摘要：在进行建筑结构设计的过程中，先进的抗震理念可以有效保证建筑结构的可靠性。结构性能化设计可以通过综合考虑结构整体性能、关注结构在地震下的实际性能、分析结构失效机制等对策，改善建筑的抗震设计方案。对建筑在中大震作用下的合理设计具有至关重要的作用。
关键词：建筑结构；性能抗震设计；问题分析
引言
近些年来，随着社会经济的发展和城市化进程的加快，建筑行业得到了飞速发展，以高层建筑项目为首。随着高层建筑项目的不断增加，城市土地资源的稀缺使得新的高层项目设计更加追求功能性与经济性，这也对结构抗震设计提出了较高的要求。因此对于设计者来讲，有必要重视性能结构设计，并结合工程实际情况，把握好结构的设计要点，提高建筑工程的设计合理性和整体质量。
1建筑结构抗震设计的基本概念
抗震设计的要点是保证建筑物大震不倒、中震可修、小震不坏。而合理的建筑结构抗震设计方案可以在小震下提供足够的刚度抵抗地震作用，在中大震下使非关键构件可以屈服，实现消耗地震能量、保护关键构件的作用，从而实现以柔克刚的效果。这一效果的实现与设计人员的知识结构和实践经验有关，要求设计人员不仅要结合计算数据，还要分析建筑物所在区域的灾害资料，并结合抗震设计经验来灵活运用设计方法实现建筑结构的抗震性能设计，以保证建筑结构的合理性。
2基于性能抗震设计的原则
为了让建筑工程项目在结构设计中取得理想的抗震效果，改善设计质量，工程设计中，设计人员需准确把握建筑工程结构抗震设计的主要原则，以下分别予以简要分析和阐述。
2.1简单化原则
在建筑结构工程设计中，一般来说结构形式越简单，其抗震性能越好。与复杂的建筑工程结构体系相比，简单的结构力学体系可加强计算的准确性，做好建筑工程结构设计的平衡性控制，有效简化抗震结构设计。在必须使用复杂结构的情况下，也要尽量使关键构件的传力简单、明确。同时，简单的建筑工程结构还可降低地震作用力对结构产生的不确定性影响，从而合理分配建筑所要承担的地震作用力，保证结构抗震设计的质量。
2.2性能化原则
考虑到一般需要进行结构性能设计的结构，往往存在一种或几种结构不规则，此时在中大震计算下，一般难以保证所有构件的完好。此时应该明确指定结构中的关键构件，并根据使用功能及是否需要修复确定关键构件的性能目标。对于非关键构件，应该注意其失效时对相连的关键构件的影响，以及避免脆性破坏的发生。
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3应用基于性能抗震设计需要注意的问题
在结构设计的过程中，应合理应用抗震设计理念，保证建筑结构整体具有合理性，应保持其自身的基本性能，例如强度、刚度、稳定性等，可以有效提高建筑结构的稳定性和安全性。但是在具体应用的过程中，需要注意几个方面的问题：
3.1计算模型问题
抗震性能设计中性能目标的实现，离不开正确的计算分析及能反映结构实际受力状态的力学模型。实际建模计算中要注意结构的各项整体、构件及节点的计算参数是否正确合理。使用子模型进行性能目标包络时，正确区分子模型的差别。建模时，特别是需要进行时程分析或弹塑性分析时，在保证能反映基本受力特征的前提下，可以对模型进行合理的简化与等效。
3.2 施工可行性问题
在抗震性能设计的过程中，需要坚持实事求是的设计原则，根据性能目标的实际情况进行设计，此外还要综合考虑材料情况、施工水平等因素。否则不仅会提高施工成本，还会造成施工难度的增加，严重的情况下，施工质量也无法保证。
3.3 经济可行性问题
抗震技术的应用往往受到实际经济情况的制约，在注重技术的同时，还要确保经济实用性，避免一味在局部增大截面、配筋。建议关注结构整体方案的合理性，从根本上节约成本，避免浪费。
4建筑结构抗震性能设计方法
4.1综合考虑承载力及延性的关系
从地震能量考虑结构的设计，要求结构、构件可以具有较高的承载力和较低的延性变形能力，也可以具有较高的延性变形能力和较低的承载力。实际上提高结构的延性会受到结构规则性的限制。因此设计时应根据结构的不规则情况，在提高承载力、提高延性或两者皆提高中选择合理可行的设计方案，并在结构安全与建筑方案设计中寻求一个各方可接受的平衡。
4.2结构抗震性能目标的选取
抗震性能目标应根据抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，以及建筑使用功能和附属设施功能的要求、投资大小、震后损坏和修复难易程度等因素，经技术及经济可行性综合分析和论证后确定。根据建筑重要性程度及使用功能的不同，结构整体或构件的抗震设防目标也有所不同。设计时根据具体情况采取相应的抗震措施。考虑到目前强烈地震作用下结构非线性分析方法的计算模型及参数的选用，尚缺少实际震害的验证资料，对结构性能目标的实现也难以十分准确地判断，因此，性能目标选用时宜偏于安全考虑。
4.3结构抗震性能水准的确定
为实现性能目标要求，需要落实中震或大震下构件的承载力、变形和细部构造的具体指标。一般可分为抗弯、抗剪、其他三个方面。性能设计的常见做法包括抗弯承载力的中震弹性、中震不屈服、大震不屈服；抗剪承载力的中震弹性、中震不屈服、大震剪压比控制；其他方面的剪力调整、提高抗震等级、提出延性要求等。
抗震性能水准的确定应服务于所选取的抗震性能目标，使得结构或构件在地震作用下能够满足既定的抗震性能目标的要求。
4.4结构抗震性能设计的实现
在结构建模并进行一般抗震设计时，注意合理设计结构方案。在关键构件的承载力及结构的整体指标如层间位移角、刚度比等指标上留出适当的富余量。结构的设计配筋以小震计算的结果为准，中大震的计算结果进行验算，对不满足性能目标的构件返回小震模型重新计算。实际计算中，可以使用有包络功能的计算软件进行分析，但需注意在子模型中需分别指定构件的性能水准。
结束语
建筑工程结构的性能设计既是作为概念设计影响结构的整体方案，又能通过指定构件性能水准的方式在计算中影响设计结果。抗震性能化设计可以精确到部位、构件，具有一定的灵活性。因此抗震性能化设计是解决复杂工程抗震设计问题的有效方法，也是抗震概念设计的集中体现。
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论文作者:薛毓宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：性能论文; 结构论文; 构件论文; 建筑结构论文; 承载力论文; 延性论文; 目标论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;