中震弹性与中震不屈服讲课讲稿

一、结构抗震性能设计总述

目前，我们国家采用的是“三水准，两阶段”的抗震设计方法。

“三水准”是抗震设防目标，具体就是小震不坏、中震可修、大震不倒。

“两阶段”是设计方法，第一阶段是小震作用效应下的构件承载能力和结构弹性变形计算，此阶段设计可以保证结构满足第一水准“小震不坏”的抗震设防要求；第二阶段是验算结构在大震作用下的弹塑性变形，此阶段设计可以保证结构满足第三水准“大震不坏”的抗震设防要求。

然而，对于大多数结构，只是仅仅进行了第一阶段设计，通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。至于第二水准“中震可修”的抗震设防目标要求，在以前的设计中也很少提及，为了检验按照多遇地震（考虑强柱弱梁、强剪弱弯）设计的结构能否达到中震可修的目标，因此，新的《抗震设计规范2010版》和《高规2010版》都对结构在设防烈度地震下提出了性能目标，并具有可操作性。

《住建部关于印发超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点的通知》(建质[2010]109号)具体规定了复杂结构和超限结构的范围，其中第一章第二条列出了超限高层建筑工程的范围。对于这些复杂和超限结构，超限审查专家委员会根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的具体要求并结合结构方案的实际情况提出与之相适应的结构抗震性能目标，然后，设计者采取相应的措施来保证既定的抗震性能目标。其中，中震弹性和中震不屈服是两个最常见的性能化设计目标。

《高规2010版》将结构的抗震性能目标分为A 、B 、C 、D 四个等级，然后用1、2、3、4、5五个结构抗震性能水准去量化和判别四个等级的抗震性能目标。

不同抗震性能水准的结构承载力设计规定： 第1性能水准的结构，应满足弹性设计要求。 a 、小震作用下

抗震承载力应满足：

RE wk w w EvK Ev Ehk Eh GE G R S S S S γγψγγγ/≤+++ （1）

式中各符号含义见《抗规》5.4.1条和5.4.2条。 变形验算应符合《抗规》5.5节的要求。 b 、中震作用下

抗震承载力应符合下式要求，并不计入风荷载效应组合：

RE Evk Ev Ehk Eh GE G R S S S γγγγ/≤++*

* （2）

式中：*

Ehk S ——水平地震作用标准值的构件内力，不需考虑与抗震等级有关的增大系数；

*

Evk S ——竖向地震作用标准值的构件内力，不需考虑与抗震等级有关的增大系数。

c 、结构构件抗震等级应满足规范的要求，对需特别加强的构件可适当提高，已为特一级的不再提高。

第2性能水准的结构，在中震或大震作用下：

a 、关键及普通竖向构件的抗震承载力宜符合弹性设计要求，并不计入风荷载效应

组合，按式（2）进行计算。

b 、耗能构件的受剪承载力宜符合弹性设计要求，按式（2）进行计算。其正截面承载力应符合屈服承载力设计要求，重力荷载分项系数G γ、水平地震分项系数Eh γ及抗震承载力调整系数RE γ均取1.0，竖向地震作用分项系数Eh γ取0.4，即：

K Evk Ehk GE R S S S ≤++*

*4.0 （3）

式中：K R ——按材料强度标准值计算的截面承载力标准值。

第3性能水准的结构，整体结构已经进入弹塑性状态，应进行弹塑性计算分析。为方便设计，允许采用等效弹性方法计算竖向构件及关键部位构件的组合内力（GE S 、*

Ehk S 、

*

Evk S ），计算中可适当考虑结构阻尼比的增加（增加值一般不大于0.02）以及剪力墙连梁刚

度的折减（刚度折减系数一般不小于0.3）。实际工程设计中，可以先对底部加强部位和薄弱部位的竖向构件承载力按上述方法计算，再通过弹塑性分析校核全部竖向构件均未屈服。在中震或大震作用下：

a 、关键及普通竖向构件的正截面承载力应符合屈服承载力设计要求，按式（3）进行计算。

b 、关键及普通竖向构件的受剪承载力宜满足弹性设计要求。按式（2）进行计算。

c 、部分耗能构件进入屈服阶段，但抗剪承载力宜满足屈服承载力设计要求。按式（3）进行计算。

d 、在大震作用下，结构薄弱部位的最大层间位移角应满足《抗规》弹塑性层间位移角的限值要求。

第4性能水准的结构，整体结构应进行弹塑性计算分析。在中震和大震作用下： a 、关键构件的抗震承载力应符合屈服承载力设计要求，按式（3）进行计算。 b 、部分竖向构件及大部分耗能构件进入屈服阶段，但为防止构件脆性破坏其受剪截面应满足以下要求：

钢筋混凝土构件应满足

015.0bh f V V ck EK GE ≤+*

（4）

钢 — 混凝土组合构件应满足

015.0)5.025.0()(bh f A f A f V V ck sP spk a ak EK GE ≤+-+*

（5）

上两式中的GE V 、*

EK V 可按弹塑性计算结果取值，也可按等效弹性方法计算结果取值（通常偏于安全）。

式中：GE V ——重力荷载代表值产生的构件剪力；

*

EK V ——地震作用标准值产生的构件剪力，不需乘与抗震等级有关的系数； ak f ——剪力墙端部暗柱中型钢的强度标准值；

A——剪力墙端部暗柱中型钢截面面积；

d

A——剪力墙墙内钢板的强度标准值；

pk

A——剪力墙墙内钢板的横截面面积。

p

c、在大震作用下，结构薄弱部位的最大层间位移角应满足《抗规》弹塑性层间位移角的限值要求。

第5性能水准的结构，整体结构应进行弹塑性计算分析。在大震作用下：

a、关键构件的抗震承载力宜符合屈服承载力设计要求，按式（3）进行计算。

b、较多的竖向构件进入屈服阶段，但不允许同一楼层的竖向构件全部屈服。宜控制整体结构的承载力不发生下降。如发生下降也应控制下降幅度不超过10%。

c、为防止构件脆性破坏其受剪截面应满足以下要求：钢筋混凝土构件应满足式（4），钢—混凝土组合构件应满足式（5）。

d、允许部分耗能构件发生比较严重破坏。

e、在大震作用下，结构薄弱部位的最大层间位移角应满足《抗规》弹塑性层间位移角的要求。