传统地震工程以工程结构抗震为主要研究对象，其目的是通过在结构和构件层次合理的设计和构造措施，实现结构抵御地震灾害的能力。工程结构抗震主要从改善结构自身抗震性能着手，开发高性能结构材料，如高强度混凝土、高强度钢筋、高强度钢材等；开发高性能结构构件，如型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、暗埋型钢剪力墙、钢板剪力墙、暗埋桁架式剪力墙等；开发高性能结构体系，如筒中筒、框筒束结构体系等[1]。2008年的汶川地震造成地震区大量建筑物破坏倒塌、人员伤亡和财产损失，灾后政府有关部门对中小学教学楼等重要建筑提出高于一般建筑加固标准的要求，这就给传统抗震设计带来了挑战。在此背景下，消能减震及隔震技术开始在地震后得到迅速发展和应用。消能减震结构利用结构抗震控制思想，把结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙等)设计成消能构件，或在结构的某些部位(如节点、顶层等)安装消能元件(如金属阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹/黏滞阻尼器、调谐质量/液体阻尼器等)以增加结构阻尼，从而减少结构在风和地震作用下的响应。隔震技术则通过在建筑物底部和基础间(或楼层间)设置柔性隔震层，减少输入上部结构的地震能量，从而减轻结构的地震响应和破坏。以上消能减震和隔震技术已列入我国当前抗震设计规范[2]和相应设计规程[3-4]。
我国重大工程建设规模宏大、所处环境介质复杂，面临强地震和强/台风灾害的威胁，对工程防灾减灾提出了严峻的挑战。因此，在2008年～2015年，由国家自然科学基金委资助的“重大工程的动力灾变”重大研究计划，针对长大桥梁、大型建筑(包括超高建筑、大型空间建筑、城市大型地下建筑)和高坝三类关系国计民生和国家经济命脉的重大工程，研究在强地震动和强/台风及其动力作用下重大工程的损伤破坏演化过程，揭示重大工程的损伤机理和破坏倒塌机制，建立重大工程动力灾变模拟系统，从而提升我国在重大工程防灾减灾基础研究方面的创新能力[5]。
尽管地震工程在我国的发展从抗震、减隔震到重大工程应用均取得长足进步，近年，随着社会经济的高速发展和可持续发展需要，我国地震工程界正面临新的挑战，即如何在保证生命安全的前提下，实现工程结构、城市系统乃至整个社会的震后可恢复功能性(earthquake resilience)。本文首先回顾了地震可恢复功能的基本概念，介绍了地震可恢复功能结构的设防目标、结构体系、设计方法、性能指标以及规范标准，列举了国内外已有可恢复功能结构的工程应用案例，最后对可恢复功能结构的未来发展进行了展望。
1 地震可恢复功能概念
1.1 地震可恢复功能概念的提出
传统抗震思想以保护生命为首要目标，通过延性设计避免结构在强震下发生倒塌。然而，这种延性设计是以允许结构主要受力构件发生塑性变形为代价的。另一方面，结构在使用期间可能会遭受到比设防烈度更强的地震作用，这也会导致结构发生损伤和残余变形。事实上，近些年的地震灾害表明，地震中建筑倒塌和人员死亡的数量已经得到了有效控制，但是地震所造成的经济损失和社会影响仍然十分巨大，其中很大一部分的经济损伤是由于地震时建筑受损严重，震后难以修复；或者修复时间过长，建筑功能中断，影响正常生产和生活[6]。基于此，研究者提出了可恢复功能结构的概念。地震可恢复功能结构(earthquake resilient structure)是指地震后不需修复或者稍加修复即可恢复使用功能的结构[7]，其主要目的是使结构具备震后快速恢复使用功能的能力，从而减轻由于结构震后功能中断带来的影响。除建筑结构外，地震可恢复性也适用于其他工程设施、生命线系统、城市乃至整个社会，通过综合防灾减灾措施，尽可能降低其震后灾害损失和影响，保证功能不中断或尽快恢复。
近几年来，实现地震可恢复功能结构、可恢复功能系统与可恢复功能城市一起，已经成为国际地震工程界的共识和研究热点。2009年1月在NEES/E-Defense美、日地震工程第二阶段合作研究计划会议上，美、日学者首次提出将“可恢复功能城市”(resilient city)作为地震工程合作的大方向[8]；2015年11月在澳大利亚召开的第10届太平洋地震工程大会的主题为“建设一个地震可恢复性的太平洋地区”[9]；2016年1月召开的美国太平洋地震工程研究中心(PEER)年会上，可恢复功能成为了大会研讨的主题，并被认为是下一代基于性能的地震工程的核心[10]；2016年9月在都灵召开了第1届可恢复功能国际研讨会[11]，第2届研讨会将于2018年11月在南京和上海共同举行[12]；2017年1月在智利召开的第16届世界地震工程大会将“可恢复性：地震工程的新挑战”作为大会主题，会议设置了有关可恢复功能的大会报告会和专题报告会，从结构、社区、城市、社会不同层次探讨了可恢复功能体系的建设与评估[6]；2017年4月在新西兰召开的第15届世界结构隔震减震与主动控制大会将会议主题定为“新一代低损伤和可恢复功能结构”[13]。从以上这些国际会议的主题可见，可恢复功能结构已成为当今地震工程领域的研究焦点。
1.2 地震可恢复功能的定义
图1为地震可恢复功能性概念示意图。假设对象为某结构，地震发生前该结构功能为 100%，地震发生后该结构丧失部分使用功能，经过震后修复，该结构的使用功能逐步恢复。图1中阴影区面积可表征该结构的可恢复功能能力，阴影区面积越小，则该结构的功能可恢复性越强。对于传统结构A，由于结构构件和非结构构件的损伤其功能下降显著，震后修复难度大，功能中断时间长，由此导致的间接损失严重，且最终无法恢复到原有性能水平。与传统结构不同，可恢复功能结构在保证生命安全前提下，将震后结构功能的恢复纳入到结构设计中，以这种思想设计的结构B在震后依然保持一定的功能用来维持正常生产运转，通过快速修复即可完全恢复原有功能水平。如果修复方法能够克服原有结构部分缺陷，则修复后的结构将具备更高的功能水平(图1中结构C)。从图中可以看出，提高一个结构的震后可恢复性包含两个方面：一是提高该结构的抗震能力和鲁棒性，减小地震损伤及由此造成的功能损失；二是提高该结构功能恢复的快速性，减小损伤修复及功能恢复时间。上述震后可恢复功能性概念除用于结构外，同样适用于系统、城市乃至整个社会。
图1 地震可恢复功能性概念
Fig.1 Concept of earthquake resilience
如前所述，可恢复功能思想并非仅局限于单体结构，灾害作用也非仅针对地震灾害。图2为结构、系统、城市三个层次体系在不同灾种作用下的可恢复功能目标，输入灾害包括地震和其他次生灾害等，以及长期环境作用(如疲劳作用、腐蚀、冻融)。设计目标的可恢复功能性可以通过提高体系的鲁棒性(robustness)、冗余度(redundancy)、资源调配灵活性(resourcefulness)和增加体系恢复的快速性(rapidity)实现[14]。本文以下主要针对建筑结构探讨其在地震作用下的可恢复功能性，因此为地震可恢复功能结构。
图2 可恢复功能层次示意
Fig.2 Schematic of different levels of resilience
2 地震可恢复功能结构
2.1 地震可恢复功能结构设防目标
我国当前抗震设计规范基于三水准设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，其核心目的是防止结构发生倒塌。由于可恢复功能结构具有比传统结构更高的抗震性能，因此其抗震设计理念亟需从传统抗倒塌设防目标转向震后可恢复功能目标。为体现出可恢复功能结构相比传统结构的优越性，作者突破现有规范三水准设防目标，同时紧密结合第五代《中国地震动区划图》[15]，提出地震可恢复功能结构“小震及中震不坏，大震可修复、可更换，巨震不倒塌”的四水准抗震设防目标[16]。本文采用的“四水准地震动”与第五代地震动参数区划图保持一致，即第一水准(多遇地震)对应于设计基准期50年超越概率63%的地震动，第二水准(设防地震)对应于设计基准期50年超越概率10%的地震动，第三水准(罕遇地震)对应于设计基准期50年超越概率 2%的地震动，第四水准(极罕遇地震)对应于设计基准期50年超越概率0.01%的地震动。在此四水准地震动作用下采用时程分析时的最大加速度取值见表1。
表1 四水准地震动时程分析最大加速度值 /(cm/s2)
Table 1 Maximum acceleration value for time history analysis under four-level ground motions
地震水准 6度 7度 8度 9度第一水准 18 35(55)70(110)140第二水准 49 98(147)196(294)392第三水准 125 220(310)400(510)620第四水准 147 294(441)588(882)1176
为实现“小震及中震不坏，大震可修复、可更换，巨震不倒塌”这一更高的抗震设防目标，文献[16]对各地震水准下的结构抗震性能目标重新进行了定义，如表2所示，并对与四水准抗震设防目标对应的性能水准进行了描述，见表3。从表 2、表3中可以看出，与传统结构相比，地震可恢复功能结构的抗震性能目标有较大幅度提升。
2.2 地震可恢复功能结构体系
2.2.1 现有关于可恢复功能结构的设计文件
目前国际上与可恢复功能结构相关的设计文件主要包括：美国混凝土协会ACI T1.2-03规范[17](用于设计后张拉预制混凝土混合框架结构)、ACI ITG-5.1规范[18](基于试验验证的无黏结后张拉预制剪力墙接受准则)、ACI ITG-5.2规范[19] (无黏结后张拉预制剪力墙设计方法)、新西兰混凝土协会PRESSS设计手册[20]、新西兰混凝土结构设计规范(NZS 3101)[21]以及美国预制/预应力混凝土协会PCI设计手册[22]等。目前，我国相关领域的科研和设计人员也正在加紧起草编写《罕遇地震后可恢复功能建筑结构设计规程》。
表2 地震可恢复功能结构设防目标
Table 2 Seismic fortification objectives for earthquake resilient structures
结构体系 抗震性能水准第一水准 第二水准 第三水准 第四水准传统结构 完全可用 修复后可用 生命安全 —可恢复功能结构 完全可用 完全可用 更换后使用/修复后使用 生命安全
表3 各级抗震性能水准描述
Table 3 Description of different seismic performance levels
抗震性能水准 性能描述完全可使用剪力墙结构变形均在弹性范围内，结构功能完整，残余变形在不用修复范围内，阻尼器部件不需要更换，不需修理即可继续使用更换后使用剪力墙结构变形均在弹性范围内，结构功能完整，残余变形在不需修复范围内，更换阻尼器部件之后，不需修理即可继续使用修复后使用剪力墙结构遭受一定损伤，功能受到影响，残余变形在可修复范围内，短期无法恢复，花费合理的费用能修复生命安全 剪力墙结构有较重破坏但不影响承重，功能受到较大影响，人员安全
按目前正在编写的《罕遇地震后可恢复功能建筑结构设计规程》对可恢复功能结构从结构体系上进行分类，主要包括设置摇摆构件的结构体系、自复位结构体系、设置可更换构件的结构体系这三大类，以下将简单介绍这三类可恢复功能结构体系的特点和研究进展。
2.2.2 设置摇摆构件的结构体系
设置摇摆构件的结构体系是指在结构中选择一定比例的结构构件或组件，放松其与基础连接处的竖向自由度约束，使其在一定范围内可以竖向抬起；或者放松转动自由度约束，使其可以发生无抬起转动，从而在地震作用下产生摇摆，并通过摇摆变形耗散地震能量，限制上部结构的变形模式。
摇摆结构根据摇摆体有无竖向抬起可分为两类。一类是如图3所示摇摆框架，利用框架整体刚性摇摆和附加耗能装置实现结构的无损设计[23]。另一类如图4所示，摇摆体铰接于基础，形成无竖向抬起的摇摆结构。后面这种摇摆结构避免了由于摇摆体在基础界面发生抬起带来的构造上的复杂性，以及摇摆体与基础间碰撞引起的损伤。此外，这种摇摆结构利用摇摆体的刚体转动变形模式，限制结构整体变形模式，从而使结构的层间变形分布趋于均匀。已有研究结果表明，这种摇摆结构能有效提高结构的抗震性能，具备震后可恢复功能性[24-28]。另一种无抬起摇摆墙如图5所示，称为塑性铰支墙[29]。这种摇摆墙将墙肢的抗弯与抗剪能力分离，降低弯剪耦合，使力学需求更加明确，有利于性能化设计和实现预期的损伤模式。同时，图5中将摇摆墙的塑性损伤集中于专门的消能减震装置，提高结构震后可恢复能力。除上述摇摆框架结构外，摇摆结构还包括摇摆预制剪力墙结构[30-32]，摇摆砌体墙结构[33-34]，摇摆混凝土桥墩结构[35]等。
图3 可控摇摆框架结构
Fig.3 Controlled rocking frame structure
图4 摇摆核结构
Fig.4 Rocking core structure
2.2.3 自复位结构体系
自复位结构体系在摇摆结构基础上，额外增加可使结构或构件恢复到初始位置的装置(如预应力筋、蝶形弹簧等)，从而减小结构或构件的震后残余变形。自复位结构有多种实现形式，以自复位框架结构为例，在保证梁端剪力和轴力传递基础上，将原本梁柱节点处的刚性连接放松，通过设计使得梁端可以在界面处张开，并通过自复位装置和耗能装置共同抵抗节点弯矩；同理，通过放松柱脚约束，使得柱底在受力达到一定程度后可以抬起，以进一步降低地震作用，避免柱脚塑性变形。
图5 损伤可控塑性铰支墙
Fig.5 Damage-controlled plastic-hinge-supported wall
自复位框架结构有针对性地解决了传统框架结构的缺点，将损伤集中于可更换的耗能装置中，提高了结构震后可恢复性[36]。图6为典型自复位钢筋混凝土框架，框架在梁柱节点和框架柱-基础界面处断开，可以自由抬起或摇摆，试验结果表明该体系具有较好的抗震能力和自复位效果[37-38]；在双向自复位基础之上，又提出了三向自复位框架[39]，双向梁柱节点和柱与基础界面在地震作用下可以自由张开，由此形成竖向和两个水平方向的自复位结构，振动台试验结果表明该体系在地震动作用下无损伤且具备较好的自复位能力。国内郭彤等[40]、毛晨曦等[41]亦对不同形式的自复位框架柱及梁柱节点的性能进行了相关理论分析和试验研究。
文献[42]提出受控摇摆钢筋混凝土框架结构，将柱底和梁柱节点铰接，梁柱内设置无黏结后张预应力筋提供弹性恢复力，同时设置耗能装置控制结构整体位移和消耗地震能量。通过对梁端铰接型受控摇摆式钢筋混凝土框架进行振动台试验，结果表明该体系可有效控制加速度和位移响应，且在罕遇地震作用下主体结构无损伤，表现出免损伤的特征。在自复位框架概念上，Darling[43]提出桁架式自复位框架结构，如图7所示。该结构体系以桁架作为框架梁，桁架下弦采用预应力装置连接框架柱和桁架梁，从而实现自复位。此外，将结构损伤集中于可更换的软钢阻尼器，震后阻尼器可更换。除上述自复位混凝土框架结构和自复位桁架梁框架结构外，其他的自复位结构体系还包括：自复位预制混凝土剪力墙[44-48]，自复位现浇剪力墙[49]，自复位抗弯钢框架[50-51]，自复位支撑框架[52-53]，自复位框架-剪力墙结构[54]等。
图6 自复位钢筋混凝土框架结构
Fig.6 Self-centering reinforced concrete frame structure
图7 自复位桁架抗弯框架
Fig.7 Self-centering truss moment frame
2.2.4 设置可更换构件的结构体系
设置可更换构件的结构体系是指将损伤集中于可更换的构件上，使得主体结构的其余构件无损伤或低损伤。目前可更换构件结构体系的研究热点主要是带可更换连梁和墙脚的剪力墙结构或框架-剪力墙结构[55]。一种形式是将钢筋混凝土连梁设计为可更换的耗能装置，将损伤集中于可更换耗能装置中，避免其他结构构件的损伤。如图8所示，吕西林等[56-57]通过试验对比发现，带有可更换连梁的剪力墙耗能能力强且强度退化小，连梁的受损位置集中在螺栓连接的耗能段，便于震后更换，纪晓东等[58]提出了相似的可更换钢连梁用于联肢剪力墙结构。另一种形式是将剪力墙墙脚设计为可更换部件，如图9所示，毛苑君和吕西林[59]将叠层橡胶应用于剪力墙脚部作为可更换构件，试验表明其具备更好的变形能力且可在较强地震作用下保持无损伤。刘其舟和蒋欢军[60]提出带有软钢屈服阻尼器的可更换墙脚组件，分析表明采用该组件的剪力墙能够将破坏引导至可更换部件，从而保护非更换区域免遭破坏。
上述几种地震可恢复功能结构在进行设计时应特别注重结构体系层面的设计，除了按传统抗震思想设计结构或构件外，也应注重与消能减震和隔震技术的结合。
图8 带可更换连梁的双筒体混凝土结构
Fig.8 Dual core wall structure with replaceable coupling beam
图9 带可更换墙脚部件的剪力墙
Fig.9 Shear wall with replaceable toe components
2.3 地震可恢复功能结构设计方法
2.3.1 现有抗震设计方法
传统的抗震设计方法主要包括底部剪力法和振型分解反应谱法，随着基于性能抗震设计思想的发展[61－63]，静力推覆法(pushover)、时程分析法、能力谱法等逐渐被广大设计人员所熟悉。除上述方法外，目前性能化抗震设计方法还包括：基于位移的设计方法[64－65]和基于能量的设计方法[66－67]。这两种方法在前文提及的《罕遇地震后可恢复功能建筑结构设计规程》中均有体现。
2.3.2 适用于可恢复功能结构的设计方法
可恢复功能结构体系由于其自身特点(如自复位结构、摇摆结构等)，其在地震作用下具有较大的变形能力。因此，相比于传统抗震设计方法，采用基于位移的设计方法显得更为合理。在基于位移设计方法系列中，其中直接基于位移的设计方法[68]是直接根据目标性态水准确定结构的位移需求。通过建立结构变形与地震作用之间的关系，针对不同地震设防水准，制定相应的目标位移，并且通过设计，计算与位移需求对应的地震作用，使得结构在给定水准地震作用下达到预先指定的目标位移，从而实现对结构地震行为的直接控制。与其他基于位移的设计方法相比，该方法给定位移需要直接确定结构的内力需求，设计过程无需迭代，因此相比其他方法更适合可恢复功能结构的设计[69－71]。
2.4 地震可恢复功能结构性能指标
地震可恢复功能结构在设防目标、设计方法、结构体系等方面与传统抗震结构存在差异，因此其性能指标也有所区别。针对不同结构体系，需提出各自的性能指标，作为《罕遇地震后可恢复功能建筑结构设计规程》的技术基础。本文以自复位剪力墙结构和自复位支撑-摇摆框架结构为例，说明可恢复功能结构的性能指标。
2.4.1 自复位剪力墙结构
为实现自复位剪力墙结构的性能化设计，表 4给出了该结构体系的性能指标，并与 GB 50011―2010《建筑抗震设计规范》(简称《抗规》)进行对比，性能指标包括结构位移、残余位移、最小基底剪力。在第一水准地震强度下，要求结构处于弹性状态，使得结构可满足使用条件下的变形限制以及在风荷载下结构不会提前进入屈服状态，因此有关最小基底剪力与《抗规》中对最小底部剪力的规定5.2.5相同。根据ACI ITG-5.1的规定[18]，自复位剪力墙结构的最大位移角不应大于 3%，考虑到国内外一般将抗倒塌极限状态的层间位移角设为 2%，本文将第四水准下的结构位移角控制设为 2%。另外，由于在第四水准下结构的位移较大，因此需在此水准下增加考虑结构的二阶效应。另外，由于残余位移是评价结构震后性能的重要指标，因此增加考虑残余位移的限制[72]。
2.4.2 自复位支撑-摇摆框架结构
为实现自复位支撑-摇摆框架结构的性能化设计，表5、表6提出相应的性能目标和性能指标，其中性能目标在表2基础上，分别按非结构构件、支撑和框架部分分别给出。
表4 自复位预制剪力墙结构性能指标
Table 4 Seismic performance indices of self-centering precast shear wall structures
参数设置 水准类别 第一水准 第二水准 第三水准 第四水准层间位移 三水准 0.1% — 0.83% —角限值 四水准 — 0.1% — 2%最小底部 三水准 参见抗规[2] — — —剪力限值 四水准 参见抗规[2] 参见抗规[2] — —残余位移 三水准 — — — —限值 四水准 0.2% 0.2% 0.5% —
表5 自复位支撑-摇摆框架结构抗震性能目标
Table 5 Seismic fortification objectives for self-centering brace-rocking frame structure
构件 第一水准 第二水准 第三水准 第四水准 非结构构件 完全可用 基本可用 生命安全 不考虑 支撑 完全可用 完全可用 更换后可用 更换后可用框架 完全可用 完全可用 修复后可用 生命安全
表6 自复位支撑-摇摆框架结构性能指标
Table 6 Seismic performance indices of self-centering brace-rocking frame structure
性能指标 第一水准 第二水准 第三水准 第四水准位移角限值 0.18% 1.0% 2.0% 3.5%残余位移角限值 — 0.2% 0.5% —力限值 支撑不屈服 — — —
小震下要求结构“完全可用”，参考我国抗规小震层间位移角限值取 0.18%(1/550)。由于支撑在屈服点之后，往复荷载下性能可能下降，因此将“小震下支撑不屈服”作为建议设计指标。中震下要求非结构构件“基本可用”，结构构件“完全可用”。FEMA 356[62]规定非承重外墙楼板、隔板、室内装饰贴面等非结构构件达到“基本可用”性能目标时层间位移角为1.0%。框架完好可按框架无需修复确定性能指标。参考FEMA P-58等[73]相关文献，得其残余位移角限值为0.2%，支撑完好则由自复位支撑自身性能点确定。大震下要求结构“修复后或更换后可用”，具体拆分为非结构构件破坏但不危及生命(即“生命安全”)、支撑可更换(即“更换后可用”)、框架可修复(即“修复后可用”)。美国FEMA 356规定非承重外墙楼板、隔板、室内装饰贴面等非结构构件达到“生命安全”性能目标是层间位移角为2.0%，而FEMA P-58[73]指出残余位移角限值为0.5%时，结构具有修复的价值，本文参考以上限值。巨震下要求结构不倒塌，因此关注结构抗倒塌性能。本文参考ACI T1.2规范[17]，为保证结构传力路径整体稳定性，摇摆框架的极限变形能力限值取为3.5%，本文采用该限值。
3 地震可恢复功能结构工程应用
3.1 国际可恢复功能结构工程应用
美国在可恢复功能工程应用起步较早，出现由可恢复功能单榀构件到空间构件、由单一构件到组合构件的工程应用过程。代表性建筑为加州旧金山市的13层公共事业委员会大楼(图10)，该建筑采用后张拉预应力核心筒结构体系，使得结构整体在地震作用下允许发生摇摆，减轻地震输入引起的破坏。设计人员对该结构的设计目标不仅仅是震后可以立即使用，而且主体结构应完全没有损伤，达到震后可恢复功能的要求。值得一提的是，该结构采用可恢复功能体系后的造价，相比于原先的钢结构设计方案，在造价上节约将近1000万美元。
图10 旧金山公共事业委员会大楼
Fig.10 San Francisco public utilities commission building
日本有一幢典型可恢复功能建筑的工程应用，即Wada等[74]在对东京工业大学津田校区G3教学楼框架结构加固工程中，采用了摇摆墙加固技术，主要是在原有框架结构的两端和中部加设摇摆剪力墙，并在摇剪力墙与原有结构的连接处加设钢阻尼器，如图11所示。通过刚性摇摆墙使结构由局部破坏模式转变为整体破坏模式，并利用摇摆墙摇摆时钢阻尼器屈服耗能。研究人员对加固前后的结构进行了非线性时程对比分析，结果表明，采用摇摆墙加固能够有效地降低结构在不同地震动下的地震响应[24, 75]。
新西兰作为世界上地震多发的国家之一，在可恢复功能结构研究和工程应用方面做了很多工作，代表性工程有：维多利亚大学Allan MacDiarmid建筑[76]、基督城 Southern Cross医院[77]、基督城Kilmore Street建筑等[78]。图12为位于新西兰惠灵顿维多利亚大学的Allan MacDiarmid建筑[76]，该建筑为5层预制混凝土结构，其中框架和剪力墙均采用无黏结后张拉预应力技术，使得整体结构震后具有自复位能力。如图中所示，框架部分在梁柱节点和柱底处设置了阻尼器用于耗能，而剪力墙之间也采用钢连梁连接，在地震中作为耗能构件。图13为新西兰基督城Kilmore Street建筑的摇摆钢结构，抗侧力体系采用摇摆支撑钢框架，同时提供额外阻尼器耗能，该建筑为新西兰第一幢采用该体系的建筑。
图11 日本东京工业大学G3教学楼加固工程
Fig.11 The retrofitting project of building G3 at Tokyo Institute of Technology, Japan
图12 新西兰惠灵顿维多利亚大学的自复位结构
Fig.12 Self-centering building in Victoria University of Wellington, New Zealand
图13 新西兰基督城Kilmore Street建筑摇摆钢结构
Fig.13 Steel rocking system of Kilmore Street building at Christchurch, New Zealand
3.2 国内地震可恢复功能结构工程应用
国内在可恢复功能结构工程应用方面还较少，目前有3幢建筑采用可恢复功能结构，且均为设置可更换构件的结构体系。第一幢为西安市中大国际项目的住宅建筑工程[79]。该项目共包括5幢29层住宅建筑，采用框架-剪力墙结构体系，其中底部2层～20层布置可更换连梁，如图14所示，连梁中部采用剪切屈服型金属阻尼器，连梁阻尼器预先在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行了性能试验。计算分析结果表明，设置可更换连梁后结构动力特性并无明显改变，小震作用下结构整体反应与原结构相差不大；大震作用下，破坏集中于可更换连梁，中部耗能段集中塑性变形而两端连接梁保持弹性，利于震后更换，更换的过程不会影响结构的正常使用，结构功能可在短时间内恢复。
第二幢为华北第一高楼天津高银117大厦，在底部部分区域也应用了可更换钢连梁，如图15所示，关于该工程背景可更换钢连梁的试验和分析研究可见文献[58]。第三幢带可更换钢连梁的工程应用为一栋位于北京的地上 11层办公建筑，可更换钢连梁与之前类似[80]。
图14 西安中大国际高层住宅
Fig.14 Zhongda international high-rise residential building at Xi’an, China
图15 天津高银117大厦剪力墙可更换连梁
Fig.15 Replaceable coupling beam of Gaoyin 117 building at Tianjin, China
4 结论与展望
本文对地震工程从抗震、减隔震到可恢复性的发展趋势进行了总结。可恢复性可分为结构、系统、城市三个层次，对于地震可恢复功能结构，其在设防目标、结构体系、设计方法、性能指标、规范标准等方面均与传统结构存在差异。虽然可恢复功能结构在近几年得到广泛关注，已形成初步的结构体系和设计方法，但未来仍需进一步完善和统一相关设计方法和技术规程，使设计人员熟悉和掌握各类可恢复功能结构体系的设计。在工程应用上，应优先进行示范性工程应用，如重点设防类结构或生命线建筑，在此基础上，逐步向量大面广的住宅、办公和商业类建筑推广。
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