign现状基于性能设计就是使设计出的结构在未来的灾害（如地震）作用下维持所要求的性能水平。基于性能设计一般是指基于性能的抗震设计。何为基于性能设计

（Performance-BasedDesign）

强调建筑结构性能目标的“个性化”。业主、设计师有更大的自主权。克服现有规范的局限性。有利于新材料、新方法的推广应用。不仅强调保证生命安全，同时强调避免财产损失。基于性能抗震设计的主要优点性能目标的确定和应用。基于性能抗震设计的理论框架和实现方法。基于性能抗震设计的具体实践和发展趋势。

理解基于性能抗震设计的三个主要方面

抗震性能目标（美国FEMA273）aeimklhgdcbfjnpo基本性能目标性能目标增高2％10％20％50％接近倒塌生命安全立即入住正常使用结构性能增加地震烈度增加50年超越概率

抗震性能目标地震风险结构类型新建筑普通加固高人口密度最少修理时间50％/50年10％/50年5％/50年

破坏控制结构稳定

生命安全

生命安全生命安全

立即入住美国ATC40日本建筑研究院报告地震风险性能水平正常使用易修复生命安全EaEbEcEdEe

ABC

ABCABC说明：Ea到Ee地震烈度减小

Ed、Ee相当于中等烈度，Ec相当于高烈度地震性能目标AAA为最高性能目标，性能目标CCC为最低性能目标

抗震性能目标日本新的建筑基本法性能水平正常使用易修复生命安全生命安全（防止结构整体和层间破坏）

破坏限制（防止结构整体、构件、内外装修材料的破坏）最大地震动（重现期约为500年）

寿命周期内发生一次地震水平（重现期约为30～50年）最大内力和位移

每个结构构件的内力和位移强度和位移限值

强度和位移限值

抗震性能目标我国国学学者者建建议议的的性性能能目目标标地震水准结构性能水准1a1b2345第一，小震A、B、C、D、E

第二，中震ABCDE

第三，大震

ABCDE抗震震性性能能目目标标抗震震性性能能目目标标的的确确定定和和使使用用具体体的的抗抗震震性性能能目目标标以以规范范的形形式式体体现现。。业主主有充充分分选选择择抗抗震震性性能能目目标标的的自自由由。。设计计者者在实实现现抗抗震震性性能能目目标标过过程程中中可可以以充充分分发发挥挥创创造造力力。。基于于性性能能抗抗震震设设计计步步骤骤根据据业业主主要要求求确确定定性性能能目目标标不满满足足性性能能目目标标根据据性性能能目目标标进进行行结结构构设设计计对结结构构设设计计进进行行性性能能评评估估满足性能目标标完成设计明确性能目标标基于性能的抗抗震设计方法法与以往方法法的联系基于性能抗震震设计在保障障结构最低目目标性能（““共性”）时，考虑虑的是社会总费用；确定定特殊目标性性能（“个性”）时，考虑虑的是业主费用。我国还没有以规范的形式式确定基于性性能的设计方方法，但已被被公认为重要要的发展趋势势现行规范的““小震不坏，中中震可修、大大震不倒”也是一种性性能目标目前在我国，，基于性能抗抗震设计主要要被应用于复杂、超限结构基于性能的抗抗震设计方法法1、振型分解解反应谱方法法弹性分析、、设计。2、弹性时程程分析。3、竖向地震震计算。4、中震弹性性或中震不屈屈服计算。5、静力弹塑塑性分析（PUSHOVER）和能力谱方法法。6、动力弹塑塑性分析。7、结构弹性性，弹塑性；；静力、动力力抗震试验。。复杂、超限结结构小震弹性性设计1、模型准确确、参数合理理。2、两种力学学模型。3、斜向地震震、双向地震震作用。4、最小地震震作用。5、转换构件件设计。6、结构刚度度突变部位控控制。7、周期比、、位移比控制制。复杂、超限结结构弹性时程程分析1、地震波的的合理选择。。2、多方向地地震作用。3、弹性时程程分析结果的的应用。复杂、超限结结构竖向地震震分析1、转换大梁梁、长悬臂构构件、连体结结构。2、结构顶部部竖向地震响响应增大。3、悬臂端和和大跨连接体体跨中响应较较大。中震弹性设计计何时需作中震震弹性设计？？中震弹性设计计方法：1、调整地震震影响系数最最大值αmax按中震(2.8倍小震)取值。2、取消组合合内力调整（（强柱弱梁，，强剪弱弯））。程序实现：1、按中震输输入αmax。2、构件抗震震等级指定为为4级。中震弹性设计计这样来做中震弹性性计算中震弹性设计计中震不屈服设设计中震不屈服设设计方法：1、调整地震震影响系数最最大值αmax按中震（2.8倍小震））取值。2、取消组合合内力调整（（强柱弱梁，，强剪弱弯））。3、荷载作用用分项系数取取1.0（组组合值系数不不变）。4、材料强度度取标准值。。5、抗震承载力调调整系数γre取1.0。程序实现：1、按中震或或大震输入αmax。2、选中“按按中震不屈服服或大震不屈屈服做结构设设计”。中震不屈服设设计这样来做中震不屈屈服计算中震弹性和中中震不屈服实实例多遇地震分析析参数中震弹性设计计参数中震不屈服设设计参数多遇地震分析析X方向柱底内力力中震弹性设计计X方向柱底内力力中震不屈服设设计X方向柱底内力力多遇地震分析析轴压比中震弹性设计计轴压比中震不屈服设设计轴压比多遇地震分析析配筋中震弹性设计计配筋中震不屈服设设计配筋多遇地震分析析层