杨博士专刊 | 性能化设计之三（技术进阶）

上期文章《性能化设计之二（异化落地）》总结了基于性能抗震设计方法在我国的异化落地：

(1) 存在多种抗震设计思想与方法，并且都在不断演化和进步过程中；

(2) 从具体工程实践可以看出，基于性能（Performance）抗震设计方法在我国的实现更接近于基于能力（Capacity）抗震设计方法，这是符合国情的现实选择；

(3) “专家审查”在现阶段我国建筑结构抗震设计过程中仍然是必要的，若无此屏障，在真实业主普遍缺失的情况下，基于性能抗震设计将更加容易被改变为“基于成本控制的抠底线设计”。

本期文章我们说说性能化设计方法技术进阶。

性能化承载力设计方法

根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010附录M和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第3.11节的规定，我国发展出了比较具有特色的性能化设计方法，即所谓的“中震弹性、中震不屈服”和“大震弹性、大震不屈服”极限承载力设计方法，其与小震弹性设计方法的区别如下：

“中震弹性”相对“小震弹性”承载力设计方法区别如下：

1) 采用设防地震作用；

2) 取消组合内力调整；

3) 不考虑风荷载作用效应；

“中震不屈服”在“中震弹性”基础上又增加了如下变化：

4) 荷载分项系数置1；

5) 材料分项系数置1；

6) 承载力抗震调整系数置1；

可以看出，“中震弹性”、“中震不屈服”设计方法均试图在设防烈度下采用较为“真实”的内力进行构件承载力设计，而“中震弹性”相对“中震不屈服”要更加严格，所得设计结果要更加保守。

 对性能化承载力设计方法的理解

对“中震弹性、中震不屈服”或“大震弹性、大震不屈服”极限承载力设计方法，工程界存在一定的质疑：

1) 中、大震下，混凝土结构还能保持弹性或不屈服吗？

2) 混凝土结构的“弹性”和“不屈服”有区别吗？

3) 性能化设计方法与性能目标能对应上吗？

对上述质疑，可以做如下理解：

1) “中震弹性、中震不屈服”或“大震弹性、大震不屈服”均为小震极限设计方法拓展到中、大震的衍生实现方法，正如《性能化设计之二（异化落地）》中所提到的，强度设计是最基本的抗震设计方法，而且基于设防地震作用的极限承载力设计方法被多国长期采用。

2) 混凝土是高度非线性材料，确实没有明确的屈服点，将“中震弹性”和“中震不屈服”理解为某种性能化设计方法的名称即可。

3) 性能化设计方法与性能目标对应的可能性确实存疑，也值得继续深入研究。但正如小震作用下极限承载力设计方法并不肯定能保证实现三水准设防目标一样，现有国内外抗震设计方法均普遍存在设计后未进行设防目标复核的现象。

对性能化承载力设计方法的改进

如下几个性能化设计关键技术问题值得继续深入研究与发展：

1) 从“手算”到“电算”。建筑结构设计告别手算已经二十多年了，但这并不代表我们目前采用的设计方法都已褪去了手算痕迹。现有结构设计方法中仍存在大量为适应手算而采用的前提假定，例如钢筋混凝土极限承载力设计方法、“查表法”的钢结构稳定设计方法以及各种简化的“打补丁”抗震措施等。

2) 从“线弹性分析”到“非线性分析”。真正实现性能化设计需要以更加准确了解和把握建筑结构自身性能为前提，而建筑结构是非线性的，从线弹性分析向非线性分析过渡是必然趋势。以前述“中震弹性”和“中震不屈服”等性能化设计方法为例，并非把地震作用改为中震，并且做些简单的调整系数增减就能达成期待的性能目标。结构的刚度在中、大震下如何退化？结构的延性如何考虑？结构的抗倒塌能力如何？这些问题都是需要认真回答的。

3) 从“一阶段设计”到“三阶段设计”。建筑结构抗震设计不可能存在某种可以做到“毕其功于一役”的方法，一阶段小震设计不能彻底解决的问题，采用一阶段中震设计也同样难以彻底解决。三阶段抗震设防是先进的，与之对应的三阶段设计才能实现精细的性能化设计，也才能真正提高结构工程师的主导权和专业价值。

END

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