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中國(guó)院朱炳寅總工給出的定義：根據(jù)工程的具體情況，確定合理的抗震性能目標(biāo)，采取恰當(dāng)?shù)挠?jì)算和抗震措施來(lái)滿足抗震性能目標(biāo)的要求。

2010年頒布的《抗規(guī)》和《高規(guī)》中均增加了結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容。根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性，震后損失和修復(fù)的難易程度等即可確定結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)，高規(guī)中分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，四個(gè)等級(jí)的性能目標(biāo)從高至低，但均不低于原來(lái)的三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)其重要程度分為關(guān)鍵構(gòu)件、普通豎向構(gòu)件和耗能構(gòu)件，采用相同的抗震性能目標(biāo)時(shí)，不同構(gòu)件類型的抗震性能要求有所區(qū)別。

結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)應(yīng)該包含構(gòu)件的承載力和變形兩個(gè)方面的要求。根據(jù)等能量原理，提高承載力的同時(shí)必然要降低延性的要求。目前《高規(guī)》和《抗規(guī)》中規(guī)定的主要手段是提高重要構(gòu)件的抗震承載力，使其在中震或大震作用下滿足中的彈性設(shè)計(jì)或不屈服設(shè)計(jì)的要求。

（1） 彈性設(shè)計(jì)

 構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)符合下式要求： 

式中：

    承載力性能要求中，不考慮與抗震等級(jí)相關(guān)的構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整（強(qiáng)柱弱梁系數(shù)、強(qiáng)剪弱彎系數(shù)、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件系數(shù)等），地震作用根據(jù)相應(yīng)地震水準(zhǔn)的地震影響系數(shù)最大值進(jìn)行計(jì)算，荷載組合中不考慮與風(fēng)荷載的組合。

（2）不屈服設(shè)計(jì)

 構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：

與彈性設(shè)計(jì)方法相比，不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)、不考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)及材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值。彈性設(shè)計(jì)相較不屈服設(shè)計(jì)，安全儲(chǔ)備更高，抗震要求更嚴(yán)。

彈性設(shè)計(jì)方法和不屈服設(shè)計(jì)方法，結(jié)合不同的地震水準(zhǔn)，又可以具體分為中震彈性、中震不屈服、大震彈性、大震不屈服四種，具體可以參見(jiàn)表1。

表1   結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)與構(gòu)件性能要求對(duì)應(yīng)關(guān)系     

一般而言，僅對(duì)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件或普通豎向構(gòu)件有中（大）震彈性設(shè)計(jì)或不屈服設(shè)計(jì)的要求，對(duì)于其他構(gòu)件則無(wú)此要求。在設(shè)防烈度地震或者罕遇地震作用下，耗能構(gòu)件甚至普通的豎向構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂、鋼筋屈服，進(jìn)入塑性耗能狀態(tài)，對(duì)于此類構(gòu)件，應(yīng)對(duì)其剛度進(jìn)行折減，并對(duì)結(jié)構(gòu)的阻尼比適當(dāng)進(jìn)行增加。

《高規(guī)》中規(guī)定對(duì)于第1和第2性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，在中、大震作用下可以采用彈性的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于第3、4、5性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行彈塑性分析，但具體應(yīng)該如何利用彈塑性分析的結(jié)果進(jìn)行構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)并未給出具體明確的要求。

如圖1所示，在PKPM軟件中，可根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)，選擇中震彈性設(shè)計(jì)、中震不屈服設(shè)計(jì)、大震彈性設(shè)計(jì)和大震不屈服設(shè)計(jì)四種方法。對(duì)于每一種模型，需要分別定義結(jié)構(gòu)的阻尼比以及連梁剛度折減系數(shù)。定義好中震和大震設(shè)計(jì)模型以后，即可在每一個(gè)子模型中，分別指定構(gòu)件的性能目標(biāo)，最后程序根據(jù)指定的性能目標(biāo)，對(duì)于構(gòu)件采用多模型包絡(luò)的設(shè)計(jì)結(jié)果。

圖1  SATWE性能化設(shè)計(jì)對(duì)話框

現(xiàn)有方法存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）在未進(jìn)行彈塑性分析之前，很難準(zhǔn)確估計(jì)結(jié)構(gòu)在中震和大震作用下構(gòu)件的剛度退化情況以及考慮構(gòu)件塑性耗能后附加給結(jié)構(gòu)的阻尼比，僅能由工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。

（2）地震作用下不同位置耗能構(gòu)件的損傷程度不同，與其對(duì)應(yīng)的剛度折減系數(shù)也應(yīng)不同。

（3）地震作用下不僅連梁會(huì)進(jìn)入屈服耗能階段，框架梁甚至部分普通豎向構(gòu)件也會(huì)屈服耗能，這部分構(gòu)件的剛度折減也應(yīng)考慮。

以上問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致采用現(xiàn)有方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行中震或大震等效彈性分析時(shí)得到的內(nèi)力失真，進(jìn)而影響構(gòu)件配筋。

為解決第2節(jié)中現(xiàn)有方法存在的問(wèn)題，主要有以下兩種解決方案：

    方案1：通過(guò)彈塑性分析準(zhǔn)確得到耗能構(gòu)件在中、大震作用下的剛度折減系數(shù)以及由于這部分構(gòu)件塑性耗能所附加給結(jié)構(gòu)的阻尼比?？紤]耗能構(gòu)件的剛度折減和附加阻尼比，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行中震或大震作用下的等效彈性分析，得到重要構(gòu)件的內(nèi)力與配筋。

                    方案1 構(gòu)件設(shè)計(jì)流程圖

方案2：通過(guò)彈塑性分析得到重要構(gòu)件在中震或大震作用下的內(nèi)力，進(jìn)而按照彈性設(shè)計(jì)或不屈服設(shè)計(jì)的要求對(duì)構(gòu)件進(jìn)行配筋。

                                   方案2 彈性設(shè)計(jì)流程圖

方案1中基本的構(gòu)件設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)行規(guī)范方法相同，仍為等效彈性設(shè)計(jì)方法，通過(guò)反應(yīng)譜分析確定地震工況內(nèi)力，僅是通過(guò)彈塑性分析來(lái)確定構(gòu)件的剛度折減系數(shù)以及附加阻尼比。該方案已經(jīng)在SAUSG-Design軟件中得以實(shí)現(xiàn)。

相較于方案1，方案2有較多的理論問(wèn)題有待研究：

（1） 地震波的離散性問(wèn)題：相較于反應(yīng)譜分析，時(shí)程分析由于存在選波的問(wèn)題，因而結(jié)果具有很大的離散性。這樣就會(huì)出現(xiàn)選取不同的地震波，設(shè)計(jì)結(jié)果不同的問(wèn)題，因而如何解決地震波的離散性是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。

（2） 工況內(nèi)力組合問(wèn)題：不論是彈性設(shè)計(jì)還是不屈服設(shè)計(jì)，都涉及到豎向荷載和地震工況的內(nèi)力組合，彈性設(shè)計(jì)采用的是基本組合，而不屈服設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)準(zhǔn)組合。眾所周知，非線性分析是不支持單工況結(jié)果的線性疊加的，因而需要將荷載順次進(jìn)行加載并分析，如果模型中存在部分構(gòu)件要進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)，部分構(gòu)件要進(jìn)行不屈服設(shè)計(jì)，這樣模型的計(jì)算量將會(huì)翻倍。

（3） 時(shí)程分析內(nèi)力提取問(wèn)題：地震波加載過(guò)程中，每一個(gè)時(shí)刻的內(nèi)力都在變化，根據(jù)每一個(gè)時(shí)刻的內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，而后對(duì)于所有時(shí)刻的配筋結(jié)果取包絡(luò)，固然能夠得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，但由此帶來(lái)的計(jì)算量問(wèn)題不可忽視。還有一種解決方法是提取軸力、彎矩和剪力最大時(shí)刻的內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于框架梁這種抗彎構(gòu)件，提取彎矩最大值或最小值進(jìn)行設(shè)計(jì)沒(méi)有太大問(wèn)題，但是對(duì)于框架柱或剪力墻這種壓（拉）彎構(gòu)件，軸力和彎矩對(duì)于構(gòu)件配筋同時(shí)起作用，此時(shí)取軸力最值或彎矩最值進(jìn)行設(shè)計(jì)，均不能保證最終設(shè)計(jì)結(jié)果的安全性。

    本文首先介紹了高規(guī)和抗規(guī)中對(duì)于抗震性能化設(shè)計(jì)的基本規(guī)定。然后介紹了目前進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)的主要方法以及存在的主要問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，本文最后一節(jié)介紹了兩種解決方案的實(shí)現(xiàn)流程以及一些待研究的問(wèn)題，方案1已經(jīng)在SAUSG-Design軟件中實(shí)現(xiàn)，用戶進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)時(shí)可以直接使用，方案2目前還處于研究階段，也歡迎工程師給出你們的建議和思考。