基于性能的建筑结构设计杨志勇中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部1基于性能设计基本概念2基于性能设计方法 3基于性能设计工程应用Ø美国加州结构工程师协会（SEAOC） 1995年提出 Ø受到美国 、日本、 欧洲、 新西兰、中国等国普遍重视Ø十多年来，各国进行了大量的科研和实践工作Ø已经被多国以规范的形式确认Ø是我国抗震研究和实践的重要方向基于性能设计 Performance-Based Design 现状Ø基于性能设计就是使设计出的结构在未来的 灾害（如地震）作用下维持所要求的性能水 平Ø基于性能设计一般是指基于性能的抗震设计 何为基于性能设计 （Performance-Based Design） Ø强调建筑结构性能目标的“个性化”Ø业主、设计师有更大的自主权Ø克服现有规范的局限性Ø有利于新材料、新方法的推广应用Ø不仅强调保证生命安全，同时强调避免财产损失基于性能抗震设计的主要优点Ø性能目标的确定和应用Ø基于性能抗震设计的理论框架和实现方法Ø基于性能抗震设计的具体实践和发展趋势 理解基于性能抗震设计的三个主要方面抗震性能目标（美国FEMA273）aeimklhgdcbfjnpo基本性能目标性能目标增高2％10％20％ 50％接近倒塌生命安全立即入住正常使用结构性能要求增加地震烈度增加50年超越概率抗震性能目标地震风险结构类型新建筑普通加固高人口密度最少修理时间50％/50年 10％/50年 5％/50年破坏控制 结构稳定生命安全生命安全 生命安全立即入住美国美国ATC40ATC40日本建筑研究院报告日本建筑研究院报告地震风险性能水平正常使用易修复生命安全Ea Eb Ec Ed EeA B CA B CA B C说明：说明：EaEa到到EeEe地震烈度减小地震烈度减小EdEd、、EeEe相当于中等烈度，相当于中等烈度，EcEc相当于高烈度地震相当于高烈度地震性能目标性能目标AAAAAA为最高性能目标，性能目标为最高性能目标，性能目标CCCCCC为最低性能目标为最低性能目标抗震性能目标日本新的建筑基本法日本新的建筑基本法性能水平正常使用易修复生命安全生命安全（防止结构整体 和层间破坏）破坏限制（防止结构整体 、构件、内外装修材料的 破坏）最大地震动（重现 期约为500年）寿命周期内发生一 次地震水平（重现 期约为30～50年）最大内力和位 移每个结构构件 的内力和位移强度和位移限 值强度和位移限 值抗震性能目标我国学者建议的性能目标我国学者建议的性能目标地震水准结构性能水准1a1b2345第一，小震A、B、C、D、E 第二，中震ABCDE 第三，大震 ABCDE抗震性能目标抗震性能目标的确定和使用Ø具体的抗震性能目标以规范的形式体现。
Ø业主有充分选择抗震性能目标的自由Ø设计者在实现抗震性能目标过程中可以充分发挥 创造力基于性能抗震设计步骤根据业主要 求确定性能 目标不满足性 能目标根据性能目 标进行结构 设计对结构设计 进行性能评 估满足性能 目标完成设计 明确性能目标基于性能的抗震设计方法与以往方法的联系Ø基于性能抗震设计在保障结构最低目标性能（“共 性”）时，考虑的是社会总费用；确定特殊目标性 能（“个性”）时，考虑的是业主费用Ø我国还没有以规范的形式确定基于性能的设计方法 ，但已被公认为重要的发展趋势Ø现行规范的“小震不坏，中震可修、大震不倒”也 是一种性能目标 Ø目前在我国，基于性能抗震设计主要被应用于复杂 、超限结构基于性能的抗震设计方法1、振型分解反应谱方法弹性分析、设计 2、弹性时程分析 3、竖向地震计算 4、中震弹性或中震不屈服计算 5、静力弹塑性分析（PUSHOVER）和能力谱方法 6、动力弹塑性分析 7、结构弹性，弹塑性；静力、动力抗震试验复杂、超限结构小震弹性设计1、模型准确、参数合理 2、两种力学模型 3、斜向地震、双向地震作用 4、最小地震作用 5、转换构件设计 6、结构刚度突变部位控制。
7、周期比、位移比控制复杂、超限结构弹性时程分析1、地震波的合理选择2、多方向地震作用3、弹性时程分析结果的应用 复杂、超限结构竖向地震分析1、转换大梁、长悬臂构件、连体结构2、结构顶部竖向地震响应增大3、悬臂端和大跨连接体跨中响应较大中震弹性、中震不屈服设计何时需作中震弹性、中震不屈服设计？何时需作中震弹性、中震不屈服设计？中震不屈服设计中震不屈服设计方法：中震不屈服设计方法：1 1、调整地震影响系数最大值、调整地震影响系数最大值αmax αmax 按中震（按中震（2.82.8倍小倍小 震）取值震）取值 2 2、取消组合内力调整（强柱弱梁，强剪弱弯）取消组合内力调整（强柱弱梁，强剪弱弯） 3 3、荷载作用分项系数取、荷载作用分项系数取1.01.0（组合值系数不变）组合值系数不变） 4 4、材料强度取标准值材料强度取标准值 5 5、、抗震承载力调整系数抗震承载力调整系数 γre γre 取取1.01.0程序实现：程序实现： 1 1、按中震或大震输入、按中震或大震输入αmaxαmax 2 2、选中、选中“ “按中震不屈服或大震不屈服做结构设计按中震不屈服或大震不屈服做结构设计” ”。
中震不屈服设计这样 来做 中震 不屈 服计 算中震弹性设计方法：中震弹性设计方法：1 1、调整地震影响系数最大值、调整地震影响系数最大值αmax αmax 按中震按中震(2.8(2.8倍小震倍小震) )取值2 2、取消组合内力调整（强柱弱梁，强剪弱弯）取消组合内力调整（强柱弱梁，强剪弱弯）程序实现：程序实现：1 1、按中震输入、按中震输入αmaxαmax2 2、构件抗震等级指定为、构件抗震等级指定为4 4级中震弹性设计这样 来做 中震 弹性 计算中震弹性设计中震弹性和中震不屈服实例多遇地震分析参数多遇地震分析参数中震弹性设计参数中震弹性设计参数中震不屈服设计参数中震不屈服设计参数多遇地震分析多遇地震分析 X X方向柱底内力方向柱底内力中震不屈服设计中震不屈服设计X X方向柱底内力方向柱底内力中震弹性设计中震弹性设计X X方向柱底内力方向柱底内力多遇地震分析多遇地震分析 轴压比轴压比中震不屈服设计轴压比中震不屈服设计轴压比中震弹性设计轴压比中震弹性设计轴压比多遇地震分析多遇地震分析 配筋配筋中震不屈服设计配筋中震不屈服设计配筋中震弹性设计配筋中震弹性设计配筋多遇地震分析多遇地震分析 层间位移角层间位移角中震不屈服设计层间位移角中震不屈服设计层间位移角中震弹性设计层间位移角中震弹性设计层间位移角静力弹塑性分析（PUSHOVER） 和能力谱方法UNFVbVbUN推覆曲线能力谱TNADATn,1Tn,2能力谱5％阻尼比需求谱能力谱A5％阻尼比需求谱AiADDiD动力弹塑性分析。