性能化設計建筑抗震論文
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基于性能的抗震設計首先需要根據地震水準確定性能目標，地震動水準可選用規范的多遇地震、設防地震和罕遇地震的地震作用影響最大值，比如當抗震設防烈度為7度，設計地震基本加速度為0.15g時，多遇地震、設防地震和罕遇地震影響系數最大值分別為0.12，0.34，0.72。性能目標依據地震時建筑允許破壞的程度，可不拘泥于計算數值，但不應低于抗震三水準。抗震性能水準根據高規分為5個水準，性能目標1承載力要求最高，延性最低，性能目標5承載力要求最低，延性要求最高?？拐鹦阅芡ㄟ^承載力和變形雙重控制，以抗震承載力為主，層間彈塑性變形為輔，可以采用層間位移變形來反應破壞程度，性能化設計尋求在承載力和變形能力中尋找合理平衡點。下面通過抗震性能化設計的實例講述設計目標實現過程。
2抗震性能化設計的實例
2.1工程概況
本工程位于內蒙古烏海市烏達區經濟開發區內，本單項為內蒙古東源科技有限公司年產72萬噸/年電石項目3#配料站，建筑高度23.2m，該地區抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速0.2g，建筑物安全等級為二級，建筑物設防類別為標準設防類別，結構抗震等級為二級，設計使用年限為50年，建筑物場地類別為Ⅱ類，基本風壓為0.75kN/m2，地面粗糙度為B類。本工程特殊之處在于全廠物料運輸樞紐，連接三條鋼棧橋，其中一條棧橋在19.1m層樓面處，10.000m-16.200m為石灰和碳材料倉，共約840m3，料倉的跨高比小于2.5，本結構層具有較大質量，收進約30%的情況下仍是下層質量的1.2倍。
2.2本工程超限情況
本工程超限情況如下：
①扭轉不規則，在規定水平力下考慮偶然偏心Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值：1.32。
②豎向剛度不規則，局部收進水平尺寸大于相鄰下一層的25%。綜合判定屬于特別不規則結構。
2.3抗震性能目標設定
由于本項目的超限情況和全廠的重要性，除按照規范的要求及目標進行計算和設計外，提出了基于性能的抗震設計。綜合考慮抗震設防類別，場地條件和結構的特殊性，震后損失和修復的難易程度，確定結構的性能目標為D級。在多遇地震作用下結構能做到完好無損，不需修理即可繼續使用（性能水準1級），在設防烈度地震作用下結構只有中等破壞，修復后可繼續使用，（性能水準4），在預估的罕遇地震作用下，結構損壞比較嚴重，需排險大修，但不倒塌（性能水準5）。具體抗震性能目標。
2.4小震彈性計算結構及分析
小震彈性計算按照正常設計，采用整體建模，考慮偶然偏心，雙向地震，扭轉耦聯，及施工模擬，在抗震規范規定的地震影響系數曲線下，多遇地震標準值作用下樓層最大水平位移與層高之比小于1/550。作用組合的效應設計值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3SEhk組合下抗震承載力滿足彈性。（本工程重力荷載代表值的可變荷載組合系數0.8）構件配筋無超筋現象，軸壓比，梁混凝土的相對受壓區高度均能符合我國規范要求。
2.5中震計算結構及分析
按照“中震可修”的原則：和本工程的特點。需要對中震作用下主要抗側力構件的承載力進行復核，以便確定其能達到設定的性能指標。取其中一個關鍵構件驗算內容及結果如下：由于結構已經進入彈塑性狀態，采用pushover推覆分析法，驗算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工況下的受力情況，其中一個料倉下的框架柱驗算正截面結果如表2，其中材料強度取標準值。根據結果顯示承載力滿足設計要求。在設防地震標準值作用下，樓層最大水平位移與層高之比最大為1/170，也在規范要求3~4倍的[Δue]區間內，地震破壞等級可滿足要求。
2.6大震計算結果及分析
按照性能化設計，罕遇地震作用下，按照彈塑性分析和SATWE軟件對等效彈性計算，取結果較大值，關鍵構件的抗震承載力不屈服，允許較多豎向構件（40%）進入屈服階段，關鍵構件的驗算方法與中震驗算方法相同，結果宜滿足設計要求。性能水準5允許部分框架梁發生嚴重破壞，鋼筋混凝土豎向構件的受剪截面應符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一個關鍵構件進行斜截面承載力驗算結果，其中材料強度取標準值。在預估的罕遇地震標準值作用下，樓層最大水平位移與層高之比最大為1/63，規范要求小于[Δup]，在此范圍內，表面結構整體不會倒塌。
2.7工程結論
綜上所述，本工程通過性能設計及彈塑性時程分析，計算結果表明本工程各項指標達到預定的抗震性能目標，所選結構體系合理、安全、可靠，能滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計要求。
3結語
本文綜合實例總結了復雜工業建筑性能化設計目標選取及實現方法。按照高規的規定可以比較全面地把握結構在各地震水準下的性態指標，確保不同抗震性能目標下結構的承載能力及延性需求。為其他建筑的抗震設計提供參考和借鑒。
作者：劉琪 單位：新疆化工設計研究院有限責任公司
