摘要：本文提出来在重要的不规则的工业结构设计过程中采用性能化抗震设计的方法及实现。主要阐述了结构抗震性能目标的确定方法，文章结合设计实例分析建筑结构的是否满足选定的抗震性能设计，旨在为其他建筑的抗震设计提供参考和借鉴作用。
Abstract： The paper presents how to apply the seismic performance-based design in important and irregular industrial building. It mainly describes the performance objectives and how to meet the requirements with an actual project. It provides reference for other performance-based design of buildings.
关键词： 性能化设计;性能目标;性能水准;构造措施
Key words： performance-based seismic design;seismic performance objectives;seismic performance level;detail of seismic design
0 引言
在现在工程的抗震设计中，由于房屋的功能负责性和重要程度，结构或个别构件需要更多的灵活性和针对性，抗震性能化设计可根据具体情况，选取合适的性能目标，并选定性能设计指标，是解决此问题的有效方法。
1 性能化设计概念
建筑抗震性能化设计就是：根据工程的具体情况，确定合理的抗震性能目标、采取恰当的计算和抗震措施，实现抗震性能目标的要求。
结构设计中的许多工作，其实本质上就是抗震性能设计的具体内容，在抗震设计中，常说的“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准就是一种性能目标，它要求的大震不倒就是最基本的抗震性能目标。
抗震性能也可针对某些部位或关键构件，结构的重要构件如转换梁，框支柱，中震不屈服的就是更高的一个性能目标。
结构顶层取消部分柱形成空旷房间，按照中震设计，对应的性能目标就是在设防烈度地震（中震）作用下，顶层柱仍处于弹性（或不屈服）状态。
2 抗震性能化设计目标
基于性能的抗震设计首先需要根据地震水准确定性能目标，地震动水准可选用规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用影响最大值，比如当抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.15g时，多遇地震、设防地震和罕遇地震影响系数最大值分别为0.12，0.34，0.72。
性能目标依据地震时建筑允许破坏的程度，可不拘泥于计算数值，但不应低于抗震三水准。
抗震性能水准根据高规分为5个水准，性能目标1承载力要求最高，延性最低，性能目标5承载力要求最低，延性要求最高。
抗震性能通过承载力和变形双重控制，以抗震承载力为主，层间弹塑性变形为辅，可以采用层间位移变形来反应破坏程度，性能化设计寻求在承载力和变形能力中寻找合理平衡点。下面通过抗震性能化设计的实例讲述设计目标实现过程。
3 抗震性能化设计的实例
3.1 工程概况
本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内，本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站，建筑高度23.2m，该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速0.2g，建筑物安全等级为二级，建筑物设防类别为标准设防类别，结构抗震等级为二级，设计使用年限为50年，建筑物场地类别为Ⅱ类，基本风压为0.75 kN/m2，地面粗糙度为B类。
本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽，连接三条钢栈桥，其中一条栈桥在19.1m层楼面处，10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓，共约840m3，料仓的跨高比小于2.5，本结构层具有较大质量，收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。
3.2 本工程超限情况
本工程超限情况如下：
①扭转不规则，在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.32。
②竖向刚度不规则，局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。
综合判定属于特别不规则结构。
3.3 抗震性能目标设定
由于本项目的超限情况和全厂的重要性，除按照规范的要求及目标进行计算和设计外，提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别，场地条件和结构的特殊性，震后损失和修复的难易程度，确定结构的性能目标为D级。
在多遇地震作用下结构能做到完好无损，不需修理即可继续使用（性能水准1级），在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏，修复后可继续使用，（性能水准4），在预估的罕遇地震作用下，结构损坏比较严重，需排险大修，但不倒塌（性能水准5）。
具体抗震性能目标如表1。
3.4 小震弹性计算结构及分析
小震弹性计算按照正常设计，采用整体建模，考虑偶然偏心，双向地震，扭转耦联，及施工模拟，在抗震规范规定的地震影响系数曲线下，多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。（本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8）构件配筋无超筋现象，轴压比，梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。
3.5 中震计算结构及分析
按照 “中震可修”的原则：和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核，以便确定其能达到设定的性能指标。
取其中一个关键构件验算内容及结果如下：
由于结构已经进入弹塑性状态，采用pushover推覆分析法，验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况，其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2，其中材料强度取标准值。
根据结果显示承载力满足设计要求。
在设防地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170，也在规范要求3～4倍的[Δue]区间内，地震破坏等级可满足要求。
3.6 大震计算结果及分析
按照性能化设计，罕遇地震作用下，按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算，取结果较大值，关键构件的抗震承载力不屈服，允许较多竖向构件（40%）进入屈服阶段，关键构件的验算方法与中震验算方法相同，结果宜满足设计要求。
性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏，钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK？燮0.15fckbh0。
取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果如表3，其中材料强度取标准值。
在预估的罕遇地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63，规范要求小于[Δup]，在此范围内，表面结构整体不会倒塌。
3.7 工程结论
综上所述，本工程通过性能设计及弹塑性时程分析，计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标，所选结构体系合理、安全、可靠，能满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计要求。
4 结语
本文综合实例总结了复杂工业建筑性能化设计目标选取及实现方法。按照高规的规定可以比较全面地把握结构在各地震水准下的性态指标，确保不同抗震性能目标下结构的承载能力及延性需求。为其他建筑的抗震设计提供参考和借鉴。
参考文献：
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[4]彭宁.超限高层建筑结构抗震性能化设计方案研究[J].建筑知识，2014.
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