SAUSAGE中的构件性能水平为什么不是你认为的那样?
弹塑性计算完成后，结构性能评价是我们需要解决的重要问题。根据《高规》3.7.5条，结构最大层间位移角需满足规定。各种弹塑性软件基本都可以很方便地输出结构层间位移角曲线。
但是仅仅层间位移角满足规范要求就说明结构大震弹塑性分析结果满足要求吗？根据《高规》3.11.1条所规定内容，结构在预估罕遇地震作用下，应达到结构预设性能目标所对应的性能水准（表3.11.1），结构不同性能水准对应表3.11.2中所描述的构件损坏程度。因此，根据规范我们还需要对结构各种构件的损坏程度进行评价。下面将重点介绍如何根据弹塑性分析结果对结构构件进行损伤评价。
图1 《高规》中最大层间位移角要求
图2 结构层间位移角曲线
力学指标
弹塑性分析的构件性能评价是通过单元的力学指标来进行的。在弹塑性分析中，软件会输出单元的很多物理量，包括：应力、应变、塑性应变、单元损伤因子、刚度退化系数等。这些力学物理量是通过有限元计算（包括显式算法和隐式算法）直接得到的单元物理量，表征了结构在地震作用下的力学反应。
图3 单元力学物理量
由于我们在建筑结构中接触到最多是两种材料——混凝土和钢材（包括钢筋）。因此在弹塑性分析中，针对这两种材料，我们重点关注单元损伤因子和塑性应变这两类计算结果（其它量可作为辅助，帮助我们对计算结果进行分析）。
单元损伤因子用来判定混凝土的损伤情况，分为受压损伤和受拉损伤两类，一般用Dc和Dt表示，参见《混规》C.2.3和C.2.4定义。损伤因子的变化范围为0~1，为无量纲量，表示单元的刚度退化系数，当损伤因子为0时，单元保持完好，没有损伤；当损伤因子为1时，单元被完全压溃，失去承载能力。在混凝土性能评价中我们主要关注受压损伤而较少关注受拉损伤，因为在钢筋混凝土结构中，混凝土主要承受压力作用，而拉力主要由钢筋承受，很小的拉力作用就会引起较大的受拉损伤，但这并不说明构件失去了承载能力，一般来说构件的抗拉性能可以通过钢筋应变和内力来判断。
塑性应变是指钢材（包括钢筋）的塑性应变，表示钢材是否进入塑性，一般用εp表示。在关键构件性能评价中钢筋屈服与不屈服也是个很重要的指标，如果构件钢筋均未进入屈服则屈服应变为0。
在SAUSAGE2017版本中，为了更直观表示全楼构件钢筋的应变水平（包括未进入塑性的构件），提出了应变发展程度（ε0）这一变量，表示构件钢筋应变水平，计算方法为钢筋应变与屈服应变比值，变化范围为0~1，1表示构件钢筋已发生屈服，小于1说明构件钢筋未屈服并对应当前钢筋的应变水平。
图4 混凝土本构关系（压正拉负）
图5 ABAQUS和SAUSAGE混凝土受压损伤
图6 核心筒钢筋应变及应变水平
构件性能
以上介绍了通过单元混凝土损伤程度和钢筋塑性应变判断单元性能，但是具体是如何反映构件的性能水平呢？应该如何对应到《高规》中的损伤程度呢？
构件的损伤程度一般也根据以上两个指标来判定。构件的力学性能需要通过两步得到，首先从单元力学指标到单元性能水平，再由单元性能水平到构件性能水平，其判断逻辑如下图所示。
图7 构件性能水平判断逻辑
单元力学指标→单元性能水平
首先基于单元的混凝土损伤程度和钢筋塑性应变与屈服应变之比判定单元的损伤程度，判定标准如下图所示，不同量之间取包络结果。例如，如果一个柱单元满足以下三个条件之一（εp/εy≥6 OR dc≥0.6 OR dt≥1）则其损伤程度判定为重度损伤。
图8 性能水平划分
单元性能水平→构件性能水平
从单元性能水平到构件性能水平，不同构件采用不同的判定关系。对于梁柱构件，构件性能水平取各单元性能水平的包络值；对于剪力墙和楼板构件，构件性能等级取各单元按面积加权平均后的性能等级，如果构件内达到中度损坏的单元面积达到构件总面积50%以上时，则构件的性能水平为重度损坏。
结构性能
得到构件性能水平后，软件可以自动对全楼构件进行统计，并将分层、分类的统计结果进行输出，用户可直观了解结构整体的损伤情况，协助用户完成结构的性能评价或采用适当的补强措施。
图9 结构墙梁损伤程度统计
表 动力弹塑性构件性能水平统计表（%）
构件组
无损坏
轻微损坏
轻度损坏
中度损坏
重度损坏
严重损坏
底部加强区剪力墙
29%
34%
36%
1%
1%
0%
框支柱
47%
5%
48%
0%
0%
0%
框支梁
25%
30%
38%
0%
7%
0%
非底部加强区剪力墙
61%
28%
11%
0%
0%
0%
墙梁
9%
12%
23%
1%
16%
40%
墙柱
61%
28%
11%
0%
0%
0%
框架梁
1%
34%
36%
26%
2%
0%
楼板
55%
37%
8%
0%
0%
0%
以上介绍了如何通过弹塑性分析的力学结果了解结构的损伤情况，在弹塑性分析中，仅仅通过结构的整体变形情况对结构进行性能判定是不足的，通过查看构件细部损伤能够让我们更加直观地了解结构的真实抗震性能。