《建筑结构抗震性能化设计标准》全面解析（1-3 章主要条文解读）

报告主要分为五部分：总体背景、编制初衷、总体编制情况、章节特点与核心内容、第1~3章主要条文解读。

1 总体背景

本节首先论述了国内外抗震设计规范对比，通过对比发现，各国规范设防目标和具体设计方法有一定差异，但总体上遵循了统一原则：约定具有概率意义的地震水准，对其进行一定折减后进行承载能力设计，并根据匹配的抗震措施保证强震下的非弹性反应能力。

其次，总结介绍了各国性能化设计方法的发展，美国先后于1996年和1997年发布ATC 40和FEMA273，结构设计逐步步入抗震性能化设计的时代，但其出发点是为既有建筑的改造与加固提供技术支撑，随后逐步向新建建筑推广。美国的抗震性能化，正向“小震+大震” 的方向发展。洛杉矶基于性能的抗震设计高规(LATBSDCATC) 地震强度标准的演变，经历了多个版本（2005版、2008版、2011版、2014版、2017版、2020版），目前更加关注多遇地震下的正常使用性能水平和罕遇地震下的抗倒塌性能。原有“2/3中震+R系数”（生命安全）仍可作一种间接保障不倒塌的承载力估计。我国本世纪之初在超高层建筑开发建设时逐步采用抗震性能化设计思路和方法，也提出了一些新的思路；2010年发布新版的高规和抗规后，我国的抗震性能化设计方法基本定型并开始推广采用。但目前，抗震性能化设计中存在很多技术问题没有形成统一认识，部分问题争议激烈。

最后，基于全国性能化抗震设计专家工作组与国内40多家设计院所科研院所对性能化设计中的若干问题进行的探讨，和《标准》筹备过程中，针对抗震性能化设计的相关问题在整个行业进行调研的相关结果。总结出了现阶段仍存在的一些问题：1）不同地震水平下的性能化抗震目标及控制手段缺乏协调性；2）构件验算控制方法合理性存疑（调整系数繁多，是否合理？能否实现预期屈服机制？）；3）地震动的选择及输入，特别是长周期地震动参数的合理选择尚未形成一致看法；4）部分基于概念的规范控制指标存在较大争议，如唯一限值、刚度指标、扭转指标、墙体拉力控制等；5）性能评价标准不完善，非线性分析用于设计需进一步发展。

2 编制初衷

本节介绍了《建筑结构抗震性能化涉及标准》的编制初衷，总结了以下四个方面：

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初衷之一

中震性能目标与“二水准二阶段设计”（大原则）

目前的“中震不屈服”、“中震弹性”着眼于构件承载力设计，对抗侧力构件而言性能目标容易偏高，且等效弹性分析的构件刚度折减系数取值缺乏依据，容易过高估计构件内力。

现有《抗规》要求“三水准两阶段”设计，但设防烈度控制指标不明确，一般情况下本标准推荐“二水准二阶段设计”，其特点为：不强制要求验算中震承载力，而是抓住小震承载力和大震延性变形能力（力控制模式的构件仍需保持大震承载力），通过控制“一头一尾”也隐含了能够满足设防性能目标的要求。

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初衷之二

以小震还是中震作为承载力设计基准（定基准）

我国设防烈度相当于中震，以小震设计（验算承载力）名义上看似不相符，本质上并不矛盾。

在缺乏大震验算的情况下，欧美中震设计经验性地考虑构件塑性变形后的延性折减，是兼顾承载力与延性的折中方法；但在性能化设计要求大震验算后，中震设计因无法更准确地抓住抗震设计的承载力和延性这两个基本问题反而显得模糊不清。小震控承载力、大震控延性变形能力，才是回归本质问题。

我国基于小震弹性设计+概念设计与延性构造的方法已经深入人心，目前也已臻于完备，历次地震震害也表明严格按照该设计思想进行设计的结构一般能够保证安全。在无大震验算的情况下，与欧美中震设计在本质也是殊途同归。

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初衷之三

将大震性能作为抗震性能化设计的落脚点（最终目标）

“大震不倒”是抗震性能目标的关键，是结构工程师首要考虑的，也是建筑设计以人为本的体现；以大震弹塑性分析为落脚点的抗震性能化设计，是尝试以更精细的分析方法逐步取代以往对概念设计的过分强调，让抗震设计尽量回归精准和真实，从而为技术创新提供依据。

本标准采用抗震性能化设计后，对抗震设计的不规则性等部分指标进行了适当的放松，本质上也是回归真实客观，但也不建议过量放松，更不支持因此进行过量的结构优化设计。

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初衷之四

推进大震弹塑性分析与抗震性能评价在更多工程中合理实施（强化手段）

大震弹塑性分析，一方面立足于多年来高校与科研机构对结构构件延性变形能力进行了长期而广泛的深入研究，另一方面也是得到计算机硬件和数值模拟方法的长足发展；当前推广采用大震弹塑性分析，也是与时俱进的体现。

大震弹塑性分析时，构件延性变形能力的真实模拟和性能评价仍是重点和难点，仍任重而道远。

我们支持大震弹塑性分析的相关工作，尽管目前还不能完全依赖它，但也需要共同努力去逐步完善。

本标准的编制，有关大震弹塑性分析的建模（第6章）和评价（第7章）是重中之重，也是突破以往抗震性能化设计的关键内容。

3 总体编制情况

本节简要介绍了《建筑结构抗震性能化涉及标准》主参编单位的简要情况和参编的过程。

4 章节特点与核心内容

简要列举了各章节主要内容和特点，除去第1章总则和第2章术语和符号，详细介绍了第3~8章的核心内容：

第3章

允许小震整体指标适度放松

传统抗震设计重点依赖于抗震概念设计和抗震构造，并追求结构的规则性和体系的适用性。

为能对新型结构形式和技术创新提供支撑，本标准对部分整体性控制指标作了适度放松，包括层间位移角、周期比、扭转位移比、刚度比、承载力比、剪力分担比等限值或规则性指标。

第4章

提出工程适用性更高的强震记录库

梳理出数百组强震记录，综合反映了各类场地及远近场效应。

参照日本告示波做法，地震波均按本标准强震记录库中选用，减小因选波带来的结果差异；选用时应尽量包含能激发结构不利响应、反映破坏特征的地震记录，避免只选结构响应小的记录。

第5章

（1）提出“二水准二阶段”设计

现行《高规》和《抗规》采用“三水准三阶段”的性能化设计思路，并把“中震不屈服”和“中震弹性”作为重要的抗震性能目标。

本标准推荐采用“二水准二阶段” ，建议将抗震性能化设计重点放在大震水准上。

（2）允许低延性需求的构件降低抗震等级

对大震下破坏程度较轻的构件，允许适当降低抗震等级、轴压比等构造要求。

对于既有建筑的改造，可重点由新增构件耗能并提高其延性构造，避免既有构件仅仅因为构造不足而作大量加固。

（3）为抗震性能目标的选用和制定提供更明确的参考

本标准在条文规定中强化了抗震性能化设计方法和性能目标制定的实际操作性，为工程师提供切实可行的参考和便利。

构件区分“变形控制”和“力控制”两种模式

第6章

对大震弹塑性分析的建模要求和分析作出具体规定

大震弹塑性分析需要有合理准确的建模方法，但早期规范未作明确规定。

本标准从大震下的建模与分析作了具体规定。

第7章

大震下构件性能评价方法

本标准对混凝土构件、钢结构构件的性能评价方法作了规定，组合构件可参考采用。

为便于当前抗震性能化设计的评价工作，本标准提供了弦线转角（构件层面）、材料应变、混凝土损伤（材料层面）等多种评价方法，并在编制过程中对评价方法进行了综合性的对比研究。

第8章

极罕遇地震下的抗倒塌性能评价

超烈度地震具有极大的不确定性，在增加成本不多的情况下，提高结构抗倒塌能力对提升抗震韧性具有积极意义。

对于某些特别重要的工程，可考虑采用极罕遇地震(超越概率10000年)下的结构抗震性能化设计或抗倒塌评价。

本标准考虑的极罕遇地震下的抗倒塌性能评价，旨在为有特殊要求的生命线工程或其他有特殊抗震性能要求的工程提供设计依据。

5 第1~3章主要条文解读

本节主要对《建筑结构抗震性能化涉及标准》中的主要条文进行了详细解读，包括条文1.0.2 、1.0.3 、3.1.1、3.1.2、3.1.3、3.1.6 、3.1.7、3.2.1等。详情如下：

1.0.2 本标准是对国家现行标准《建筑与市政工程抗震通用规范》GB 55002、《建筑抗震设计规范》GB 50011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99等有关抗震性能化设计相关规定的补充和细化。

条文解读：

标准定位：在现有抗震性能性能化设计规范体系基础上的补充与细化，有继承也有突破。

体系继承：以小震弹性+概念设计为基础，沿袭现有规范关于结构与构件的性能等级与定义。

补充细化：地震波选波、结构建模与分析要求、构件变形评价方法。

主要突破：二水准二阶段设计；对小震下的层间位移角、周期比、位移比、剪力分担比等整体控制指标有条件的适度放松；低延性构件的抗震措施(延性构造要求)允许适当降低。

1.0.3 本标准适用于抗震设防烈度为6~9度地区的新建、改建和扩建的建筑结构抗震性能化设计。

条文解读：

适用于新建、改建和扩建工程，但主要指适用于满足现行抗震规范构件构造措施的结构；

对建造年代较久的既有建筑，其构件构造措施要求较低，不宜直接采用本标准，可结合构件实际构造情况对构件变形能力折减后参考采用。或根据实际情况验算大震性能和抗倒塌能力，在满足一定条件时适当降低构造加固。

适用于混凝土构件和钢结构构件，对组合构件可参考两者采用，不适用于木结构、砌体结构等构件形式。

3.1.1 在满足国家规范、标准基本要求的基础上，工程师可根据业主不同水准地震作用下结构和构件性能的要求，结合结构重要性和复杂性，进行结构抗震性能化设计，通过细化和定量设计，预测结构和构件在不同地震作用水准下的屈服模式、损伤及变形程度。

3.1.3 建筑结构抗震性能化设计，应包括结构体系、关键部位、薄弱部位、耗能部位、关键构件和节点等性能化设计内容，并根据设防标准和建设需求，制定明确的抗震性能目标。

条文解读：

工程师应充分把握工程结构的结构体系、布置及受力特点，还用了解构件或节点的构造对其承载力或延性变形能力的影响。

工程师应充分理解结构的耗能模式，该耗能的要适度耗能；而对承担较大竖向荷载的构件，应保持其在塑性变形的结构稳定性和承载力。即性能目标要制定得当。

3.1.2 常规建筑结构工程可采用抗震性能化设计；符合下列情况之一的建筑结构宜采用抗震性能化设计：1 甲类建筑、超过规范适用范围或控制性参数的建筑以及特别不规则建筑；2 为实现特殊造型或满足震后特殊功能要求的建筑，其整体结构、关键部位、薄弱部位的结构抗震设计。

条文解读：

常规性工程，建议采用现有小震弹性设计+概念设计+延性构造的方法进行抗震设计，不宜以抗震性能化设计为手段作过量的设计优化。

对于规则性较差、结构体系特殊或重要建筑，建议采用抗震性能化方法进行大震弹塑性分析及抗震性能评价，以把控结构方案的合理性和充分性。

3.1.6 当结构的承载力和延性变形能力满足国家规范要求，以下控制性参数不满足要求时，宜采用性能化设计方法验证结构的抗震安全性。

1 层间位移角；

2 周期比；

3 扭转位移比；

4 楼层刚度比；

5 楼层承载力比；

6 刚重比；

7 框架剪力分担比。

条文解读：

有条件的适度放松，建议放松程度控制在20%~30%以内；

放松条件：满足大震下的抗震性能目标。

3.1.7 从事抗震性能化设计的结构工程师应有地震记录适用性、动力弹塑性分析、结构材料和构件变形性能、结构合理布置和抗震构造设计等相关的知识和经验。

条文解读：

突出“从事抗震性能化设计的结构工程师”及技术要求。

大震弹塑性分析具有高度复杂性和经验性，宜由具有相关经验和资格的工程师承担，以提高大震量化评估结果的准确性。

3.2.1 建筑结构抗震设计应注重概念设计，重视结构体系的选型和平、立面布置的规则性，并加强构造措施。宜优先选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。

条文解读：

抗震性能化设计本意是充分了解工程结构在罕遇地震下的真实破坏情况和抗震性能，并为新型结构体系、复杂结构和技术创新提供技术支撑。但并不表示不要概念设计，或者不遵守现有的抗震设计基本要求。

抗震性能化设计，体现了抗震设计的重要性，以及对抗震设计的重视。

基于工程案例的试设计

采用的6款程序（5款国外+1款国内），对8个实际工程项目进行试设计，结果表明：6款程序均能完成一般结构的动力弹塑性分析，不同程序在非线性单元模型、构件性能评价方式、阻尼输入、动力方程求解方法等方面存在明显差异；整体指标存在一定差异；总体上框架结构的结果相比剪力墙更为接近，钢结构的结果比钢筋混凝土结构更为接近。除软件自身差异外，跟具体操作者的经验水平有较大关系， 需要统一的标准对性能化设计人员进行规范。

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