美国新一代抗震性能化评价方法FEMA-P58报告翻译

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自20世纪90年代以来，美国在抗震性能化设计和评价方面开展了很多工作，陆续版布了Vision 2000 、FEMA 273/274 、ATC-40 、FEMA356、ASCE-41、TBI、LATBSDC 2011等指南和标准，已经形成了较为完整的体系，但在实际应用中仍存在一定的局限性。这些局限性包括：

1) 目前的结构分析方法预测实际结构响应的准确性和可靠性缺乏充分的评估；

2) 结构性能可接受准则的保障概率没有体现，这两点导致现行性能化设计方法能够达到目标性能的可靠性并不清楚；

3) 无法可靠且经济地应用于新建建筑的设计；

4) 缺少利益相关者易于理解并便于其做决策的性能指标；

5) 缺少对非结构构件和系统的考虑。

因此，为解决上述局限性， 2001年，美国联邦应急管理署（FEMA）与美国应用技术委员会(ATC)签订了一系列合同，以研究新建建筑及既有建筑下一代基于性能的抗震设计方法，这些项目被称为ATC-58/ATC-58-1计划。2006年，项目的规划阶段完成，并颁布了项目规划文件Next-Generation Performance-Based Seismic Design Guidelines (FEMA 445) ，为全面发展完善基于性能的抗震设计方法提供了框架。下一代基于性能的抗震设计方法主要完善以下几个方面：

1) 修改现行基于性能抗震设计方法中离散的结构性能水准，用更有助于利益相关者决策的性能指标(如修复费用、人员伤亡和使用中断时间等)取而代之，并且这些损失将采用对利益相关者来说更有意义的方式来表达；

2) 创建一种估算建筑可能产生的修复费用、人员伤亡和使用中断时间等损失的方法，并对新建建筑和既有建筑均适用；

3) 建立一个可以考虑结构响应预测的准确性和地震危险性的不确定性的性能评估框架。

该计划分为两阶段，第一阶段是建立新的建筑抗震性能评估方法，第二阶段是建立新的基于性能抗震设计方法和指南。

新一代抗震性能化设计方法的优点

整个ATC-58/ATC-58-1计划历时10年，耗资超过1200万美元。终于在2012年颁布了了FEMA P-58 Seismic Performance Assessment of Buildings, Methodology and Implementation系列报告。FEMA-P58提出的建筑性能评价方法具有以下特点：

1) 是一种概率性的评估方法，明确考虑地震强度、结构响应、破坏情况等各种不确定性。评估的目标并不是为求得一个保守的答案，而是希望能够提供更接近实际情况的信息。

2) 与现行性能化设计中以结构响应及损伤为性能指标的评估方法不同，FEMA-P58以建筑遭受的地震损失后果作为其性能水准的度量，包括人员伤亡、维修或更换的费用、维修时间和不安全警示，增加了性能评估成果在应用上的方便性。

FEMA P-58的评价方法

此外，为便于该方法的实际应用，该项目还收集了大多数常规结构体系和建筑业态的损伤及修复数据，并编制了性能评估计算软件(Performance Assessment Calculation Tool, PACT)来辅助相关概率计算和累计损失。

FEMA P-58的计算流程

FEMA P-58方法为进一步开展建筑抗震性能评价提供了重要的手段。本课题组也利用FEMA P-58开展了系列研究。一些算例可以参考拙作 《建筑抗震弹塑性分析（第二版）》第7.3节或《工程地震灾变模拟：从高层建筑到城市区域》第七章和第十二章（下一代性能化设计方法在区域地震经济损失预测中的应用）的有关内容。

中美高层建筑地震后修复费用对比

为了便于课题组同学学习，我们在2014年组织课题组曾翔、田源、张磊、贺思维、魏雨良等同学对FEMA P-58报告的第一卷进行了翻译。因为是课题组内部使用的文件，所以也说不上什么“信、达、雅”，仅供大家学习参考。