建筑结构不同抗震设计方法的对比管窥
摘 要：近几年，建筑结构抗震设计方法方面的研究取得了重大突破，多种新的抗震设计方法和设计思想涌现出来，尤其是基于性能抗震设计方法。但是这些方法与现行规范的抗震设计方法的对比还不够深入，需要进一步研究各种抗震方法在结构设计中的应用效果。本文将对建筑结构不同抗震设计方法的对比进行分析。
关键词：建筑结构;抗震设计方法;对比分析
目前，我国现行规范抗震设计已经具备了基于性能抗震设计的雏形，但是还不够灵活，对抗震性能控制不明确，而基于性能的抗震设计能有效地解决这些问题，其具有良好的发展前景。
一、基于性能抗震设计和现代抗震设计的设计思想比较
世界各国基本都是按照“小震不坏、中震可修、大震不倒”的思想，对建筑结构进行抗震设计。虽然设置了三个设防标准，但是在实践中，都是按照单一标准进行抗震设计，并对位移限制进行控制。不同设防标准的结构性能与地震损失程度模糊不清，实际抗震效果是保证在大震情况下，建筑不倒塌，无法准确控制不同水准地震造成的破坏程度以及经济损失。
二、抗震设防目标的比较
（一）设计地震作用水准
设计地震作用水准，能够了解不同地震灾害程度、建筑结构和设施的性能。在确定地震作用水准时，需要考虑震中距、地区震级、地震重现期和出现概率等因素。
我国多遇烈度地震和罕遇烈度地震的设防地震水准名义上是按照50年内63.5%和2%--3%考虑，但与实际存在一定出入。实际上，我国是以和中震烈度相差-1.55度和1度来定义小震大震烈度，是以基本地震为标准，再乘以一个固定常数系数得到。因此，我国各地小震和大震的地震重现率或者超越概率不同，所以地区50年内发生的超越概率63.5%的地震时，建筑结构的抗震性能是不同的。
基于性能抗震设计的划分水平如表2，比较分析得出，水准一、三、五代表“小”、“中”、“大”震水平，再细分就有了水准二、四，这样划分便于理解多级地震设防标准、不同控制水平下，地震对结构的破坏程度。对应每个地震设防水准，能确定的参数只有地震加速度。比如，VISION2000的设计地震水准包括地面震动、滑坡、场地液化以及沉降等特征。
（二）抗震性能水平
结构地震性能水准表示在某一地震设计水准下预期结构的最大破坏程度，非结构与结构构件破坏及其造成的后果。从人员安全性、结构功能性和结构易损性三个角度对其进行描述。在定义地震性能时，需要考虑结构类型、修复使用、横向和竖向承载构件、结构体系、设备和装修以及结构变形等因素，将地震性能表述为量化指标，便于设计和评估建筑工程。我国规范中明确规定，可以用“不坏”、“可修”、“不倒”来描述在地震作用下结构性能水平。“小震”表示不受损或者不需修理可继续修理的水平;“中震”表示轻度损坏，修理后能继续使用;“大震”表示不致倒塌或者危害生命的严重破坏。这种提法对性能水平的描述不够具体，性能水平界定模糊，因此，在抗震设计过程中，很难对建筑结构性能实施严格控制。目前，用哪种结构参数来划分抗震性能水平还未形成统一共识，有人认为可以根据层间位移角来划分抗震性能水平，有人认为可以根据能量和位移双重参数来划分抗震性能水平。结构性能控制参数不同，结构性能计算方法和衡量参数也不同。
（三）抗震措施比较
现行规范规定，在制定构件截面抗震措施时，需要考虑结构类型、地震烈度、房屋高度、重要性以及场地类别等因素，合理控制结构抗震性能水平的宏观定性，不需对结构性能和损失程度进行描述。设计人员应该按照规范制定抗震措施，不需要考虑地震时结构性能状态。这种做法的合理性和经济性较低。
基于性能的抗震设计将地震作用下结构变形需求以及抗震措施结合起来，对构件截面进行变形能力设计，保证结构的变形能力和耗能能力与预期性能水平保持一致，达到目标性能水平。这种设计方法将抗震措施和结构性能目标结合起来，要求设计人员制定有效的抗震措施，保证达到预期抗震性能，对结构地震后的反应过程分析比较清楚，使抗震措施设计成为结构性能设计的重要内容，考虑了性能目标因素。
（四）可靠性理论在现代抗震设计和基于性能抗震设计中应用比较
在对结构进行抗震设计时，采用可靠性理论，能妥善处理地震作用时间、结构材料强度以及空间强随机性等不确定因素。目前，我国抗震设计规范在设计构件强度时，运用了可靠性理论。虽然在设计过程中未直接运用可靠性理论，但是表达式分项系数设计是以可靠性理论为依据。不过可靠性理论的应用局限在结构构件层次上，根据分项系数分析不确定性设计出来的结构可靠度分布在较大范围内，从而导致结构风险水平模糊不清。
三、总结
综上所述，对于一般场地条件下较规则的普通框架结构，按照我国抗震规范设计能够充分满足大震、小震位移限值要求，也能满足三个地震性能水准要求。基于性能抗震设计方法是根据地震性能水准进行设计，比较灵活，能全面把握在地震作用下结构性能。在抗震设计过程中，侧移模式的假设、结构性能目标的制定、位移延性系数的选择等因素都影响着设计地震作用的确定，从而导致无法对结构反应性能进行精确控制，因此，可以将基于性能的抗震设计引入到我国规范抗震设计中。
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