建筑结构基于性能的抗震设计理论与方法摘要：基于性能的抗震设计理论是20 世纪90 年代初由美国学者提出，旨在使结构在未来的地震灾害下能够维持一定的性能水平。
是一种更合理的设计理念，将是未来结构抗震设计的发展方向，目前已引起了各国的广泛重视。
本文介绍了基于结构性能的抗震设计理论的主要内容，探讨了基于性能的抗震设计方法。
关键词：结构抗震基于性能抗震设计方法
中图分类号：u452.2+8 文献标识码：a 文章编号：
地震灾害是一种常见并且多发的自然灾害现象，它是人类面临的主要灾害之一。
地震的发生具有随机性和偶然性的特点，其发生的时间和空间、强度和持续的时间等均不确定。
随着大量的震害分析和工程抗震理论及实践经验的积累，人们对工程抗震的认识不断深入，并且基于目前的抗震设计思想采取了相应的抗震措施，在正常设计的情况下能够做到在一定程度上保障结构在遭遇高于预期
地震的情况下不至于瞬间倒塌，其抗震设防的目标尚局限在基本保障人员安全的水准内，但其破坏没有得到有效的控制，震后的人员和财产损失是巨大的，往往超过了社会所能承受的范围。
由于地震和地面运动有很大的不确定性，结构在其有效使用期限内可能遭遇预期强度等级的地震，也有可能遭遇远远大于预期强度等级的地震，如何确定符合经济社会发展的抗震设防目标、并采取行之有效抗震设计方法保证设防目标的实现，进而有效的控制地震灾害发生的范围和程度，是地震学界和工程抗震界亟需解决的问题。
目前国内外工程界，在结构抗震设计实践中，传统的结构抗震思想和手段，有其明显的局限性，其可靠水准不能与现代社会发展的需求相适应。
在此背景下，基于性能的抗震设计被提出和广泛研究，并被认为是未来房屋建筑抗震设计的主要发展方向和建筑抗震设计规范的主要指导思想。
对结构采用多级性能水平和多级抗震设防目标的基于性能的抗震设计具有重要的理论意义和实用价值。
一、基于结构性能的抗震设计理论的主要内容
基于结构性能的抗震设计理论的主要内容应包括确定地震设防水准、结构性能水准、结构抗震性能目标、结构抗震分析和设计方法等方面。
1、地震设防水准
地震设防水准是指工程设计中如何根据客观的设防环境和已定的设防目标, 并考虑具体的社会经济条件来确定采用多大的设防参数。
我国现行规范采用“三水准”的地震设防水准。
它的问题在于虽然考虑了基于性能理论中的多级设防水准, 但是由于第一和第二水准的重现期和超越概率相差很大, 那么在处于二者中间的重现期和超越概率的房屋设计就变得不经济或者是不安全。
美国加州结构工程师协会的放眼二十一世纪委员会建议采用新的地震设防水准。
2、结构性能水准
结构性能水准是指结构在特定的某一级地震设防水准下预期损伤的最大程度。
20 0 4 年, 我国研究机构和学者在积累总结以往
世界各国的大震经验的基础上, 参考了相关外国文献, 结合本国
的实际情况, 编写了《建筑工程抗震设计性态通则(试用)》。
《通则》对结构性能水准提出了新的建议, 这表明我国在考虑结构性能水
准上从原来的定性考虑逐渐向定量考虑过渡, 其发展的方向将逐
渐与国际接轨。
但是, 该《通则》所建议采用的结构性能水准仍然没有对结构或者构件的具体力学指标以及具体设备的运行情况给
出明确的说明, 只给出了一般性的建议。
按照美国联邦紧急救援署提供的资料建议, 基于性能的抗震研究可以采用四个性能水准: 水准1 基本完好: 无永久侧移; 结构
基本保持原有强度和刚度; 结构构件以及非结构构件基本不损坏。
所有重要设备仍正常工作。
水准2 , 轻微破坏: 无永久侧移; 结构基本保持原有强度和刚度; 结构构件与非结构构件有轻微破坏。
电梯能够重新启动,防火措施得力。
水准3 , 生命安全: 所有楼层都有残留强度和刚度; 承受重力荷载的构件仍起作用; 不发生墙体
平面外失效或女儿墙倒塌; 有永久侧移。
隔墙破坏,建筑修复费用可能很高。
水准4 , 不倒塌: 几乎没有残留刚度和强度; 但承受荷载的柱子和墙体仍起作用; 有大的永久侧移。
每个性能水准都对应了具体的控制指标, 如: 结构的侧移、刚度、强度, 结构和非结构构件的损伤情况, 设备的运行情况。
3、结构抗震性能目标
结构性能目标是针对某一级地震设防水准而期望建筑物能够达到的性能水准或等级。
性能目标的建立需要综合考虑人员居住情
况、场地效应、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与恢复重建、潜在的历史或文化价值、社会效益, 社会公众的反应以及业主的承受能力。
它是抗震设防水准与结构性能水准的综合反应。
加州工程师协会的vision2000报告建议将结构性能目标划分为
3 个等级(基本目标、重要目标、最高目标)。
二、基于性能的抗震设计方法
1、性能抗震设计阶段
（1）概念设计。
根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。
（2）计算设计。
根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。
以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。
以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。
（3）性能评估。
通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。
2、性能抗震设计方法
基于性能的抗震设计方法自提出以来, 在国内外都受到广泛重视和研究, 对基于性能的抗震设计的主要理念和目标, 学术界也
基本形成一致的认识. 但是怎样把基于性能的抗震设计思想合理
并且简单有效地应用到实际设计中, 目前尚无统一方法和标准.
概括起来, 基于性能的抗震设计方法主要有承载能力设计方法、直接基于位移进行抗震设计方法、能量设计法.
（1）承载能力设计方法
这是我国规范现阶段采用的设计方法, 对于常遇地震, 利用反
应谱计算底部剪力, 然后按一定规则分配至结构全高并与其它荷
载组合, 进行结构的强度设计, 使结构各部分都具有足够的承载
能力, 然后再进行变形验算. 承载能力设计方法的优点是易于使用, 性能概念清楚,细部设计可靠, 通过非线性静力分析验算, 进
一步增强了对结构非线性反应的控制, 可以更好地达到预期性能
目标; 缺点是该方法基于弹性反应, 对于非弹性反应仅用与结构
类型有关的系数加以折减, 表面上它控制整个性能目标, 实际上
却只是保证了一种性能目标.
（2）直接基于位移进行抗震设计
该方法采用结构位移作为结构性能指标, 与传统设计方法相比, 基于位移的抗震设计方法从根本上改变了设计过程. 主要的不同是, 该方法用位移作为整个抗震设计过程的起点, 假定位移或层
间位移是结构抗震性能的控制因素. 设计时用位移控制, 通过设
计位移谱得出在此位移时的结构有效周期, 求出此时结构的基底
剪力, 进行结构分析, 并且进行具体配筋设计. 设计后用应力验算, 不足的时候用增大刚度而不是强度的方法来改进, 以位移目
标为基准来配置结构构件. 该法考虑了位移在抗震性能中的重要
地位,可以在设计初始就明确设计的结构性能水平, 并且使设计的结构性能正好达到目标性能水平, 是性能设计理论中很有前途的
一种方法.
（3）能量法
假设结构破坏的原因是地震输入的总能量,地震对结构物及其
内部设施的破坏是由其输入的能量与结构物所消耗的能量共同决
定的. 能量设计法的优点就在于能够直接估计结构的潜在破坏程度, 对结构的滞回特性以及结构的非线性要求概念清楚. 另外,
耗能元件的设置可以更好地控制损失. 缺点在于应用方法不够简化, 不确定因素较多.
参考文献：
[1] 孙俊,刘铮,刘永芳. 工程结构基于性能的抗震设计方法研究[j]. 四川建筑科学研究, 2005,(03) .
[2] 沈章春,王全凤. 基于性能抗震设计理论与实用方法[j]. 四川建筑科学研究, 2008,(03) .
[3] 熊二刚,梁兴文,张倩. 钢框架结构基于位移的抗震设计方法[j]. 四川建筑科学研究, 2010,(03) .
[4] 杨叶,童申家,张思海,郭泽英. 安装粘滞阻尼器的rc框架结构静力非线性分析方法[j]. 四川建筑科学研究, 2010,(03) .
[5] 慕欣. 框—剪结构的弹塑性时程分析[j]. 安徽建筑工
业学院学报(自然科学版), 2009,(04) .
[6] 李伟,李浩,赵建昌. 静力弹塑性分析方法在rc框架结构抗震能力分析中的应用[j]. 安徽建筑, 2005,(03) .。