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地震科普 | 近现代建筑抗震设防思想的演变

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近现代 建筑 抗震设防 思想的演变,是与地震灾害的特点以及人类社会对抗震设防需求的变化 紧密相连 的。

尤其 是像我国这样人口相对稠密、内陆型 地震频繁 的国家,一旦发生陆地地震或城市直下型地震,往往就会造成大量的 人员伤亡

正是基于这样的地震灾害,近现代建筑抗震设防首先是以 保障生命安全减少人员伤亡 为基本出发点。

随着建筑抗震理论的不断推进和发展以及人类社会防灾需求的不断提高,在房屋建筑初步具备了 预期地震 下的 抗倒塌能力 的前提下,建筑抗震设防的目标或出发点出现了新的变化:

由初期的单一水准的生命安全向多级水准的多目标以及基于性能要求的动态目标演变。

单一目标阶段

( 20 世纪初期 ~ 80 年代)

20 世纪 80 年代以前,国际上,建筑抗震设防的基本理念是: 防止建筑物在未来预期的地震中倒塌,避免因房屋建筑倒塌造成人员的直接伤亡

这一阶段的主要标志是 日本美国 建筑抗震设防理念的提出与工程实施。

在日本1915 年佐野利器根据 1906 年美国旧金山地震的经验与教训提出了水平震度法。

1924 年,基于关东大地震的震害经验,日本发布了 《市街地建筑物法》 ,要求建筑物考虑抗震,采用震度法进行设计。

1950 年,日本发布了 《建筑基准法》 ,一直沿用到 1981 年。在1981年新建筑基准法之前,日本的建筑抗震设防一直是以 防止地震中建筑倒塌避免人员的直接伤亡 为宗旨的。

1923年日本关东大地震

在美国1929 年第一版UBC规范 ( Uniform Building Code) 附录中以非强制性条文的形式,给出了第一套综合性抗震设计方法,包含了 地震区划结构细部设计 以及 侧向抵抗力 等今天仍然使用的基本概念。

1933Long Beach地震后,加州采取了 Field法案 和 Riley法案 ,对建筑抗震提出了强制性要求。之后,随着建筑抗震理论与技术的不断发展,美国的主要建筑规范也不断进行更新,但是直到 2009 年为止,美国建筑规范的抗震设防思想一直未发生实质性的变化,均是以 防止建筑倒塌 作为设防目标。

1906年美国旧金山地震

多水准多目标阶段

( 20 世纪 80 ~ 90 年代)

20 世纪 50 年代开始,国际建筑抗震设防理念开始发生了一些变化。随着民用核能的发展,基于核电站的安全考虑,提出了 二级设计思想 : 要求小震下核电站不停止运转使用,大震下可安全地停止运转,且不容许破坏 。

这种 多级设防思想 首先由核电站抗震设计提出,继而在其他重大工程中得到发展和应用,最后,到 20 世纪 80 年代开始在民用建筑工程中全面实施,其主要标志是 日本 1981 年新建筑基准法和 中国 1989 年建筑抗震设计规范的发布和实施。

动态多目标的性能化

设计理念阶段

( 20 世纪 90 年代至今)

现行的各国抗震规范,无论是基于单一设防目标的,还是基于多水准多目标,其 基本目的 都是 保障生命安全

然而 近十几年来大震震害 却显示,按现行抗震规范设计和建造的建筑物,在地震中即使没有倒塌,并且保障了生命安全的情况下,地震还是会造成一些严重的 直接 和 间接 的经济损失,甚至影响到了社会的发展,而且这种破坏和损失往往 超出 了设计者、建造者和业主原先的估计。

例如1995年日本阪神地震,震级7.2级,直接经济损失高达1000亿美元,死亡5438人,震后的重建工作花费了两年多时间,耗资近1000亿美元。

阪神大地震

另外,随着经济和现代化城市的发展,城市 人口密度加大 ,城市设施复杂,地震造成的 损失 和 影响 会越来越大,社会和公众对建筑抗震性能的需求也逐渐呈现出 层次化多样化 的趋势,不再仅仅满足于固定的设防目标要求。

基于这些原因, 20 世纪 90 年代初期美国的一些科学家和工程师首先提出了 动态多目标的基于性能 的建筑抗震设计理念,随后引起了我国日本欧洲等国家和地区同行的极大兴趣,纷纷开展多方面的研讨。

目前地震工程界已经公认它将是未来抗震设计的主要方向,很多国家都积极探求如何把性能设计的概念纳入他们的结构设计规范中。

资料参考:《建筑抗震设防思想发展动态及展望》罗开海。

来源:济震微讯

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