抗震性能設(shè)計

1、抗震性能設(shè)計一、規(guī)范規(guī)定建筑抗震設(shè)計規(guī)范統(tǒng)一培訓(xùn)教材中指出：抗震性能化設(shè)計仍然是以現(xiàn)有的抗震科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提的，一般需要綜合考慮使用功能、設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則程度和類型、結(jié)構(gòu)發(fā)揮延性變形的能力、造價、震后的 各種損失及修復(fù)難度等等因素。不同的抗震設(shè)防類別，其性能設(shè)計要求也有所不同。鑒于目前強(qiáng)烈地震下的結(jié)構(gòu)非線性分析方法的計算模型和計算參數(shù)的選用尚存在不少 經(jīng)驗因素，缺少從強(qiáng)震記錄、設(shè)計施工資料到設(shè)計震害的詳細(xì)驗證，對結(jié)構(gòu)性能的判斷難以十分準(zhǔn)確，因此在性能設(shè)計指標(biāo)的選用中宜偏于安全一些。建筑的抗震性能化設(shè)計， 立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有很強(qiáng)的針對性和靈活性。針對具體工程的需

2、要和可能，可以對整個結(jié)構(gòu)、也可以對某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件，靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)一一著重提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。例如，可以根據(jù)樓梯間作為“抗震安全島”的要求，提出確保大震下樓梯間具有安全避難通道的具體目標(biāo)和性能要求；可以針對特別不規(guī)則、復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件分別提出相應(yīng)的性能目標(biāo)，提高其整體或關(guān)鍵部位的抗震安全 性；對于地震時需要連續(xù)工作的機(jī)電設(shè)備，其相關(guān)部位的層間位移需滿足設(shè)備運(yùn)行所需的層間位移限值的專門要求；其他情況，可對震后的殘余變形提出滿足設(shè)施檢修后運(yùn)行的位移要 求，也可提出大震后可修復(fù)運(yùn)行的位移要求。建筑構(gòu)件采用與結(jié)構(gòu)構(gòu)件柔性

3、連接，只要可靠拉結(jié)并留有足夠的間隙，如玻璃幕墻與鋼框之間預(yù)留變形縫隙，震害經(jīng)驗表明，幕墻在結(jié)構(gòu)總體安全時可以滿足大震后繼續(xù)使用的要求。還可以提高結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的層間位移控制值，如國外對抗震設(shè)防類別高的建筑，其彈塑性層間位移角比普通建筑的規(guī)定值減少20%50%?？拐鹨?guī)范附錄 M對結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計的不同要求做了規(guī)定，分別給出在設(shè)防烈度 地震、罕遇地震時，按照設(shè)計值和規(guī)范值進(jìn)行計算的相關(guān)公式。高規(guī)3.11節(jié)最先提出結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計分為1、2、3、4、5五個性能水準(zhǔn)，并對每一個性能設(shè)計水準(zhǔn)規(guī)定了具體的計算公式和方法。廣東高規(guī)3.11節(jié)對高規(guī)的五個性能設(shè)計水準(zhǔn)給出了更明確的計算公式，比如廣東高規(guī)規(guī)定了

4、不同性能水準(zhǔn)下的構(gòu)件重要性系數(shù)及承載力利用系數(shù)，特別是廣東高規(guī) 對第3、第4、第5性能設(shè)計水準(zhǔn)不再像高規(guī)那樣提出“應(yīng)進(jìn)行彈塑性計算分析”的要 求，明確了可按線彈性有限元計算出的內(nèi)力位移進(jìn)行性能設(shè)計的公式，這些規(guī)定便于軟件實現(xiàn)，使軟件可以直接利用線彈性有限元結(jié)果進(jìn)行性能設(shè)計。上?？挂?guī)附錄 L對抗震性能化設(shè)計做了規(guī)定。二、軟件實現(xiàn)抗震性能設(shè)計的計算參數(shù)如圖3.9.1所示。皓枸口體信見控制信息陽田廿;斤地袞信息豔耳蠶向貓 曲鮭地除信息 性能謖計回嵩張性撕殳計豈需水堆 巾最 O大霊変樺換T屈展設(shè)計時.軟井閣無榊外騷度杠假直誥計唯能設(shè)汁（抗規(guī)正秦面O惟能評計（高規(guī)） 牲童謖計（廠京規(guī)理）不通雲(yún)第裁面不屈

5、服 “性能水堆需滬卅料信息曲料藝頻輛斕靈奩 仙下室信且 荷叢殂合構(gòu)件垂魁鈿 笑律梅件糸埶 盅豎向吃1牛弒 水益耗能啕牛鐳圖391性能設(shè)計對話框1、性能設(shè)計包括中震、大震兩種地震水準(zhǔn)如果用戶在地震信息中勾選“考慮性能設(shè)計”參數(shù)，就意味著當(dāng)前的設(shè)計計算需要按照 中震或者大震的要求進(jìn)行。勾選性能設(shè)計參數(shù)后首先需要在中震和大震這兩個地震水準(zhǔn)項中選擇，如圖3.9.2所示。中震、大震對應(yīng)著抗震規(guī)范中設(shè)防地震、罕遇地震的概念。Z考慮性能設(shè)計（億改曲選頂或下面“地霊水淮口時合自動調(diào)整8）地農(nóng)水準(zhǔn).中靂.大脊選掙丈震不扈服設(shè)計時*軟件將采用材料強(qiáng)度極限值誥計圖3.9.2地震水準(zhǔn)用戶勾選中震或大震后， 軟件將自動

6、按照 抗震規(guī)范 設(shè)防地震或罕遇地震規(guī)定的地震影響系數(shù)最大值調(diào)整參數(shù) %皿。軟件提供按規(guī)范選擇性能設(shè)計計算的方法，包括抗規(guī)、高規(guī)、廣東高規(guī)。無論按何種規(guī)范進(jìn)行性能設(shè)計，均不考慮地震效應(yīng)和風(fēng)效應(yīng)的組合，不考慮與抗震等級有關(guān)的內(nèi)力調(diào)整系數(shù)。2、按抗震規(guī)范的性能設(shè)計抗震規(guī)范M.1.2-2 :“結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力按不考慮地震作用效應(yīng)調(diào)整的設(shè)計值復(fù)核時， 應(yīng)采用不計入風(fēng)荷載效應(yīng)的基本組合，并按下式驗算?！笨拐鹨?guī)范M.1.2-3 :“結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力按規(guī)范值復(fù)核時，應(yīng)采用不計入風(fēng)荷載效應(yīng)的 地震作用效應(yīng)規(guī)范組合，并按下式驗算?！笨拐鹨?guī)范M.1.2-4 :“結(jié)構(gòu)構(gòu)件按極限承載力復(fù)核時，應(yīng)采用不計入風(fēng)荷載效應(yīng)的地 震

7、作用效應(yīng)規(guī)范組合，并按下式驗算?！边@里提到了承載力計算三個不同層次的計算方式，對應(yīng)設(shè)計值和基本組合、規(guī)范值和規(guī)范組合、極限值和規(guī)范組合。對應(yīng)這三個不同層次的計算，軟件提供了 “彈性”、“不屈服”兩個選項，中震或大震“彈性”大致對應(yīng)抗震規(guī)范M.1.2-2按設(shè)計值和基本組合的承載力計算；中震“不屈服”大致對應(yīng)抗震規(guī)范 M.1.2-3按規(guī)范值和規(guī)范組合的承載力計算。大震“不屈服”大致對應(yīng)抗震規(guī)范M.1.2-4按極限值和規(guī)范組合的承載力計算。這里的參數(shù)“彈性”、“不屈服”的叫法是多年來在超限審查中專家對抗震規(guī)范M.1.2 中三個不同層次計算的習(xí)慣提法。在按抗震規(guī)范進(jìn)行性能設(shè)計時，用戶還需要區(qū)分正截面、

8、 斜截面，分別選擇“彈性” 或“不屈服”，這是為了適應(yīng)用戶可分別對正截面、斜截面選擇抗震規(guī)范M.1.2中三個不同層次的計算。選擇中震或大震彈性、不屈服設(shè)計時，軟件自動處理的內(nèi)容如下：彈性：（1）不考慮風(fēng)荷載參與地震組合；（2）不考慮與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)；不屈服：（1）不考慮風(fēng)荷載參與地震組合；（2）不考慮與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)；（3）不考慮荷載分項系數(shù)；（4）不考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)；（5）材料強(qiáng)度：中震時為規(guī)范值，大震時為極限值；3、按廣東高規(guī)的性能設(shè)計廣東高規(guī)3.11節(jié)對結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計給出了 4個性能目標(biāo)及每個性能目標(biāo)下不同 地震水準(zhǔn)對應(yīng)的性能水準(zhǔn)。與高規(guī)不同的是，廣東高規(guī)規(guī)定了

9、不同性能水準(zhǔn)下的構(gòu)件重要性系數(shù)及承載力利用系數(shù)，更便于軟件實現(xiàn)。廣東高規(guī)3.11.3結(jié)構(gòu)在小震作用下應(yīng)滿足彈性設(shè)計要求， 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和變形 應(yīng)符合本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。 不同抗震性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計在中、 大震作用下可按下列規(guī)定進(jìn) 行：1第1性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在中震作用下，全部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力宜符合下式要求：+ n（ +0.4 （3.11.3-1 ）式中：尺上一一材料強(qiáng)度規(guī)范值計算的構(gòu)件承載力；E 承載力利用系數(shù)，壓、剪取0.6，彎、拉取0.69 ；圖、止分別為水平和豎向中震作用計算的構(gòu)件內(nèi)力規(guī)范值，不需乘以與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)；n 構(gòu)件重要性系數(shù)，關(guān)鍵構(gòu)件可取n =1.05-1.15，一

10、般構(gòu)件可取n =1.0，水平耗能構(gòu)件可取n =0.7-0.9 。2第2性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在中震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.11.3-1 ）的要求，式中承載力利用系數(shù)E,壓、剪取0.67 ;彎、拉取0.77。第2性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在大震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.11.3-2）的要求：獨(dú)+n （也也+0.4%M）we 耳（3.11.3-2 ）式中：材料強(qiáng)度規(guī)范值計算的構(gòu)件承載力；分別為水平和豎向大震作用計算的構(gòu)件內(nèi)力規(guī)范值，不需乘以與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)；E 承載力利用系數(shù)，壓、剪取0.83，彎、拉取1.0 ；3.1131）要3第3性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在中震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震

11、承載力宜符合式（求，承載力利用系數(shù)E,壓、剪取0.74；彎、拉取0.87;大震作用下，豎向構(gòu)件的受剪截面宜滿足式（3.11.3-3 ）。Y&EX 耳川 人/bhO式中：V&麻重力荷載代表值作用下的構(gòu)件剪力規(guī)范值；大震作用下的構(gòu)件剪力規(guī)范值，不需乘以與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù);Z 剪壓比，取Z =0.133。4第4性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在中震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力宜符合式（3.11.3-1 ）的要求，承載力利用系數(shù)E,壓、剪取 0.83;彎、拉取1.0o在大震作用下，豎向構(gòu)件的受剪 截面宜滿足式（3.1133），取Z =0.15 o5第5性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)在大震作用下，豎向構(gòu)件的受剪截面宜滿足式（3.1

12、1.3-3），取Z =0.167 o從以上條文可以看出，廣東高規(guī)明確了可按線彈性有限元計算出的內(nèi)力位移進(jìn)行性 能設(shè)計的公式，這些規(guī)定便于軟件實現(xiàn)，使軟件可以直接利用線彈性有限元結(jié)果進(jìn)行性能設(shè)結(jié)構(gòu)總體信息 計算控利信息控制信息屈曲分析風(fēng)荷棘信息扌鉅風(fēng)荷載地焉信息地霜信息自定丈影響系數(shù)曲線厲計后忌話荷載信息 枸件設(shè)計信見 Wfi設(shè)計走慮性能設(shè)計計。地靂水進(jìn)頁中熏C丈黑站擇大棗不屈冃航殳計時，軟件將采用封料強(qiáng)貫極限值設(shè)計O性電緻計（鈕）正鶴面不屈服 7斜談面不屈腥g性卡肺殳計（高規(guī)）性i殳計（廣東規(guī)程）性能K準(zhǔn) O1黑2二：3 O4 S槪件重要性票勘湖枸件系栽懾蹩向構(gòu)件梟數(shù)水卑耗能構(gòu)件系數(shù) 圖3.9

13、.3廣東高規(guī)性能設(shè)計勾選“性能設(shè)計（廣東規(guī)程）”后，須按性能水準(zhǔn)選擇，如圖3.9.3所示。其中，中震時可選1、2、3、4，大震時可選2、3、4、5。其中，構(gòu)件重要性系數(shù)可以在參數(shù)中設(shè)置，并 可在特殊構(gòu)件定義中交互修改，軟件根據(jù)輸入的構(gòu)件重要性系數(shù)及性能水準(zhǔn)自動按照規(guī)范規(guī)定的相關(guān)計算公式計算。構(gòu)件區(qū)分關(guān)鍵構(gòu)件、一般豎向構(gòu)件和水平耗能構(gòu)件，三類構(gòu)件用構(gòu)件重要性系數(shù)加以區(qū) 分。軟件默認(rèn)剪力墻為關(guān)鍵構(gòu)件，柱、支撐為一般豎向構(gòu)件，梁為水平耗能構(gòu)件。如果實際 設(shè)計的構(gòu)件與默認(rèn)不符，用戶可在【前處理及計算】的【重要性系數(shù)】中修改單構(gòu)件的重要 性系數(shù)，軟件在計算前處理設(shè)置了【重要性系數(shù)】菜單，可對梁、柱、墻柱

14、、墻梁、支撐按 單構(gòu)件分別設(shè)置重要性系數(shù)，如圖3.9.4所示，就是配合廣東高規(guī)的需要。重要性系數(shù)菜單僅當(dāng)采用廣東高規(guī)進(jìn)行性能設(shè)計時起作用。竝性刪降復(fù)制多塔走義 *墻翠g刪隱本晝柱墻桂世刪隱全樓卻美團(tuán)圖394廣東高規(guī)構(gòu)件重要性系數(shù)設(shè)置菜單按照廣東高規(guī)進(jìn)行性能設(shè)計時，荷載效應(yīng)均采用規(guī)范組合，材料強(qiáng)度以規(guī)范值為基準(zhǔn),對于廣東高規(guī)公式3.11.3中的承載力利用系數(shù)、豎向構(gòu)件剪壓比，選擇不同性能 水準(zhǔn)的軟件具體實現(xiàn)如下:中震性能：1 :承載力利用系數(shù) 中震性能2 :承載力利用系數(shù) 中震性能3 :承載力利用系數(shù) 中震性能4 :承載力利用系數(shù) 大震性能2 :承載力利用系數(shù) 大震性能3 :豎向構(gòu)件剪壓比 大震

15、性能4 :豎向構(gòu)件剪壓比 大震性能5 :豎向構(gòu)件剪壓比，壓、剪取0.6，拉、彎取0.69；，壓、剪取0.6 7,拉、彎取0.77 ；，壓、剪取0.74,拉、彎取0.87 ；，壓、剪取0.83，拉、彎取1.0 ；，壓、剪取0.83，拉、彎取1.0 ；取 0.133 ；取 0.15 ；取 0.167;4、按高規(guī)的性能設(shè)計高規(guī)首次提出了可按 5個性能設(shè)計水準(zhǔn)設(shè)計的具體方法，但是在高規(guī)3.11.3條中，對第3、第4、第5性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)都首先提到“應(yīng)進(jìn)行彈塑性計算分析”，因此在YJK的早期版本中沒有提供專門按照高規(guī)的性能設(shè)計方法。廣東高規(guī)取消了高規(guī)對第3、第4、第5性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)“應(yīng)進(jìn)行彈塑性計算分析”

16、的提法，從而明確了按照線彈性有限元計算分析方法進(jìn)行5個性能水準(zhǔn)性能設(shè)計的公式，同時很多用戶建議對高規(guī)的5個性能水準(zhǔn)的計算也依據(jù)線彈性有限元分析方法的內(nèi) 力結(jié)果，因此YJK新版在性能設(shè)計的規(guī)范選項增加了按高規(guī)計算。勾選性能設(shè)計（高規(guī)）后，須按性能水準(zhǔn)選擇，其中，中震時可選1、2、3、4，大震時可選2、3、4、5。定義好結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件、一般豎向構(gòu)件、水平耗能構(gòu)件屬性后，軟件 自動按照高規(guī)3.11.3關(guān)于某一性能水準(zhǔn)下按構(gòu)件屬性分類的正、斜截面的相關(guān)公式和規(guī) 定執(zhí)行。和廣東高規(guī)流程類似，軟件默認(rèn)剪力墻為關(guān)鍵構(gòu)件，柱、支撐為一般豎向構(gòu)件，梁 為水平耗能構(gòu)件。如果實際設(shè)計的構(gòu)件屬性與默認(rèn)不符，用戶可在【

17、前處理及計算】的相關(guān)菜單中修改構(gòu)件的性能設(shè)計屬性。三、性能設(shè)計相關(guān)的前處理及計算1、特殊構(gòu)件定義如果選擇按高規(guī)進(jìn)行抗震性能設(shè)計，則可以在特殊構(gòu)件定義中指定構(gòu)件重要性類別， 分為耗能構(gòu)件、一般豎向構(gòu)件、關(guān)鍵構(gòu)件，軟件根據(jù)構(gòu)件類別自動生成默認(rèn)值，工程師可僅 針對所關(guān)心的關(guān)鍵部分進(jìn)行查改。如果選擇按廣東高規(guī)進(jìn)行抗震性能設(shè)計，則可以在特殊構(gòu)件定義中交互修改構(gòu)件重 要性系數(shù)，軟件根據(jù)構(gòu)件類別自動生成默認(rèn)值，工程師可僅針對所關(guān)心的關(guān)鍵部分進(jìn)行查改。2、荷載組合由于同一性能水準(zhǔn)下構(gòu)件的正截面、斜截面設(shè)計可能存在差別，軟件區(qū)分了正截面設(shè)計、 斜截面設(shè)計時的荷載組合。如果正截面、斜截面設(shè)計時的荷載組合不同， 則

18、工程師可在構(gòu)件 信息文本中分別查看正截面、斜截面設(shè)計時的荷載組合。對于鋼構(gòu)件、鋼管混凝土構(gòu)件，軟件不區(qū)分正截面、斜截面設(shè)計的荷載組合，均按斜截面設(shè)計要求進(jìn)行荷載組合。無論按何種規(guī)范進(jìn)行性能設(shè)計，均不考慮地震效應(yīng)和風(fēng)效應(yīng)的組合，不考慮與抗震等級有關(guān)的內(nèi)力調(diào)整系數(shù)。3、不同地震水準(zhǔn)下的性能設(shè)計目前軟件一次計算所包含的性能設(shè)計內(nèi)容均為同一地震水準(zhǔn)下，規(guī)范中關(guān)于性能目標(biāo)的規(guī)定是包含小、中、大震（即多遇地震、設(shè)防烈度地震、罕遇地震）等不同地震水準(zhǔn)下的性 能水準(zhǔn)要求的。對此，工程師可采用軟件提供的包絡(luò)設(shè)計功能實現(xiàn)，將工程復(fù)制成3份，分別對應(yīng)小、中、大震的計算結(jié)果，然后根據(jù)工程實際情況指定需要包絡(luò)設(shè)計的構(gòu)件，進(jìn)行包 絡(luò)設(shè)計即可