摘要：文中介绍抗震性能设计的原因与原则，总结了“两阶段三水准”设计方法与抗震性能设计的关系及抗震性能化设计的方法。仅供参考。
关键词：建筑抗震；设计；性能
一、进行抗震性能设计的原因
随着我国建筑科学和和社会经济的发展，国民对建筑的安全性有更高的要求。由于城市人口的不断增加，城市设施的复杂化，面对地震灾害所引起的生命财产损失急剧增加，因此以生命安全为抗震设防为唯一目标的设防标准就显得不够全面，不能够完全满足建筑使用功能的要求。为了保证地震时正常的生产、生活，减少地震对社会经济的危害，我们需要考虑控制建筑和设施的地震破坏，有必要采用高于或者不低于基本抗震设防目标的“性能化设计方法”。
二、“两阶段三水准”设计方法与抗震性能设计的关系
首先来回顾下我国的抗震设防的基本要求。《建筑抗震规范》对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，第一阶段是取第一水准地震动参数进行计算承载力验算，通过概念设计采取相应的抗震构造措施实现第三水准的要求；第二阶段设计即弹塑性变形验算，即对地震时容易倒塌的结构，有明显薄弱层的不规则结构结构以及专门要求的的建筑，除了进行一阶段的设计外，还要对薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采用相应的抗震构造措施实现第三水准的设防要求。
从我国两阶段的设计要求不难看出抗震性能设计的端倪，两阶段即是建筑抗震性能设计起始，《抗规》中三水准设防目标，就是一种性能设目标，明确要求大震下不发生危及生命的严重破化，就是最基本的抗震性能目标。另外《抗规》对疏散楼梯提出了：“采用加强措施，使之成为“抗震安全岛”的要求”，确保大震下的安全避难和逃生通道的具体目标也是对具体部位提出的抗震性能目标。由此可见性能化设计从开始就贯穿于日常设计之中。
三、抗震性能设计的设计原则
在讨论“抗震性能设计”之前先来了解几个关于抗震性能设计方面的概念。1.“抗震性能目标”：是针对不同的地震运动水准设定的结构抗震水目标，可以简单理解为某建筑物面对小中大地震时所要实现的抗震目标。2.“结构抗震性能水准”：对震后损坏情况以及继续使用可能性的界定。3“抗震性能化设计”，以现有的抗震科学和经济条件为前提，立足于承截力和变形能力的综合考虑，，针对具体工程的需要性和可能性，可对整个结构，也可对某些部位或关键构件，灵活运用各种措施达到预期的性能目标—着重提高抗震安全性或满足使用功能的专门要求。
《抗规》3.10.3条建筑结构抗震性能设计提出了具体的设计原则性的要求：
1“选定地震动水准。”即采用规范给出的基本地震加速度、地震影响系数即可。
2“选定性能目标，即对应于不同地震动水准的预期损坏状态或使用功能，应不低于本规范对基本设防目标的规定。”可以理解为性能化设计的目标是不仅要确保大震下不发生危及生命的严重破坏，还要达到提高结构抗震安全性和满足使用功能的专门要求，其目标比“基本设防目标”要高。性能目标的选择有高有低，如“小震完好”其性能目标就低，因为这是抗震设计的基本要求；若提出“中震完好”即中震弹性，此目标要求较高，即是属于超出一般要求的性能目标。
3 设计宜确定在不同地震动水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力的要求；宜选择在不同地震动水准下结构不同部位的预期弹性或弹塑性变形状态，以及相应的构件延性构造的高、中或低要求。当构件的承载力明显提高时，相应的延性构造可适当降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中“延性构造的高中低要求”指的是抗震构造措施的抗震等级为一二三四级相对应的措施，即抗震一级为高延性，三四级为低延性。
四、抗震性能化设计三种参考方法
结构构件可以依据实现抗震性能要求的抗震承载力，变形能力，和构造的抗震等级选择与其相适应的方法进行设计。
1基于承载力的设计方法。当以提高抗震安全性为主时，结构构件应对应不同性能要求的承载力参考指标此方法，如下：性能1：（小）完好；（中）完好，承载力按抗震等级地震效应的设计值复核；（大）基本完好，承载力按不抗震等级地震效应的设计值复核；性能2（小）完好，（中）基本完好，承载力按不抗震等级地震效应的设计值复核，（大）轻~中等破坏，承载力按极限值复核；性能3（小）完好，（中）轻微破坏，承载力按标准值复核，（大）中等破坏，承载力达到极限值后能维持稳定，降低少于5%；性能4（小）完好，（中）轻~中等破坏，承载力按极限值复核，（大）不严重破坏，承载力达到极限值后能维持稳定，降低少于10%.
结构构件承载力按不同要求进行复核时，地震内力的计算和调整，地震作用效应的组合，材料强度取值和验算方法均应符合《抗规》附录M中的具体要求。
2基于变形的设计方法，结构构件实现抗震性能要求的层间位移参考指标如下：性能1，（小）完好，变形远小于弹性位移限值，（中）完好，变形小于弹性位移限值，（大）基本完好，变形略大于弹性位移限值；性能2，（小）完好，变形远小于弹性位移限值，（中）基本完好，变形略大于弹性位移限值，（大）轻微塑性变形，变形小于2倍弹性位移限值；性能3，（小）：完好，变形明显小于弹性位移限值，（中）轻微损坏，变形小于2倍弹性位移限值，（大）明显塑性变形，变形约4倍弹性位移限值；性能4（小）完好，变形小于弹性位移限值，（中）轻~中等破坏，变形小于3倍弹性位移限值，（大）不大于0.9倍的塑形变形值.
对于与同一级别的地震，可以通过结构变形为代价而消耗地震的能量，也可以使用材料的“弹性阶段”的性能“硬扛”地震能量。相对于这两种方法，面对同一级别的地震能量，随着地震力作用的提高当采用提高材料的性能时候，构件的延性可相应比原有的延性级别降低一个等级。
3基于等能量原理的设计方法，结构构件不同性能要求的抗震构造等级的示例如下：性能1基本抗震构造，按常规设计的有关规定降低两度采用，但不低于6度，且不发生脆性破坏；性能2低延性构造，按常规设计的有关规定降低一度采用，当构造的承载力高于多遇地震提高两度采用时，可按降低2度采用低于6度，且不发生脆性破坏；性能3中等延性构造，当构造的承载力高于多遇地震提高一度采用时，可按降低1度采用但不低于6度，仍然按常规设计的规定采用；性能4高等延性构造，仍然按常规设计的规定采用。
由此可见：性能目标越高，则结构的延性越低，而性能目标越低，则延性越高。延性可通过抗震构造措施提高，而高的性能目标，是需要结构处于弹性范围内的。此时所有的延性措施对于弹性阶段的构件没有意义，因此《抗规》M.1.1-3以“性能4”为基准，当结构的性能目标离高弹性越近，延性措施起的作用就越来越小了，故对抗震构造措施进行了降低。
对比以上三种方法不难发现，三种方法均是以性能目标为前提，针对大中小地震采取相同的性能水准。而性能水准具体到三中方法里时又各不相同，分别以承载力，变形和延性来表示各自的性能水准。由承载力引出位移角，又由位移角引出延性比，再引出构造措施。
五：结束语
建筑基于性能的抗震设计是结构抗震设计的一种趋势。目前，我们所使用的抗震设计仍存在一些有待研究和解决的问题，尤其是地震作用大小的不确定性以及计算模型和参数的准确性等问题，可以相信，随着工程的不断应用和研究工作的深入，抗震设计将会趋于成熟。
参考文献：
[1]《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》 JGJ3-2010
[2]朱炳寅编著《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程应用与分析》
[3]《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010
论文作者:杨海柱
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/27
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