基于性能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)楊志勇中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1頁(yè)1?；谛阅茉O(shè)計(jì)基本概念2?；谛阅茉O(shè)計(jì)方法3?；谛阅茉O(shè)計(jì)工程應(yīng)用基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第2頁(yè)美國(guó)加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)（SEAOC）1995年提出。受到美國(guó)、日本、歐洲、新西蘭、中國(guó)等國(guó)普遍重視。十多年來(lái)，各國(guó)進(jìn)行了大量科研和實(shí)踐工作。已經(jīng)被多國(guó)以規(guī)范形式確認(rèn)。是我國(guó)抗震研究和實(shí)踐主要方向。

基于性能設(shè)計(jì)Performance-BasedDesign現(xiàn)實(shí)狀況基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第3頁(yè)基于性能設(shè)計(jì)就是使設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)在未來(lái)災(zāi)害（如地震）作用下維持所要求性能水平?；谛阅茉O(shè)計(jì)普通是指基于性能抗震設(shè)計(jì)。何為基于性能設(shè)計(jì)

（Performance-BasedDesign）

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4頁(yè)強(qiáng)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)“個(gè)性化”。業(yè)主、設(shè)計(jì)師有更大自主權(quán)?？朔F(xiàn)有規(guī)范不足。有利于新材料、新方法推廣應(yīng)用。不但強(qiáng)調(diào)確保生命安全，同時(shí)強(qiáng)調(diào)防止財(cái)產(chǎn)損失。基于性能抗震設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第5頁(yè)性能目標(biāo)確實(shí)定和應(yīng)用?；谛阅芸拐鹪O(shè)計(jì)理論框架和實(shí)現(xiàn)方法?；谛阅芸拐鹪O(shè)計(jì)詳細(xì)實(shí)踐和發(fā)展趨勢(shì)。

了解基于性能抗震設(shè)計(jì)三個(gè)主要方面基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第6頁(yè)

抗震性能目標(biāo)（美國(guó)FEMA273）aeimklhgdcbfjnpo基本性能目標(biāo)性能目標(biāo)增高2％10％20％50％靠近坍毀生命安全馬上入住正常使用結(jié)構(gòu)性能增加地震烈度增加50年超越概率基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第7頁(yè)

抗震性能目標(biāo)地震風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)類型新建筑普通加固高人口密度最少修理時(shí)間50％/50年10％/50年5％/50年

破壞控制結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

生命安全

生命安全生命安全

馬上入住美國(guó)ATC40基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第8頁(yè)日本建筑研究院匯報(bào)地震風(fēng)險(xiǎn)性能水平正常使用易修復(fù)生命安全EaEbEcEdEe

ABC

ABCABC說(shuō)明：Ea到Ee地震烈度減小

Ed、Ee相當(dāng)于中等烈度，Ec相當(dāng)于高烈度地震性能目標(biāo)AAA為最高性能目標(biāo)，性能目標(biāo)CCC為最低性能目標(biāo)

抗震性能目標(biāo)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第9頁(yè)日本新建筑基本法性能水平正常使用易修復(fù)生命安全生命安全（預(yù)防結(jié)構(gòu)整體和層間破壞）

破壞限制（預(yù)防結(jié)構(gòu)整體、構(gòu)件、內(nèi)外裝修材料破壞）最大地震動(dòng)（重現(xiàn)期約為5）

壽命周期內(nèi)發(fā)生一次地震水平（重現(xiàn)期約為30～50年）最大內(nèi)力和位移

每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力和位移強(qiáng)度和位移限值

強(qiáng)度和位移限值

抗震性能目標(biāo)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第10頁(yè)我國(guó)學(xué)者提議性能目標(biāo)地震水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)1a1b2345第一，小震A、B、C、D、E

第二，中震ABCDE

第三，大震

ABCDE

抗震性能目標(biāo)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第11頁(yè)抗震性能目標(biāo)確定和使用詳細(xì)抗震性能目標(biāo)以規(guī)范形式表達(dá)。業(yè)主有充分選擇抗震性能目標(biāo)自由。設(shè)計(jì)者在實(shí)現(xiàn)抗震性能目標(biāo)過(guò)程中能夠充分發(fā)揮創(chuàng)造力。

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第12頁(yè)基于性能抗震設(shè)計(jì)步驟依據(jù)業(yè)主要求確定性能目標(biāo)不滿足性能目標(biāo)依據(jù)性能目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行性能評(píng)定滿足性能目標(biāo)完成設(shè)計(jì)明確性能目標(biāo)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第13頁(yè)基于性能抗震設(shè)計(jì)方法與以往方法聯(lián)絡(luò)基于性能抗震設(shè)計(jì)在保障結(jié)構(gòu)最低目標(biāo)性能（“共性”）時(shí)，考慮是社會(huì)總費(fèi)用；確定特殊目標(biāo)性能（“個(gè)性”）時(shí)，考慮是業(yè)主費(fèi)用。我國(guó)還沒(méi)有以規(guī)范形式確定基于性能設(shè)計(jì)方法，但已被公認(rèn)為主要發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)行規(guī)范“小震不壞，中震可修、大震不倒”也是一個(gè)性能目標(biāo)當(dāng)前在我國(guó)，基于性能抗震設(shè)計(jì)主要被應(yīng)用于復(fù)雜、超限結(jié)構(gòu)

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第14頁(yè)

基于性能抗震設(shè)計(jì)方法1、振型分解反應(yīng)譜方法彈性分析、設(shè)計(jì)。2、彈性時(shí)程分析。3、豎向地震計(jì)算。4、中震彈性或中震不屈服計(jì)算。5、靜力彈塑性分析（PUSHOVER）和能力譜方法。6、動(dòng)力彈塑性分析。7、結(jié)構(gòu)彈性，彈塑性；靜力、動(dòng)力抗震試驗(yàn)。

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第15頁(yè)

復(fù)雜、超限結(jié)構(gòu)小震彈性設(shè)計(jì)1、模型準(zhǔn)確、參數(shù)合理。2、兩種力學(xué)模型。3、斜向地震、雙向地震作用。4、最小地震作用。5、轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)。6、結(jié)構(gòu)剛度突變部位控制。7、周期比、位移比控制。

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第16頁(yè)

復(fù)雜、超限結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析1、地震波合理選擇。2、多方向地震作用。3、彈性時(shí)程分析結(jié)果應(yīng)用 ?；谛阅艿慕ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第17頁(yè)

復(fù)雜、超限結(jié)構(gòu)豎向地震分析1、轉(zhuǎn)換大梁、長(zhǎng)懸臂構(gòu)件、連體結(jié)構(gòu)。2、結(jié)構(gòu)頂部豎向地震響應(yīng)增大。3、懸臂端和大跨連接體跨中響應(yīng)較大?；谛阅艿慕ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第18頁(yè)

中震彈性設(shè)計(jì)

何時(shí)需作中震彈性設(shè)計(jì)？基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第19頁(yè)

中震彈性設(shè)計(jì)方法：1、調(diào)整地震影響系數(shù)最大值αmax按中震(2.8倍小震)取值。2、取消組合內(nèi)力調(diào)整（強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎）。程序?qū)崿F(xiàn)：1、按中震輸入αmax。2、構(gòu)件抗震等級(jí)指定為4級(jí)。

中震彈性設(shè)計(jì)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第20頁(yè)這么來(lái)做中震彈性計(jì)算

中震彈性設(shè)計(jì)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第21頁(yè)

中震不屈服設(shè)計(jì)中震不屈服設(shè)計(jì)方法：1、調(diào)整地震影響系數(shù)最大值αmax按中震（2.8倍小震）取值。2、取消組合內(nèi)力調(diào)整（強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎）。3、荷載作用分項(xiàng)系數(shù)取1.0（組合值系數(shù)不變）。4、材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值。5、抗震承載力調(diào)整系數(shù)γre取1.0。程序?qū)崿F(xiàn)：1、按中震或大震輸入αmax。2、選中“按中震不屈服或大震不屈服做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”?；谛阅艿慕ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第22頁(yè)

中震不屈服設(shè)計(jì)這么來(lái)做中震不屈服計(jì)算基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第23頁(yè)

中震彈性和中震不屈服實(shí)例

多遇地震分析參數(shù)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第24頁(yè)

中震彈性設(shè)計(jì)參數(shù)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第25頁(yè)

中震不屈服設(shè)計(jì)參數(shù)基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第26頁(yè)

多遇地震分析X方向柱底內(nèi)力基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第27頁(yè)中震彈性設(shè)計(jì)X方向柱底內(nèi)力基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第28頁(yè)中震不屈服設(shè)計(jì)X方向柱底內(nèi)力基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第29頁(yè)

多遇地震分析軸壓比基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第30頁(yè)中震彈性設(shè)計(jì)軸壓比基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第31頁(yè)中震不屈服設(shè)計(jì)軸壓比基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第32頁(yè)

多遇地震分析配筋基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第33頁(yè)中震彈性設(shè)計(jì)配筋基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第34頁(yè)中震不屈服設(shè)計(jì)配筋基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第35頁(yè)

多遇地震分析層間位移角基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第36頁(yè)中震彈性設(shè)計(jì)層間位移角基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第37頁(yè)中震不屈服設(shè)計(jì)層間位移角基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第38頁(yè)靜力彈塑性分析（PUSHOVER）