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摘要：基于性能的抗震设计是目前备受关注的国际先进抗震思想，其立足于结构整体性能的综合考虑，灵活性较强，在超限结构设计中发挥着重要作用。本文首先分析了基于性能的抗震设计理念，明确了其先进性，其后具体探讨了基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法，最后就某超限钢筋混凝土建筑展开具体分析，以期为类似工程项目提供参考。
关键词：建筑结构；性能设计；抗震设计；工程实例
1、引言
地震作为一种严重自然灾害，一旦发生极易导致建筑物等破坏，引发人员伤亡和经济损失。根据相关工程实践总结分析可知，对建筑结构进行合理的抗震设计能最大限度地减轻地震所造成的损失，本文仅以基于性能的抗震设计为研究对象展开具体论述。
2、基于性能的抗震设计理念
基于性能的抗震设计（Performan Based Seismic Design，PBSD）最早由美国学者提出，1996年，我国学者在中美抗震规范学术讨论会上就基于性能的抗震设计理论进行了交流，并开始立项研究。
从某种意义上讲，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-1989）提出的“三水准两阶段”抗震设计理论，已经包含了某些基于性能的设计思想，只是尚未形成一套完整的体系，相关性能指标、性能水准等指标在后期的规范修改中逐渐得以体现：
（1）GB50011-2001在1989版本的基础上对抗震设计一些条款进行了量化和增补，如不同结构体系位移角限值，建筑平立面不规则形规定也直接给出了量化等；
（2）GB50011-2010在2001版本的基础上，直接增加了建筑性能化设计性能水准、性能目标等，根据PBSD思想，将建筑结构构件按照不同部位给出宏观破坏状态的描述，附录M.1、M.2详细给出了建筑结构构件以及建筑设备支座抗震性能宏观指标，层间位移指标。
综上我国抗震规范的演变充分展示了基于性能的抗震设计理论基本框架的逐步完善，为我国越来越多复杂超限结构设计提供了重要参考。
3、基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法
3.1设计基本步骤
基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计步骤如下图1所示，可归纳为性能目标设定和设计方案选择、论证、评价几大部分。
3.2设计工作内容
结合《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）》（下称“高规”）与相关工程时间，可将结构抗震性能设计工作内容归纳为以下几点：
（1）分析结构超过规范使用范围、不规则性情况与程度；
（2）认定场地条件、抗震设防类别、地震动参数；
（3）开展弹性和弹塑性计算分析，判断计算结果合理性；
（4）找出结构可能的薄弱部位、需加强的关键部位，制定抗震加强措施；
（5）必要时开展构件、节点或整体模型抗震试验，补充提供论证依据；
（6）论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。
4、实例探析
4.1工程概况
本工程为某超高层建筑，商住两用楼，地上48层、地下5层，高度156m，占地面积11062m2，总建筑面积138063m2。此建筑地下5层～地上3层为钢筋混凝土框架剪力墙结构，分别为车库、商场、会所；4层为转换层；5～48层为钢筋混凝土剪力墙结构，均为住宅，为最大限度的利用临江优势， 沿江部分转换层以上剪力墙均为 45°斜向正交布置，增加江景房数量。根据“高规”，此建筑为复杂超限建筑，存在高度超限、竖向/平面不规则等诸多特点。
4.2结构抗震设计的性能目标
根据本工程特点与业主要求，参考向规范确定结构抗震设计的性能目标如下表1所示。
4.3地震作用下结构抗震性能分析
本工程抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值 0.1g， 设计地震分组为第一组，场地类别II类。时程分析选用 7条地震波：一是安评报告提供的 3条单向场地波（GM1～GM3）；二是特征周期为0.65s、0.35s、0.35s、0.40s的天然三向波（GM4～GM6）。
4.3.1多遇地震作用
采用SATWE、ETABS8.50中文版计算，周期乘以0.95折减系数以考虑非结构构件对刚度的影响，具体结果见表2。
根据表2分析可知，两大软件计算结果接近，整体结果满足规范要求、遇地震作用下的抗震性能要求。
4.3.2设防烈度地震作用
采用SATWE计算，考虑混凝土开裂刚度退化，弹性模量折减15%、周期乘以1.1增大系数，根据计算结果可知，在设防烈度地震作用下，结构基本处于弹性状态，相应的阻尼增大、结构刚度减弱，主塔体结构基本满足抗震性能要求。
4.3.3罕遇地震作用
采用E PDA进行弹塑性时程分析，7条地震波分别以0°、90°为主方向开展三向弹塑性时程分析，基于本工程45°斜向正交布置的剪力墙结构，选取GM1、GM4以45°、135°为主方向进行分析，作为补充验算。据计算，结构在45°、135°的地震作用相应较0°、90°偏小，因此本工程以0°、90°为主要分析方向，结果均满足抗震性能目标要求。
4.3.4主要结构构件的抗震性能
本工程主要结构构件在地震作用下内力分析显示，所有构件均满足规范要求和设定的性能目标。
5、结语
综上，抗震性能设计是现代建筑结构设计的重要方法，其可针对整个结构或是某一部位/构件制定抗震性能目标，具有较强的灵活性与针对性。在建筑结构设计中，需根据相关规范与建筑特点、业主要求等，合理确定结构抗震设计的性能目标，全面开展弹性和弹塑性计算分析，验算结构整体、构件是否满足性能目标，切实保证结构安全、经济。
参考文献：
[1]黄志华，吕西林，周颖.钢筋混凝土剪力墙的变形能力及基于性能的抗震设计[J].地震工程与工程振动，2009，29（5）：86-93.
[2]王丰，李宏男，伊廷华.钢筋混凝土结构直接基于损伤性能目标的抗震设计方法[J].振动与冲击，2009，28（2）：128-131.
[3]曲哲，叶列平.基于损伤机制控制的钢筋混凝土结构抗震设计方法研究[J].建筑结构学报，2011，32（10）：21-29.
作者簡介：
贾文沛，湖南省建筑科学研究院，男，1983年，工程师，硕士研究生，工作方向：建筑结构设计。
关键词：建筑结构；性能设计；抗震设计；工程实例
1、引言
地震作为一种严重自然灾害，一旦发生极易导致建筑物等破坏，引发人员伤亡和经济损失。根据相关工程实践总结分析可知，对建筑结构进行合理的抗震设计能最大限度地减轻地震所造成的损失，本文仅以基于性能的抗震设计为研究对象展开具体论述。
2、基于性能的抗震设计理念
基于性能的抗震设计（Performan Based Seismic Design，PBSD）最早由美国学者提出，1996年，我国学者在中美抗震规范学术讨论会上就基于性能的抗震设计理论进行了交流，并开始立项研究。
从某种意义上讲，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-1989）提出的“三水准两阶段”抗震设计理论，已经包含了某些基于性能的设计思想，只是尚未形成一套完整的体系，相关性能指标、性能水准等指标在后期的规范修改中逐渐得以体现：
（1）GB50011-2001在1989版本的基础上对抗震设计一些条款进行了量化和增补，如不同结构体系位移角限值，建筑平立面不规则形规定也直接给出了量化等；
（2）GB50011-2010在2001版本的基础上，直接增加了建筑性能化设计性能水准、性能目标等，根据PBSD思想，将建筑结构构件按照不同部位给出宏观破坏状态的描述，附录M.1、M.2详细给出了建筑结构构件以及建筑设备支座抗震性能宏观指标，层间位移指标。
综上我国抗震规范的演变充分展示了基于性能的抗震设计理论基本框架的逐步完善，为我国越来越多复杂超限结构设计提供了重要参考。
3、基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法
3.1设计基本步骤
基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计步骤如下图1所示，可归纳为性能目标设定和设计方案选择、论证、评价几大部分。
3.2设计工作内容
结合《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）》（下称“高规”）与相关工程时间，可将结构抗震性能设计工作内容归纳为以下几点：
（1）分析结构超过规范使用范围、不规则性情况与程度；
（2）认定场地条件、抗震设防类别、地震动参数；
（3）开展弹性和弹塑性计算分析，判断计算结果合理性；
（4）找出结构可能的薄弱部位、需加强的关键部位，制定抗震加强措施；
（5）必要时开展构件、节点或整体模型抗震试验，补充提供论证依据；
（6）论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。
4、实例探析
4.1工程概况
本工程为某超高层建筑，商住两用楼，地上48层、地下5层，高度156m，占地面积11062m2，总建筑面积138063m2。此建筑地下5层～地上3层为钢筋混凝土框架剪力墙结构，分别为车库、商场、会所；4层为转换层；5～48层为钢筋混凝土剪力墙结构，均为住宅，为最大限度的利用临江优势， 沿江部分转换层以上剪力墙均为 45°斜向正交布置，增加江景房数量。根据“高规”，此建筑为复杂超限建筑，存在高度超限、竖向/平面不规则等诸多特点。
4.2结构抗震设计的性能目标
根据本工程特点与业主要求，参考向规范确定结构抗震设计的性能目标如下表1所示。
4.3地震作用下结构抗震性能分析
本工程抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值 0.1g， 设计地震分组为第一组，场地类别II类。时程分析选用 7条地震波：一是安评报告提供的 3条单向场地波（GM1～GM3）；二是特征周期为0.65s、0.35s、0.35s、0.40s的天然三向波（GM4～GM6）。
4.3.1多遇地震作用
采用SATWE、ETABS8.50中文版计算，周期乘以0.95折减系数以考虑非结构构件对刚度的影响，具体结果见表2。
根据表2分析可知，两大软件计算结果接近，整体结果满足规范要求、遇地震作用下的抗震性能要求。
4.3.2设防烈度地震作用
采用SATWE计算，考虑混凝土开裂刚度退化，弹性模量折减15%、周期乘以1.1增大系数，根据计算结果可知，在设防烈度地震作用下，结构基本处于弹性状态，相应的阻尼增大、结构刚度减弱，主塔体结构基本满足抗震性能要求。
4.3.3罕遇地震作用
采用E PDA进行弹塑性时程分析，7条地震波分别以0°、90°为主方向开展三向弹塑性时程分析，基于本工程45°斜向正交布置的剪力墙结构，选取GM1、GM4以45°、135°为主方向进行分析，作为补充验算。据计算，结构在45°、135°的地震作用相应较0°、90°偏小，因此本工程以0°、90°为主要分析方向，结果均满足抗震性能目标要求。
4.3.4主要结构构件的抗震性能
本工程主要结构构件在地震作用下内力分析显示，所有构件均满足规范要求和设定的性能目标。
5、结语
综上，抗震性能设计是现代建筑结构设计的重要方法，其可针对整个结构或是某一部位/构件制定抗震性能目标，具有较强的灵活性与针对性。在建筑结构设计中，需根据相关规范与建筑特点、业主要求等，合理确定结构抗震设计的性能目标，全面开展弹性和弹塑性计算分析，验算结构整体、构件是否满足性能目标，切实保证结构安全、经济。
参考文献：
[1]黄志华，吕西林，周颖.钢筋混凝土剪力墙的变形能力及基于性能的抗震设计[J].地震工程与工程振动，2009，29（5）：86-93.
[2]王丰，李宏男，伊廷华.钢筋混凝土结构直接基于损伤性能目标的抗震设计方法[J].振动与冲击，2009，28（2）：128-131.
[3]曲哲，叶列平.基于损伤机制控制的钢筋混凝土结构抗震设计方法研究[J].建筑结构学报，2011，32（10）：21-29.
作者簡介：
贾文沛，湖南省建筑科学研究院，男，1983年，工程师，硕士研究生，工作方向：建筑结构设计。