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作者王千秋：我在看到广东省《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》第3.0.10条文说明中有一段，关于性能设计中的中震承载力复核的一段，特别有感想，我将几年前我写的关于这方面的论文，通过土木吧发出来，供大家参考，欢迎大家留言交流。
结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级，结构抗震性能分为1、2、3、4、5个水准。每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应，见下表：
结构抗震性能水准可按下表宏观判断
注：“关键构件”是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏；“普通竖向构件”是指“关键构件”之外的竖向构件；“耗能构件”包括框架梁、剪力墙及耗能支撑等。
S*Ehk—水平地震作用标准值的构件内力，不需要考虑与地震等级有关的增大系数，相关规范条文为，6.2.1~6.2.5、6.2.7；7.2.6、7.2.21条。
S*Evk—竖向地震作用标准值的构件内力，不需要考虑与地震等级有关的增大系数，相关规范条文为，6.2.1~6.2.5、6.2.7；7.2.6、7.2.21条。
各种宏观损坏程度所对应的计算公式
结构抗震水准 |
宏观损坏程度 |
损坏部位 |
继续使用的可能性 |
|||
关键构件及计算公式 |
普通竖向构件 |
耗能构件 |
||||
受剪 |
正截面 |
|||||
1 |
完好、无损坏 |
无损坏 3.11.3-1 |
无损坏 3.11.3-1 |
无损坏 3.11.3-1 |
无损坏 3.11.3-1 |
不需要修理即可继续使用 |
2 |
基本完好、轻微损坏 |
无损坏 3.11.3-1 |
无损坏 3.11.3-1 |
轻微损坏 3.11.3-1 |
轻微损坏 3.11.3-2 |
稍加修理即可继续使用 |
3 |
轻度损坏 进行弹塑性时程分析,罕遇地震层间位移角符合3.7.5条 |
轻微损坏 3.11.3-2 3.11.3-3（长悬臂、大跨度） 3.11.3-1（受剪） |
轻微损坏 3.11.3-2 3.11.3-3（长悬臂、大跨度） 3.11.3-1（受剪） |
轻度损坏，部分中度损坏 3.11.3-2 |
轻度损坏，部分中度损坏 |
一般修理后可继续使用 |
4 |
中度损坏 进行弹塑性时程分析,罕遇地震层间位移角符合3.7.5条 |
轻度损坏 3.11.3-2（受剪） 3.11.3-3（长悬臂、大跨度） |
部分构件，中度损坏 3.11.3-4（受剪） 3.11.3-5（钢-砼（受剪） |
中度损坏，部分比较严重损坏 |
修复或加固后可继续使用 |
|
5 |
比较严重损坏 进行弹塑性时程分析,罕遇地震层间位移角符合3.7.5条 |
中度损坏 3.11.3-2（受剪） |
部分构件，比较严重损坏 3.11.3-4（受剪）3.11.3-5（钢-砼（受剪） |
比较严重损坏 |
需排险大修 |
|
根据以上表格及规范3.11.3、3.11.4条的分析，存在问题如下:
1、第1和第2性能水准的不匹配，第1水准要求在设防烈度地震作用下，结构构件的抗震承载力应符合式(3.11.3-1), 第2水准要求在设防烈度地震或预估的罕遇地震作用下,关键构件及普通竖向构件的抗震承载力宜符合式(3.11.3-1)。第1水准为应进行设防烈度计算，第2水准为宜进行设防烈度地震或预估的罕遇地震计算，第1水准没有罕遇地震作用下计算，如果第2水准进行罕遇地震作用下计算，其结果就比第1水准高，只是耗能构件的正截面比第1水准低（且正截面没有增大系数）。和规范的编制初衷不符。
2、
中的、按弹塑性计算结果取值或者按等效弹性结果取值很麻烦，在实际工程设计中很少有人使用。
3、设防烈度地震或预估的罕遇地震使用公式（3.11.2）的计算结果小于多遇地震弹性计算结果。
例：一个单跨框架，跨度8.2m，层高4.5m。纵向跨度8.2m，梁截面350x700,柱截面600x600楼板厚120，楼面恒载2.0kN/m2,楼面活载2.0kN/m2,阻尼比0.05，周期为0.46s，为0.16，抗震等级二级,不计算竖向地震。
周期和地震系数计算：梁板按刚性假定，框架刚度
。
a 多遇地震弹性计算内力
规范式5.6.3荷载计算：
内力计算结果：梁端弯矩和柱上端弯矩M=295.6+9.8+1.6=307kN-m。
柱底端弯矩M=145.7+16.3+5.2=166.7kN-m
柱节点下端弯矩按规范6.2.1条调整307x1.5=460.5kN-m
柱底弯矩按规范6.2.2条调整166.7x1.5=250.05kN-m
柱截面剪力设计值按规范6.2.3条1.2（460.5+250.05）/4.5=189.48kN
VGb=66.39x8.2/2=278.7kN
梁截面剪力设计值按规范6.2.5条调整1.2（307+0）/8.2+278.7=323.6kN
b 设防地震不屈服内力
柱底端弯矩M=121+35.3=156.8kn-m
柱节点下端弯矩M=1.0x267.5=267.5kn-m
柱底端弯矩M=1.0x156.8=156.8kn-m
柱截面剪力设计值按V=1.0（267.5+156.8）/4.5=94.3kn
VGb=55.325x8.2/2=232.3kn
梁截面剪力设计值V=1.0(267.5+0.0)/8.2+232.3=265.9kn
C 设防地震弹性内力
规范式3.11.3-1
内力计算结果：梁端弯矩和柱上端弯矩M=295.6+1.3x21.2=323.3kn-m。
柱底端弯矩M=145.2+1.3x35.3=191.1kn-m
柱节点下端弯矩1.0x323.3=323.3kn-m
柱底弯矩按规范1.0x191.1=191.1kn-m
柱截面剪力设计值1.0（323.3+191.1）/4.5=114.3kn
VGb=66.39x8.2/2=278.7kn
梁截面剪力设计值按规范6.2.5条调整1.0（323.3+0）/8.2+278.7=318.1kn
D 多遇地震；设防地震不屈服；设防地震弹性内力比较
柱节点下弯矩 |
柱底弯矩 |
柱截面剪力 |
梁截面剪力 |
|
多遇地震弹性 |
460.5kn-m |
250.05kn-m |
189.48kn |
323.6kn |
设防地震不屈服 |
267.5kn-m |
156.8kn-m |
94.3kn |
265.9kn |
设防地震弹性 |
323.3kn-m |
191.1kn-m |
114.3kn |
318.1kn |
对比分析
从上表可以看出，多遇地震弹性在梁柱的各个位置的内力，均大于设防地震不屈服和设防地震弹性的内力。原因是多遇地震弹性进行了‘强节点弱杆件’‘强剪弱弯’‘强柱弱梁’‘强柱根’修正的结果。
例如我设计的几个工程：
三亚美丽之冠（6度抗震三级） |
唐山RBD04A座（8度抗震二级） |
|||
柱端剪力（kn） |
梁端剪力（kn） |
柱端剪力（kn） |
梁端剪力（kn） |
|
多遇地震 |
192. |
-2242. |
512, 136 |
-3556. 352 |
设防不屈服 |
192. |
-2264. |
487, 135 |
-3643, 391 |
设防地震 |
192. |
-2814. |
487, 610 |
-4113, 488. |
1 该结果不能代表所有结构都是这样，至少能确定有一部分结构是这样的。例如我在设计‘三亚美丽之冠’时，进行了设防地震不屈服和设防地震弹性计算，结果是设防地震不屈服各构件小于多遇地震弹性，设防地震弹性和多遇地震弹性各构件内力相差不大。该建筑结构为钢筋混凝土大悬挑结构，最大悬挑长度11.7米，结构高度120多米。所以我们在结构抗震性能设计时，不能想当然认为设防地震不屈服和设防地震弹性的内力一定大于多遇地震弹性的计算内力。
2 从以上结果可以认为：多遇地震弹性的抗震等级修正是否安全过度，或者设防地震不屈服和设防地震弹性一点也不进行抗震等级修正安全度偏小。
修改意见：
我个人认为，设防地震弹性理论上不考虑与抗震等级有关的增大系数是对的，但是如果考虑地震的不确定性，还是考虑为好，只是系数不要像多遇地震弹性那样大。所以我建议如下表：
水平地震影响系数最大值
地震影响 |
6度 |
7度 |
8度 |
9度 |
多遇地震 |
0.04 |
0.08（0.12） |
0.16（0.24） |
0.32 |
设防不屈服 |
0.08 |
0.16（0.23） |
0.31（0.46） |
0.61 |
设防地震 |
0.12 |
0.23（0.34） |
0.45（0.68） |
0.90 |
罕遇不屈服 |
0.20 |
0.37（0.53） |
0.68（0.94） |
1.15 |
罕遇地震 |
0.28 |
0.50（0.72） |
0.90（1.20） |
1.40 |
根据上表，按规范地震影响系数曲线确定水平地震影响系数，像多遇地震一样计算地震作用力，只是将设防不屈服、设防地震、罕遇不屈服、罕遇地震考虑与抗震等级有关的合适的增大系数更为有合理性、可操作性。
勘察设计大师、规范主编
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