關(guān)于“抗震性能化設(shè)計(jì)”目前并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó)科學(xué)家和工程師首次提出了基于性能的抗震設(shè)計(jì)(PBSD)理論：根據(jù)建筑物的重要性、用途或是業(yè)主的要求來(lái)確定其性能目標(biāo)，提出不同的抗震設(shè)防水準(zhǔn)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對(duì)設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)作出性能評(píng)估，看是否能滿足性能目標(biāo)的要求，其目的是使設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)在未來(lái)地震中具備預(yù)期的功能。

美國(guó)聯(lián)邦緊急救援署(FEMA)出版報(bào)告將PBSD定義為“在不同設(shè)防地震作用水平下達(dá)到不同的性能目標(biāo)”，同時(shí)，報(bào)告中還提及了四種基于性能的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法，分別為彈性靜力分析方法、彈塑性靜力分析方法、彈性時(shí)程分析方法和彈塑性時(shí)程分析方法。

目前行業(yè)界比較認(rèn)同的說(shuō)法是：“抗震性能化設(shè)計(jì)”是指，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由一系列可以取得的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)來(lái)表示。基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是指由建筑的用途和重要性確定其性能目標(biāo)，根據(jù)不同的性能目標(biāo)提出相對(duì)應(yīng)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的建筑在未來(lái)地震中具備預(yù)期的性能。抗震性能化設(shè)計(jì)相對(duì)于一般的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而言，突出“人性化”或“個(gè)性化”，在設(shè)計(jì)過(guò)程中同時(shí)考慮使用者和業(yè)主的要求，在滿足行業(yè)最低標(biāo)準(zhǔn)的前提下（底線意識(shí)），選擇合理的抗震性能目標(biāo)，使得地震后結(jié)構(gòu)的各種損失和修復(fù)所需的造價(jià)在業(yè)主能承受的范圍內(nèi)。

注：《建筑結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中給定的定義是：以結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

抗震性能化設(shè)計(jì)早已在我國(guó)的《抗規(guī)》和《高規(guī)》等規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中提及。現(xiàn)行《抗規(guī)》采用三水準(zhǔn)、兩階段的設(shè)計(jì)方法。其中三水準(zhǔn)指“小震不壞、中震可修、大震不倒”三個(gè)水準(zhǔn)，兩階段是指在“小震”作用下進(jìn)行彈性層間變形驗(yàn)算和在“大震”作用下進(jìn)行彈塑性層間變形驗(yàn)算，并且給出了不同類型結(jié)構(gòu)的彈性和彈塑性層間位移限值。

顯然“小震不壞、中震可修、大震不倒”就是一種性能目標(biāo)，明確要求大震下不發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，即“大震不倒”就是最基本的抗震性能目標(biāo)。三個(gè)性能目標(biāo)中的“小震不壞”和“大震不倒”具有量化的參數(shù)，便于在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

對(duì)于“中震可修”規(guī)范還只是給出了定性的描述，即當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度（注意，中震對(duì)應(yīng)的才是設(shè)防烈度）的地震影響時(shí)可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。

中震性能目標(biāo)過(guò)于籠統(tǒng)，主要是以概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)加以保證的，例如，對(duì)重要結(jié)構(gòu)部位（如轉(zhuǎn)換構(gòu)件、大跨連體結(jié)構(gòu)的連接體、大懸挑結(jié)構(gòu)的主要懸挑構(gòu)件等）采用“中震彈性”或“中震不屈服”的設(shè)計(jì)措施，但本質(zhì)上只是一種近似的考慮方法，屬于概念設(shè)計(jì)的范疇；再如，規(guī)定軸壓比限值等，則屬于抗震構(gòu)造措施。

結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)多種多樣，但總體而言分為“完好”和“損壞”，“完好”意味著結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭受地震作用后彈性可恢復(fù)，“損壞”意味著結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭受地震作用后存在著無(wú)法恢復(fù)的殘余變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受到地震作用后，彈性設(shè)計(jì)和適當(dāng)考慮延性設(shè)計(jì)的力-變形曲線可用下圖表示。

從結(jié)構(gòu)抗震的能量法考慮，對(duì)于特定的地震能量輸入，結(jié)構(gòu)可以按照?qǐng)D中不同的路徑抗震，將相同的地震能量（力-變形曲線與橫軸圍成的面積）耗散掉：按彈性設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形較小，但所需抵抗的地震作用大，意味著建筑物要花費(fèi)更多的材料，以獲取較大的彈性承載力；按延性設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形較大些，但所需抵抗的地震作用小，意味著建筑物可以花費(fèi)更少的材料。

由上述論述可知，抗震設(shè)計(jì)的本質(zhì)是控制地震施加給建筑物的能量，彈性變形與塑性變形（延性）均可消耗能量。在能量輸入相同的條件下，結(jié)構(gòu)延性越好，彈性承載力要求越低；反之，結(jié)構(gòu)延性差，則彈性承載力要求高，兩種抗震設(shè)計(jì)思路均可達(dá)成大致相同的設(shè)防目標(biāo)。

雖然提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震承載力和變形能力，都是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑，但僅提高抗震承載力需要以對(duì)地震作用的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和計(jì)算為基礎(chǔ)。限于地震工程學(xué)研究的現(xiàn)狀，應(yīng)以提高結(jié)構(gòu)（局部）或構(gòu)件的變形能力并同時(shí)提高抗震承載力作為抗震性能化設(shè)計(jì)的首選。

由上述可知，建筑的抗震性能化設(shè)計(jì)，是以現(xiàn)有的抗震科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提，立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有較強(qiáng)的針對(duì)性（針對(duì)具體工程的不規(guī)則情況及特殊的使用功能要求等）和靈活性。

實(shí)現(xiàn)思路：按“高延性-低承載力”（強(qiáng)調(diào)延性）和“低延性-高承載力”（強(qiáng)調(diào)承載力）兩種思路實(shí)現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)的延性和承載力之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)效果，對(duì)高延性結(jié)構(gòu)可適當(dāng)放寬承載力要求，對(duì)高承載力結(jié)構(gòu)可適當(dāng)放寬延性要求。具體到鋼結(jié)構(gòu)而言，大部分多高層結(jié)構(gòu)適合采用高延性-低承載力的設(shè)計(jì)思路，但是對(duì)于多層鋼框架結(jié)構(gòu)，在低烈度區(qū)，采用低延性-高承載力的抗震思路可能更合理，單層工業(yè)廠房也更適合采用低延性-高承載力的抗震設(shè)計(jì)思路。

當(dāng)?shù)卣鹱饔貌⒉皇墙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素（如單層工業(yè)廠房，可能是風(fēng)荷載起控制），其構(gòu)件實(shí)際具有的抗震承載力很高時(shí)，都可以考慮性能化設(shè)計(jì)。更通俗點(diǎn)說(shuō)，只要按常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法，發(fā)現(xiàn)抗震措施（包括構(gòu)造）不滿足《抗規(guī)》要求或難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，就可以考慮采用抗震性能化設(shè)計(jì)，一旦構(gòu)件通過(guò)了中震下承載力驗(yàn)算的要求，抗震構(gòu)造措施可按《鋼標(biāo)》的規(guī)定作相應(yīng)放松，很可能由原來(lái)的不滿足而變成滿足，顯然更經(jīng)濟(jì)。

詳細(xì)步驟可參照以下：

1、驗(yàn)算小震作用下承載力滿足《抗規(guī)》要求（不包括塑性耗能區(qū)）

2、小震作用下層間位移滿足《抗規(guī)》要求

只有在滿足小震下承載力和變形的情況下才能進(jìn)行抗震性能設(shè)計(jì)。如果此時(shí)構(gòu)件的寬厚比、高厚比及長(zhǎng)細(xì)比均不滿足《抗規(guī)》的要求，則有必要進(jìn)行性能設(shè)計(jì)。

3、初步選擇塑性耗能區(qū)的性能等級(jí)，確定構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)延性等級(jí)

4、確定性能化設(shè)計(jì)的其他參數(shù)

如中震地震影響系數(shù)最大值及中震阻尼比、非塑性耗能區(qū)內(nèi)力調(diào)整系數(shù)等參數(shù)。

5、進(jìn)行設(shè)防地震下（中震）的承載力驗(yàn)算

可按《鋼標(biāo)》17.2.1～17.2.3條進(jìn)行驗(yàn)算，公式中的性能系數(shù)其實(shí)就是考慮結(jié)構(gòu)的延性對(duì)地震作用的折減系數(shù)，類似于《抗規(guī)》的屈服強(qiáng)度系數(shù)。

6、補(bǔ)充機(jī)構(gòu)控制驗(yàn)算

《鋼標(biāo)》17.2.4～17.2.12條為機(jī)構(gòu)控制驗(yàn)算的具體規(guī)定，主要涉及到框架梁的強(qiáng)剪弱彎，框架柱的壓彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎，節(jié)點(diǎn)等計(jì)算。

另外，需要注意的是，根據(jù)《鋼標(biāo)》17.1.4條3款的規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力滿足延性等級(jí)為V級(jí)（此時(shí)延性較低）的內(nèi)力組合效應(yīng)驗(yàn)算時(shí)，可忽略機(jī)構(gòu)控制驗(yàn)算；更直觀點(diǎn)說(shuō)，當(dāng)按《鋼標(biāo)》進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)，采用低延性－高承載力設(shè)計(jì)思路時(shí)，無(wú)須進(jìn)行機(jī)構(gòu)控制驗(yàn)算，但當(dāng)性能系數(shù)小于1時(shí)，支撐系統(tǒng)構(gòu)件尚應(yīng)考慮壓桿屈曲和卸載的影響。

7、根據(jù)延性要求采取相應(yīng)抗震措施

如果按照對(duì)應(yīng)《鋼標(biāo)》的某性能目標(biāo)設(shè)計(jì)，滿足了中震下承載力要求，可以按照對(duì)應(yīng)的寬厚比等級(jí)及延性等級(jí)放松寬厚比、高厚比及長(zhǎng)細(xì)比的限制。

8、必要時(shí)驗(yàn)算大震層間位移角（《鋼標(biāo)》17.1.4條5款）

（責(zé)任編輯：何雯麗）