现在可以谈谈《钢结构设计标准》（GB50017-2017）（简称“钢标”）的抗震设计了，这种抗震设计也被称作“钢结构抗震性能化设计”，它是钢标相较于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（简称“钢规”）变化最为显著的一部分内容。

钢标抗震性能化设计的具体做法，以及设计软件中的操作方式，已有一些文章进行了详细的阐述。本文不打算重复那些内容，只是打算对抗震设计的原理性问题以及几个关键要点进行澄清，以帮助你从概念层面深入理解，避免因不了解而被程序所困（也就是说，在看本文之前，应当好好看过钢标）。

另外需要说明，尽管这是结构工程师的常识。程序和规范是不同的，程序只是编程人员对规范的理解体现，它有可能是正确的，也有可能是错误的。而如果对规范理解不到位，在做设计时就容易让程序出现问题。经常有人问我，某某软件的计算结果出现了红色警示，该怎么调整？我通常会回答，这是程序的操作问题，应该去询问软件客服。用规范语言来描述红了绿了的事，我才能跟你讨论。（似乎开篇说了一些废话，抱歉抱歉……）

一、抗震性能化设计vs传统抗震设计，原理上的差异是啥？

在本公众号先前发表的解读文章里已经提及，钢标的抗震性能化设计是这样被描述的：

在能量输入相同的情况下，结构延性好时，弹性承载力要求就低；而结构延性差时，弹性承载力要求就高。本规范将其简称为“高延性-低承载力”和“低延性-高承载力”这两种抗震设计思路，它们都能够达成大致相同的设防目标。结构按照预先设定的延性等级来确定对应的地震作用的设计方法，本规范把这种方法称为“性能化设计方法”……

抗震并非一定需要延性，高延性和低延性都能够达成抗震设防目标，这是可以进行选择的，应该根据实际情况合理选择。从地震工程学的理论角度来看，实际上就是下图所表达的等能量原理，结构能够按照图中的不同路径来抗震，只要不同曲线和横坐标所围住的面积相同（也就是地震能量相同）就可以。并且不同路径对应着不同的弹性承载力和延性。

传统抗震设计的思路是怎样的呢？抗规抗震设计的思路为，在设防地震作用下，结构会进入弹塑性状态。基于延性耗能的原则，因为设防烈度高意味着需要消耗更多的能量，所以延性要求也就更高。因此，抗规的抗震构造是根据建筑高度和设防烈度所决定的抗震等级来确定的，一般来说等级高则延性要求高，但也并非绝对如此。

钢标的抗震性能化设计，在常规抗震设计方法的基础上给予了另一条抗震设计途径。常规抗震设计方法考虑一定延性，大致属于中到高延性。而这条新途径是低延性的，这样就能适用于更多的情况。

抗震性能化设计与传统抗震设计，在具体设计流程方面的区别究竟在哪儿呢？

常规的抗震设计方法是按照小震地震作用进行计算，并且要满足抗震构造要求来进行设计。

抗震性能化设计则是小震设计后钢结构工程设计规范，再进行中震设计。中震设计时，需要在承载力和延性之间进行平衡与选择。实际上，这可能是一个迭代循环的过程。首先假定塑性耗能区的承载性能等级，因为它与塑性耗能区的延性等级直接相关，对于设防类别高的要提高一档。然后根据假定的承载性能等级得到地震作用效应。接着进行构件承载力抗震验算（依据钢标 17.2.1~17.2.3 条）以及机构控制验算（依据 17.2.4~17.2.12 条）。如果在验算过程中出现问题，就需要进行调整，然后再循环计算。

塑性耗能区的承载性能等级和延性措施相对应。如果选择了某个等级，那么在设计时就需要采用对应的抗震措施（17.3 节）。要注意的是，抗震措施不再是统一的，而是针对不同的等级采用不同的措施，这是与常规抗震设计方法的最大差异，也是体现其设计合理性的地方。

在抗震性能化设计里，存在几个关键要点。其中包括塑性耗能区和性能系数。前文已经对塑性耗能区进行了解读，现在来说说性能系数。

性能系数是什么呢？它是构件的计算参数，需要按照钢标（17.2.2 - 1）来进行计算。并且要注意对塑性耗能区构件和非塑性耗能区构件进行区分。

从 17.3.2 条可知，性能系数是在计算地震作用效应时水平地震作用效应的系数。同时要注意，用于计算的地震作用是在设防地震（即“中震”）下的。也就是说，性能系数实际上就是地震作用的折减系数（可参考前面的强度 - 延性示意图）。

有一个实际性能系数，它按照下列式子进行计算，此系数是用于检查所设定的性能系数是否合理的。需留意，在公式（17.2.2 - 2）中存在印刷错误，水平地震与竖向地震在该公式中被弄反了。以框架为例，实际性能系数的物理意义在于：结构的屈服承载力减去重力荷载代表值以及竖向地震作用效应后，与设防地震（中震）产生弯矩的比值。这意味着当达到中震的多少分之一时结构会屈服，其中 1.0 表示在中震时刚好屈服。显然，实际性能系数不能小于设定的性能系数。

那么，对于支撑结构，实际性能系数的物理意义，你看明白了吗？

三、抗震性能化设计vs传统抗震设计，能带来什么好处？

抗震性能化设计与传统抗震设计相比，带来的最大益处在于设计的灵活化，而非固定不变的强制性抗震措施。各位在以往的设计中，常常会因各种抗震措施（尤其是构造措施）的要求，而觉得自己的设计很不合理，这种情况屡见不鲜。而这些，都将是抗震性能化设计可以发挥作用的地方。抗震措施存在区别化对待，其中包括各种抗震措施免除条件，这是抗震性能化设计的优势体现。 抗震措施有区别化对待，包含各种抗震措施免除条件，这是抗震性能化设计的优势所在。 抗震措施的区别化对待，包括那些各种抗震措施的免除条件，是抗震性能化设计的优势方面。 抗震措施的区别化对待，其中包含着各种抗震措施的免除条件，这是抗震性能化设计的优势所在之处。 抗震措施的区别化对待，包括各类抗震措施的免除条件，这是抗震性能化设计的优势所在的地方。

举个栗子：

钢标的17.1.4条3款：

其他构件承载力标准值需要进行内力组合效应验算，且要计入性能系数。如果结构构件延性等级为Ⅴ级，那么就无须进行机构控制验算。

条文说明解释如下：

当依据本规范进行性能化设计且采用低延性 - 高承载力设计思路时，无需进行机构控制验算。本规范的第 17.2.4 条至 17.2.12 条是机构控制验算的具体规定。然而，当性能系数小于 1 时，支撑系统构件还应考虑压杆屈曲和卸载的影响。

仔细去查看钢标的 17.2.4 至 17.2.12 ，了解其中包含哪些内容，你就会明白。所谓强柱弱梁？所谓强节点弱构件？还有柱脚极限承载力？这些都不是问题。

你是否觉得，原本即将被玩死的设计，通过抗震性能化设计似乎有了希望？恭喜你，你好像找到方法了。如果这篇文章能对你有哪怕一点点用处，我都觉得很值得。我就不再过多谈论宽厚比、长细比、节点域、支撑结构等这些所带来的差异了。希望你能在钢标中获得新的发现。若有疑问或者新发现，欢迎一起分享和讨论。

四、抗震性能化设计vs传统抗震设计，如何选择？

前文已讨论过规范的选择事宜，主要涉及抗规体系与钢标抗震性能化设计的选择，在此不再赘述规范选择的逻辑方面，仅探讨如何选择更为合适、合理的设计。

钢标条文说明对抗震性能化设计有如下说明：

另外，对于许多结构而言，地震作用并非结构设计的主要控制因素。这些结构的构件实际具备的抗震承载力是很高的。正因如此，抗震构造可以适当地降低，这样就能降低能耗，并且节省造价。

简单来说，只要是按照常规抗震设计方法设计后，抗震措施（包括构造）让人感觉不舒服的，你就需要考虑采用抗震性能化设计了。

用规矩的语言来讲钢结构工程设计规范，地震作用并非那么大，而风荷载或者变形控制等因素导致结构承载力较高的这种情况，都属于抗震性能化设计低延性路径的适用场合。

其实经常从事工业厂房工作，尤其是普钢厂房的，应该早就知晓了。在抗规的 9.2 节，已经运用了类似的思路，使一些构造要求得到了解放。当然，如今的钢标抗震性能化设计更加全面，甚至将门刚类结构的抗震设计也纳入其中了。你可以试着去看看，怎样让常见的门刚结构按照钢标的抗震性能化设计路径走通，并且不会产生过多附加的抗震要求。

对于按中等到高延性思路常规设计的情况而言，抗震性能化设计与抗规的抗震设计方法之间的差异不是特别大，在方法选用方面的矛盾也没有那么明显。

对于一些钢结构的构筑物而言，采用钢标的抗震性能化设计在某些情况下会更为合理。