構(gòu)件性能評價是建筑結(jié)構(gòu)彈塑性分析中的重要內(nèi)容，SAUSG軟件提供了多種構(gòu)件性能評價方法，評價原理和依據(jù)總結(jié)如下表介紹。
表0-1 SAUSG軟件性能評價標(biāo)準(zhǔn)
名稱 | 參考資料 | 評價原理介紹 |
默認(rèn)值 | 《動力彈塑性時程分析技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》 | |
非線性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | 《建筑結(jié)構(gòu)非線性分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（T/CECS 906-2021） | 技術(shù)周刊 | SAUSG軟件性能評價標(biāo)準(zhǔn)2——<建筑結(jié)構(gòu)非線性分析技術(shù)規(guī)程> |
抗倒塌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) | 《建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（T/CECS 392-2021） | 技術(shù)周刊 | 性能評價標(biāo)準(zhǔn)3——建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) |
構(gòu)件位移角標(biāo)準(zhǔn) | 廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)規(guī)程》DBJ/T 15-151-2019 | |
RBS性能評價標(biāo)準(zhǔn) | 相關(guān)項(xiàng)目超限報(bào)告 | 技術(shù)周刊 | SAUSG軟件性能評價標(biāo)準(zhǔn)5——RBS性能評價標(biāo)準(zhǔn) |
在超限結(jié)構(gòu)或減隔震結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用基于構(gòu)件承載力的性能評價方法。該方法較多應(yīng)用于超限結(jié)構(gòu)中大震等效彈性分析、關(guān)鍵構(gòu)件彈性/不屈服設(shè)計(jì)或減震子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，本文將結(jié)合SAUSG軟件，對基于構(gòu)件承載力的性能評價方法進(jìn)行介紹。
評價標(biāo)準(zhǔn)介紹
SAUSG軟件中構(gòu)件承載力性能驗(yàn)算主要參考以下三本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其中驗(yàn)算細(xì)節(jié)主要基于標(biāo)準(zhǔn)[2]和標(biāo)準(zhǔn)[3]，如表1-1所示。各標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定詳見本文附錄。
表1-1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，罕遇地震作用下“高規(guī)”和“廣東性能規(guī)程”對構(gòu)件性能要求如表1-2和表1-3所示。二者均以構(gòu)件彈性、不屈服狀態(tài)對構(gòu)件正截面和斜截面驗(yàn)算提出要求?！皬V東性能規(guī)程”還增加了極限設(shè)計(jì)，即根據(jù)材料極限值進(jìn)行構(gòu)件承載力驗(yàn)算，同時若構(gòu)件由于屈服程度較高而不適宜采用承載力設(shè)計(jì)時，也可以采用變形驗(yàn)算。
表1-2 “高規(guī)”中罕遇地震作用下構(gòu)件性能設(shè)計(jì)要求
表1-3 “廣東性能規(guī)程”中罕遇地震作用下構(gòu)件性能設(shè)計(jì)要求
SAUSG軟件實(shí)現(xiàn)
軟件提供了通過PMM曲線進(jìn)行構(gòu)件正截面承載力驗(yàn)算的方法，依次點(diǎn)擊【動力結(jié)果】→【動力非線性圖形結(jié)果】→【PMM曲線】，可自動根據(jù)材料設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值和極限值分別生成PMM曲線功能，如圖2-1所示。PMM曲線繪制及性能驗(yàn)算原理詳見技術(shù)文章《技術(shù)周刊 | SAUSG軟件PMM曲線功能介紹》。
圖2-1 構(gòu)件PMM曲線
表2-1 性能驗(yàn)算狀態(tài)
根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，構(gòu)件正截面承載力可按照設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值和極限值自動復(fù)核，如圖2-2所示。
圖2-2 構(gòu)件正截面承載力驗(yàn)算
軟件提供了構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算和截面驗(yàn)算功能，依次點(diǎn)擊【設(shè)計(jì)報(bào)告】→【構(gòu)件性能驗(yàn)算】→【斜截面驗(yàn)算】顯示斜截面驗(yàn)算結(jié)果?？娠@示構(gòu)件斜截面抗剪承載力驗(yàn)算結(jié)果和需求比計(jì)算結(jié)果云圖，如圖2-3所示。
圖2-3 斜截面驗(yàn)算
斜截面驗(yàn)算依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第7.2.10和第7.2.11條，計(jì)算公式如下：
偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力：
偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力：
根據(jù)以上計(jì)算公式，分別取材料設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值和極限值計(jì)算得到構(gòu)件抗剪承載力設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值和極限值。分別取構(gòu)件當(dāng)前時刻剪力與承載力之比可得到構(gòu)件斜截面抗彎承載力需求比。
軟件同時提供了構(gòu)件剪壓比計(jì)算功能，依次點(diǎn)擊【設(shè)計(jì)報(bào)告】→【構(gòu)件性能驗(yàn)算】→【斜截面驗(yàn)算】→【剪壓比】。構(gòu)件抗剪截面驗(yàn)算結(jié)果如圖2-4和圖2-5所示。
圖2-4 剪壓比驗(yàn)算
圖2-5 剪壓比驗(yàn)算表格
剪壓比驗(yàn)算依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.11.3條，計(jì)算公式如下：
總結(jié)
1) 基于構(gòu)件承載力的性能評價方法在超限結(jié)構(gòu)中大震等效彈性分析、關(guān)鍵構(gòu)件彈性/不屈服設(shè)計(jì)或減震子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多；
2) SAUSG軟件中提供了基于構(gòu)件承載力的性能驗(yàn)算方法，可根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行正截面驗(yàn)算和斜截面驗(yàn)算，方便工程師采用。
3) 采用基于構(gòu)件承載力的性能驗(yàn)算方法進(jìn)行構(gòu)件性能判定時還需注意：若彈塑性分析中構(gòu)件損傷較大，此時構(gòu)件內(nèi)力將出現(xiàn)明顯退化（圖3-1），應(yīng)采用基于構(gòu)件變形或材料應(yīng)變的方法進(jìn)行構(gòu)件性能驗(yàn)算。
圖3-1 構(gòu)件內(nèi)力
附錄
以下為三本規(guī)范相關(guān)性能設(shè)計(jì)規(guī)定，其中要點(diǎn)部分以紅色字體標(biāo)注，供讀者參考。
圖4-1《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（2016年版）
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄M中對性能化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了建議性規(guī)定，其中包括了構(gòu)件承載力參考指標(biāo)。
第M.1.1-1條規(guī)定： 當(dāng)以提高抗震安全性為主時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的承載力參考指標(biāo)，可按表M.1.1-1的示例選用。
表M.1.1-1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)抗震性能要求的承載力參考指標(biāo)示例
第M.1.2條規(guī)定： 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力按不同要求進(jìn)行復(fù)核時，地震內(nèi)力計(jì)算和調(diào)整、地震效應(yīng)組合、材料強(qiáng)度取值和驗(yàn)算方法，應(yīng)符合下列要求：
1 設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，包括混凝土構(gòu)件壓彎、拉彎、受剪、受彎承載力，鋼構(gòu)件受拉、受壓、受彎、穩(wěn)定承載力等，按考慮地震效應(yīng)調(diào)整的設(shè)計(jì)值復(fù)核時，應(yīng)采用對應(yīng)于抗震等級而不計(jì)入風(fēng)荷載效應(yīng)的地震作用效應(yīng)基本組合，并按下式驗(yàn)算：
(M.1.2-1)
式中：I2——表示設(shè)防地震動，隔震結(jié)構(gòu)包含水平向減震影響；
λ——按非抗震性能設(shè)計(jì)考慮抗震等級的地震效應(yīng)調(diào)整系數(shù)；
ζ——考慮部分次要構(gòu)件進(jìn)入塑性的剛度降低或消能減震結(jié)構(gòu)附加的阻尼影響。
2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力按不考慮地震作用效應(yīng)調(diào)整的設(shè)計(jì)值復(fù)核時，應(yīng)采用不計(jì)入風(fēng)荷載效應(yīng)的基本組合，并按下式驗(yàn)算：
(M.1.2-2)
式中：I——表示設(shè)防地震動或罕遇地震動，隔震結(jié)構(gòu)包含水平向減震影響；
ζ——考慮部分次要構(gòu)件進(jìn)入塑性的剛度降低或消能減震結(jié)構(gòu)附加的阻尼影響。
3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力按標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)核時，應(yīng)采用不計(jì)入風(fēng)荷載效應(yīng)的地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，并按下式驗(yàn)算：
(M.1.2-3)
式中：I——表示設(shè)防地震動或罕遇地震動，隔震結(jié)構(gòu)包含水平向減震影響；
ζ——考慮部分次要構(gòu)件進(jìn)入塑性的剛度降低或消能減震結(jié)構(gòu)附加的阻尼影響；
Rk——按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的承載力。
4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件按極限承載力復(fù)核時，應(yīng)采用不計(jì)入風(fēng)荷載效應(yīng)的地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合，并按下式驗(yàn)算：
(M.1.2-4)
式中：I——表示設(shè)防地震動或罕遇地震動，隔震結(jié)構(gòu)包含水平向減震影響；
ζ——考慮部分次要構(gòu)件進(jìn)入塑性的剛度降低或消能減震結(jié)構(gòu)附加的阻尼影響；
Rk——按材料最小極限強(qiáng)度值計(jì)算的承載力；鋼材強(qiáng)度可取最小極限值，鋼筋強(qiáng)度可取屈服強(qiáng)度的1.25倍，混凝土強(qiáng)度可取立方強(qiáng)度的0.88倍。
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第3.11節(jié)對高層建筑構(gòu)件承載力驗(yàn)算方法進(jìn)一步明確，對五個性能水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力計(jì)算方法進(jìn)行了規(guī)定。
第3.11.1條規(guī)定： 結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)應(yīng)分析結(jié)構(gòu)方案的特殊性、選用適宜的結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)，并采取滿足預(yù)期的抗震性能目標(biāo)的措施。
結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)應(yīng)綜合考慮抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)的特殊性、建造費(fèi)用、震后損失和修復(fù)難易程度等各項(xiàng)因素選定。結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)分為A、B、C、D四個等級，結(jié)構(gòu)抗震性能分為1、2、3、4、5五個水準(zhǔn)（表3.11.1），每個性能目標(biāo)均與一組在指定地震地面運(yùn)動下的結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)相對應(yīng)。
表3.11.1 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)
第3.11.3條規(guī)定： 不同抗震性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)可按下列規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)：
1 第1性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)滿足彈性設(shè)計(jì)要求。在多遇地震作用下，其承載力和變形應(yīng)符合本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定；在設(shè)防烈度地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：
(3.11.3-1)
式中：Rd、γRE——分別為構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值和承載力抗震調(diào)整系數(shù)。
2 第2性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件及普通豎向構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.11.3-1）的規(guī)定；耗能構(gòu)件的受剪承載力宜符合式（3.11.3-1）的規(guī)定，其正截面承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：
(3.11.3-2)
式中：Rk——為截面承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。
3 第3性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析。在設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件及普通豎向構(gòu)件的正截面承載力應(yīng)符合式（3.11.3-2）的規(guī)定，水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力尚應(yīng)符合式（3.11.3-3）的規(guī)定，其受剪承載力宜符合式（3.11.3-1）的規(guī)定；部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但其受剪承載力應(yīng)符合式（3.11.3-2）的規(guī)定。在預(yù)估的罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)滿足本規(guī)程第3.7.5條的規(guī)定。
(3.11.3-3)
4 第4性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析。在設(shè)防烈度或預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力應(yīng)符合式（3.11.3-2）的規(guī)定，水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力尚應(yīng)符合式（3.11.3-3）的規(guī)定；部分豎向構(gòu)件以及大部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)符合式（3.11.3-4）的規(guī)定，鋼-混凝土組合剪力墻的受剪截面應(yīng)符合式（3.11.3-5）的規(guī)定。在預(yù)估的罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)符合本規(guī)程第3.7.5條的規(guī)定。
(3.11.3-4)
(3.11.3-5)
5 第5性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計(jì)算分析。在預(yù)估的罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.11.3-2）的規(guī)定；較多的豎向構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但同一樓層的豎向構(gòu)件不宜全部屈服；豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)符合式（3.11.3-4）或（3.11.3-5）的規(guī)定；允許部分耗能構(gòu)件發(fā)生比較嚴(yán)重的破壞；結(jié)構(gòu)薄弱部位的層間位移角應(yīng)符合本規(guī)程第3.7.5條的規(guī)定。
圖4-2廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)規(guī)程》DBJ/T 15-151-2019
廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)規(guī)程》針對不同性能水準(zhǔn)下構(gòu)件采用的性能設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了區(qū)分，分別采用彈性設(shè)計(jì)、不屈服設(shè)計(jì)或變形復(fù)核的方法。
第5.2.1條規(guī)定：基于性能的抗震設(shè)計(jì)主要包括小震彈性設(shè)計(jì)、中震彈性（彈塑性）計(jì)算復(fù)核、大震彈性（彈塑性）計(jì)算復(fù)核三部分。
1小震作用下，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3、廣東省標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》DBJ15-92進(jìn)行彈性計(jì)算，并考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造。
2 中、大震作用下，采用彈性（彈塑性）計(jì)算，復(fù)核構(gòu)件承載力和構(gòu)件變形能力。
第5.2.3條規(guī)定： 多遇地震作用下彈性設(shè)計(jì)時，構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.3條的規(guī)定。
(5.2.3)
式中：Rd——構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值，按材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值計(jì)算。
第5.2.4條規(guī)定： 設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下彈性設(shè)計(jì)時，構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.4的規(guī)定。
(5.2.4)
第5.2.5條規(guī)定：設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下不屈服設(shè)計(jì)時，構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.5-1的規(guī)定，水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.5-2的規(guī)定，水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件斜截面承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.4的規(guī)定。
(5.2.5-1)
(5.2.5-2)
式中：Rk——構(gòu)件承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。
第5.2.6條規(guī)定： 設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下極限設(shè)計(jì)時，構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.6-1的規(guī)定，水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.6-2的規(guī)定，水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件斜截面承載力設(shè)計(jì)應(yīng)符合式5.2.5-2的規(guī)定。
(5.2.6-1)
(5.2.6-2)
式中：Ru——構(gòu)件承載力極限值，計(jì)算時材料強(qiáng)度可取平均值。
第5.2.7條規(guī)定： 設(shè)防烈度地震或預(yù)估的罕遇地震作用下最小截面設(shè)計(jì)，鋼筋混凝土豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)符合式5.2.7-1的規(guī)定，鋼混凝土組合剪力墻的受剪截面應(yīng)符合式5.2.7-2的規(guī)定。
(5.2.7-1)
(5.2.7-2)
END
