抗震设计的三种性能极限状态
使用极限状态——保持正常使用或“不坏”性能水平
可修极限状态——保持可经济修复的性能水平
倒塌极限状态——保证“不倒”和“安全”的性能水平
Goal is to predict peak response of building and components for a given earthquake
(Ⅰ)使用极限状态（不坏）——建筑在相对频繁的地震（小震）作用下，正常使用功能基本不受影响。这意味着结构、非结构构件以及内部器物不应出现需要修复的破损。
p 可能的状态——可能会出现相当多的裂缝，但钢筋不会明显屈服而出现大裂缝，混凝土和砌体也不应压碎。
p 正确的设计思路——控制结构在预计地震中可能出现的层间位移，并确保所有的结构构件在地震作用下基本保持弹性状态。
p 使用极限状态的设计地震水平：取决于建筑物维持使用功能的重要性。对于一般建筑，可以取重演周期较短的地震（50年，小震，小于基本烈度）。对于城市基础设施，比如，消防大楼、电讯中心、大型桥梁等需要在地震紧急期间维持其使用功能的建筑，则需要更高水准的设防。
ü 非结构构件震害及对防灾的启示
(Ⅱ)可修极限状态（可修）——当建筑遭遇的地震大于使用极限状态的设计地震水平时（中等强度地震，中震，基本烈度对应的地震），结构和非结构允许出现一些破坏，但要求在震后建筑物可顺利修复并能恢复到正常使用功能。
p 可能的破坏状态——钢筋屈服将导致严重开裂，凝士的压碎或剥落可能出现。
p 设计地震水平，在建筑物整个使用寿命期内的出现概率应该是低的（中等强度地震），一般对应于基本烈度。
p 设计思路——？
(Ⅲ)不倒极限状态——是抗震设计最重要，也是最基本的设计准则。即使在最强烈的地震发生时，也应防止生命的丧失。
p 对于大多数建筑物，当遭到罕遇的强烈地震时，无论是结构还是非结构构件都将不可避免地发生严重破坏。这些破坏往往是不可修复的，但无论如何都不能允许发生倒塌。
p 设计思路……？弹塑性变形验算
p 抗震设计中，避免倒塌是设计的第一原则，如何提高抗倒塌能力是抗震设计至关重要的问题！
中国建筑学会抗震防灾分会建筑结构抗倒塌专业委员会现已成立。
2009年8月，清华大学土木工程系向"中国建筑学会抗震防灾分会"提交了成立"建筑结构抗倒塌专业委员会"的申请。2009年10月，中国建筑学会抗震防灾分会经研究决定，同意成立"建筑结构安全与防倒塌专业委员会"，挂靠清华大学土木工程系。2010年6月在北京召开"建筑结构安全与防倒塌专业委员会"成立大会暨"第一届建筑结构安全与防倒塌学术交流会"。
抗震设计三因素——强度、刚度和延性
General Concepts and Definitions
Strength The ability to sustain load.
Stiffness Push per move; the ratio of deformation to associated load level.
Stability The ability of a structure to maintain position and geometry. Ductility The amount of inelastic deformation before failure, often expressed relative to the amount of elastic deformation.
满足结构性能的抗震设计三因素
p 刚度—— 结构刚度是结构和构件抵抗变形的能力，即引起单位位移所需的力。它是影响结构在设计地震作用下非结构构件性能、结构强度需求、以及弹塑性变形需求的一个关键设计参数。
ü 设计过程早期的关键工作将是确定一个合理的刚度值，主要通过检查典型楼层的层间位移和合理的结构周期。
p 强度—— 结构的强度应该与设防目标相符。合适的强度应该能够避免结构在小震下产生破坏和在大震下出现超出结构变形能力的过大非线性变形。
p 延性——所谓延性，即结构（构件、材料）屈服后,在承载力不明显降低的前提下所能承受变形的能力。
材料、构件及结构均表现出不同的延性性能
ü 当遭受强烈地震时，结构势必进入大的弹塑性变形。为了最大限度避免严重破坏，并确保建筑物免于倒坍，结构、或其构件必须具有较好的“延性”。
ductility brittle
延性结构 脆性结构
强度 小 强度 大
変形能力 大 変形能力 小
ü 通过合理设计，实现延性破坏机制。
ü 预判塑性铰出现位置，并进行截面设计，使结构充分吸收地震能量，达到良好抗震效果。
延性一般用延性比（延性系数）来表示 m＝ Du/Dy
为什么“延性”概念很重要？
① 允许构件截面的内力重分布；
② 有效增加了构件、连接及结构的强度；
③ 结构获得更强的整体性；
④ 结构破坏时具有明显的特征和历程，具有“预警”功能；
⑤ 结构在罕遇地震作用下，具有良好的抗倒塌能力；
⑥……
控制设计参数间的矛盾与统一
ü 地震作用下建筑的性能评价必须综合考虑建筑三个组成部分，即结构、非结构和内部设施的性状。而满足某一目标性能水平即意味着相应设计地震下，建筑三个组成部分的地震反应必须分别满足相应的控制设计参数，比如：
Ø 结构的屈服由强度所控制，
Ø 非结构构件的破坏程度主要由层间位移所控制，
Ø 内部设施的破坏程度主要与楼层加速度有关，
Ø 结构倒塌的主要受结构的弹塑性变形能力所控制。
ü 可见，没有单一的设计参数可以同时控制建筑三种不同部件的目标性能。为满足不同部件的目标性能，不同设计参数之间甚至会产生冲突。
Ø 比如，结构的强度需求（地震产生的惯性力）和器物的加速度反应主要受结构构件的刚度所影响，为了满足对应的性能要求往往希望结构具备较小的侧向刚度，而为了控制非结构构件的破坏又往往希望有较大的侧向刚度。
ü 综上所述，在地震作用下建筑各部件对结构的强度和刚度存在着矛盾的需求。因此，抗震设计往往是一个不断迭代、相互妥协的过程，以寻找为满足不同性能水平下不同建筑部件对强度、刚度和延性需求的合理统一。
强度、刚度和延性需求的合理统一
Ø 在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高结构总体强度和延性是两个有效的抗震途径。
Ø 刚度的合理确定有助于控制变形，强度与延性则是决定结构抗震耗能能力的两个重要参数。
Ø 同时，由于地震动是多次循环作用，还要注意循环作用下结构刚度与强度的退化。在实际应用中，一味地提高强度而降低延性并不是良好的设计。
