在消能减震专审中，经常会遇到专家要求验算子结构的性能，甚至有些专家要求子结构的性能目标为大震不屈服，子结构的性能目标如何定？本文通过对中国规范和日本教材相关内容的学习，希望能找到上述问题的答案。
01
消能减震结构的构成单元
中国：《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013
消能减震结构是指在建筑结构的某些部位（如支撑、剪力墙、节点、联结缝或连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等）设置了消能（阻尼）器（或元件）的建筑结构。消能减震结构由主体结构、消能器和支撑组成的消能部件及基础等组成。消能子结构是指与消能部件直接连接的主体结构单元，如图（一）所示。
图（一） 消能减震结构示意
日本：《被动减震结构设计-施工手册》
减震结构的构成单元如图（二）所示。
图（二） 减震结构的构成单元
1、主结构：主要承受竖向荷载、同时能抵抗地震·风等水平荷载的结构，由柱、大梁、支撑、抗震墙等结构构件所构成。
2、减震构件：主要以消耗地震、风等水平动力荷载所产生能量为目的的结构构件，结构形式有支撑型、墙型、中间柱型、角撑型、剪切连接型等。此外，减震构件由“减震阻尼器”和与主结构相连接的“连接构件”所构成。
3、减震阻尼器：主要用以消耗地震、风等水平动力荷载所产生能量的部分，即具有粘滞阻尼装置或塑性滞回装置的部分。当连接构件作为产品的一部分与阻尼器形成整体时，也可将连接构件包括在阻尼器之内。
4、连接构件：将减震阻尼器连接到主结构上的构件。
5、减震结构：主结构特定结构平面内设置有减震构件的结构。
注：根据上述定义，中国的消能部件相当于日本的减震构件，中国增加了消能子结构的定义。
02
减震构件（消能部件）的连接形式
日本：《被动减震结构设计-施工手册》
减震构件（消能部件）的连接形式有：直接连接型、间接连接型、其他类型这样3类，如图（三）所示。
直接连接型是指将减震构件直接与上部及下部楼层的主结构相连接，可直接将层间变形传递给减震构件。具体的形式有：支撑型、墙型、剪切连接型。
间接连接型是指将层间变形通过梁或短柱等的弯曲变形间接传递给减震构件，由梁或短柱变形引起的减震构件的变形将小于层间变形。具体的形式有：中间柱型、角撑型、节点型。
其他类型是指利用主结构的总体变形或设置放大装置将层间变形放大的类型。具体的 2形式有：柱型、悬臂型、放大装置型等。其中的柱型减震构件容许高宽比大的建筑物产生受拉变形获取减震效果，故也称为阶梯柱型。
图（三） 减震构件的连接形式
03
减震结构的单质点体系模型
日本：《被动减震结构设计-施工手册》
为表述直接连接型与间接连接型的共同机理，统一利用图（四）所示的单质点体系模型。该模型将阻尼器与支撑连接构件的串联组合体与主结构框架并联，简明地表示了模型内力和变形的传递关系。
在直接连接型减震结构中，若加强梁·柱则由于能量集中到加强的构件上而难以被阻尼器吸收，同时层间变形的减小也导致能量吸收的减小。相反，过度减弱梁·柱后虽然可提高阻尼效应，但由于减震结构总体刚度的减小将导致位移增大。进而，若支撑等连接构件的刚度不够大，则变形将集中在连接构件上、而起重要作用的阻尼器却反而得不到充分变形。
在间接连接型减震结构中，由于梁·柱兼起连接构件的作用，致使它们的弯曲和剪切变形均显著增大，从而使阻尼器的变形难以得到保证。为此若加强梁·柱后，则连接构件和主结构的刚度同时提高，从而导致减震效率一增一减的相反效应。因此，间接连接型与直接连接型相比，其影响减震效率的因素较多、关系更加错综复杂而难以设计。同时，即使求得了最佳方案其减震效率一般也低于直接连接型，故需在较多的结构平面内设置阻尼器。
图（四） 减震结构的单质点体系模型
04
连接构件和节点的设计
中国：《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013
在消能器极限位移或极限速度对应的阻尼力作用下，与消能器连接的支撑、墙、支墩应处于弹性工作状态；消能部件与主体结构相连的预埋件、节点板等应处于弹性工作状态，且不应出现滑移或拔出等破坏。
日本：《被动减震结构设计-施工手册》
在进行包括阻尼器连接部分在内的周围结构的设计时， 需检验在设定的外部扰动水准作用下结构各部分产生的应力不超过容许值。此时的应力值原则上基于反应分析结果，但必须考虑实际特性值可能发生的变化，使设计处于安全范围内。
05
消能子结构的设计
中国：《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013
消能子结构的截面抗震验算宜符合下列规定：
1、消能子结构中梁、柱、墙构件宜按重要构件设计，并应考虑罕遇地震作用效应和其他荷载作用标准值的效应，其值应小于构件极限承
2、消能子结构中的梁、柱和墙截面设计应考虑消能器在极限位移或极限速度下的阻尼力作用。
3、消能部件采用高强度螺栓或焊接连接时，消能子结构节点部位组合弯矩设计值应考虑消能部件端部的附加弯矩。
4、消能子结构的节点和构件应进行消能器极限位移和极限速度下的消能器引起的阻尼力作用下的截面验算。
5、当消能器的轴心与结构构件的轴线有偏差时，结构构件应考虑附加弯矩或因偏心而引起的平面外弯曲的影响。
06
总结
由于阻尼器与连接构件构成串联关系，连接构件或节点的损坏将大大降低阻尼器的有效变形，甚至失效，所以连接构件和节点应处于弹性工作状态。根据“能力设计”理念，这也是完全可以实现的。
对于直接连接型减震结构，由于消能部件和子结构构成并联关系，子结构在预期部件产生塑性铰不会降低阻尼器的有效变形，不会影响阻尼器性能的发挥，所以子结构的大震性能只需满足严重破坏，不倒塌。子结构的内力和损坏程度主要取决于在地震下的变形，与消能部件没有直接关系，不能根据“能力设计”方法反算。
对于间接连接型减震结构，由于梁或柱兼起连接构件的作用，所以与消能部件连接的梁或柱构件不应损坏。
消能子结构作为主体结构的一部份，若加强子结构则由于能量集中到加强的构件上而难以被阻尼器吸收，同时层间变形的减小也导致能量吸收的减小，所以消能子结构的性能定义太高（例如：大震不屈服）对阻尼器耗能是不利的，也是很难实现的。
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