鋼結構·抗震性能化設計(jì)概念梳理(lǐ)

抗震性能化設計(jì)的内容最早出現在2010版《抗規》和《高規》中，距今已十餘年(nián)。與傳統設計(jì)法（三水準兩階段）相(xiàng)比，性能化設計(jì)的新概念、新内容較多，計(jì)算過程複雜。盡管主要計(jì)算可(kě)交由電腦完成，但(dàn)電腦隻是個工(gōng)具，人(rén)才是主角，整個設計(jì)過程都(dōu)要由人(rén)來(lái)引領。從(cóng)出發點到目的地，路(lù)徑要清晰，邏輯要嚴密。現嘗試對性能化設計(jì)過程及基本概念進行梳理(lǐ)。

一、傳統設計(jì)法VS性能化設計(jì)”：

1.傳統設計(jì)法是“低彈性承載力─高延性”的單一解決方案；性能化設計(jì)追求承載力和延性的最佳平衡，可(kě)提供“低彈性承載力─高延性”或“高彈性承載力─低延性”的多種解決方案。比如(rú)：對于“性能目标1”，大(dà)震下基本處于彈性，則延性僅需滿足最低要求即可(kě)；對于“性能目标2”，大(dà)震可(kě)能屈服，則需滿足低延性要求……；對于“性能目标4”，大(dà)震接近嚴重破壞，需滿足高延性要求。

2.傳統設計(jì)法不直接驗算中震；性能化設計(jì)的主要内容就(jiù)是對中震的驗算。可(kě)能是限于當初計(jì)算機(jī)發展水平不方便進行彈塑性分(fēn)析，前輩們将設防烈度降低1.55度以後進行彈性承載力和彈性變形驗算。用“規則性控制+彈性計(jì)算+内力調整+構造措施”，間接實現中震可(kě)修和大(dà)震不倒。對于絕大(dà)多數結構隻需做“兩水準一階段”（小震、中震的彈性承載力和變形驗算）設計(jì)即可(kě)，僅對少數建築進行彈塑性驗算。

3.傳統設計(jì)法對同類構件(jiàn)采用統一調整系數和構造措施，不分(fēn)主次，不論應力高低，堪稱“普惠型”；性能化設計(jì)立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有很強的針對性和靈活性，堪稱“精準投放(fàng)、量體(tǐ)裁衣”。

4.傳統設計(jì)法的“中震可(kě)修”是通過放(fàng)大(dà)小震的彈性内力而間接實現的，對“中震可(kě)修”沒有具體(tǐ)控制指标，可(kě)操作(zuò)性不強；性能化設計(jì)直接驗算中震，對承載力和變形均有明确的控制指标。

5.傳統設計(jì)法的着重點是大(dà)震不倒，不适用于要求震後連續使用的生(shēng)命線工(gōng)程；對超限工(gōng)程也沒有具體(tǐ)設計(jì)方法。盡管根據建築重要性分(fēn)爲甲乙丙丁類，但(dàn)彈性設計(jì)的本質沒變。傳統設計(jì)法是高延性大(dà)變形，盡管避免了倒塌保存了結構，但(dàn)附屬設施破壞嚴重，對于使用功能不能中斷的建築是不可(kě)行的。性能化設計(jì)可(kě)根據超限程度和震後使用功能要求，通過承載力、變形和構造的綜合平衡，剛柔相(xiàng)濟，可(kě)實現不同的預期性能目标。

6.相(xiàng)對于鋼筋混凝土(tǔ)結構，性能化對于鋼結構更有用武之地。鋼筋混凝土(tǔ)結構一般由地震設計(jì)狀況控制，所以性能化設計(jì)主要用于“超限”和更高抗震設計(jì)标準。而鋼結構由非地震設計(jì)狀況控制的工(gōng)程很多，可(kě)以實現更好的經濟性和合理(lǐ)性。

7.傳統設計(jì)法是久經考驗的安全可(kě)靠的主流方法。性能化設計(jì)是有适用範圍的，要謹慎使用。在強震作(zuò)用下，結構不存在承載力儲備；而且，提高承載力，往往地震作(zuò)用相(xiàng)應增大(dà)，水漲船(chuán)高。而高延性意味着結構具有較高的變形能力，也就(jiù)是消耗地震能量的能力，是抗震設計(jì)的主流方向。