關(guān)于工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準的幾個問題的討論

白 雨

(山西大學土木工程系，山西 太原030006)

我國先后經(jīng)歷過比較嚴重的唐山大地震、汶川地震，地震災(zāi)害所帶來的損失十分嚴重。要想解決和減少地震所帶來的傷害就需要對各種建筑設(shè)施進行防震設(shè)計和施工建設(shè)，從而間接減少帶來的地震危害。

1 抗震設(shè)防標準

1.1 國外抗震設(shè)防標準

不同國家由于自身的經(jīng)濟條件、地震危害程度、社會因素、政治因素等方面存在差異，使得在設(shè)防標準上也存在很大的差異性。本文主要介紹美國、日本以及歐盟在抗震方面設(shè)立的抗震設(shè)計標準，希望為我國抗震設(shè)計提供一定的經(jīng)驗借鑒。

(1)美國抗震規(guī)范。美國抗震規(guī)范由于當時經(jīng)濟、政治體制的影響抗震規(guī)定也具有多種模板，主要包括抗震技術(shù)指南、地方規(guī)范、專業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)范以及國家規(guī)范等幾種類別［1］。美國聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局規(guī)定“保證結(jié)構(gòu)在合理超越概率和地震的作用下絕對安全并且不存在損傷”，并且規(guī)定了設(shè)防目標以及兩級抗震設(shè)防水準。

(2)日本建筑法則。日本建筑法則對抗震設(shè)防設(shè)立了兩個等級，第一個標準是在中等強度地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)要保證不遭受任何程度的破壞，確保建筑、生命、財產(chǎn)的安全;第二個標準是指在強震作用下，建筑物不會發(fā)生倒塌或者出現(xiàn)危及人身安全的事故。

(3)歐盟規(guī)范。歐盟制定了兩級防震設(shè)防要求:不倒塌和限制破壞要求。地震作用期限為50年，保證建筑在50 年的多次地震作用下，結(jié)構(gòu)不會存在局部破壞或倒塌。

1.2 我國抗震設(shè)防標準

我國抗震設(shè)防標準沒有做出明確規(guī)定，只是指出在震級8 級以下不用設(shè)防，9 級及以上的話可以采取降低建筑高度和改善建筑平面來減少地震帶來的傷害。80 年代以后提出了富有時代特色的“小震不壞;中震可修;大震不倒”的設(shè)防目標，但是設(shè)防標準仍舊存在很多的缺點和問題，主要包括:

(1)設(shè)防標準設(shè)置過于死板，僅僅通過地震危險性進行等級劃分，并沒有實際考察設(shè)防標準對震區(qū)建筑物震害、人員傷亡以及經(jīng)濟損失等方面的具體影響，不能夠保證未來發(fā)生地震建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

(2)對于發(fā)生的大震還是小震，全國上下都借助統(tǒng)一標準進行區(qū)分，沒有考慮不同城市經(jīng)濟、社會、建筑水平、人口密集程度等方面的所存在的差異性，容易導(dǎo)致抗震救災(zāi)物質(zhì)的浪費，而對于一些人口密集的震區(qū)還有可能存在安全隱患。

(3)當前的設(shè)防標準考慮的問題都過于片面，只是考慮建筑結(jié)構(gòu)在地震時不要出現(xiàn)損壞或者是倒塌，并且確保人身安全［2］，但是沒有考慮要保證整座城市能夠在震后繼續(xù)穩(wěn)定的運行。

1.3 工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準

工程設(shè)防的傳統(tǒng)思想其實就是利用最低的造價建設(shè)滿足實用和安全性能的工程，通過不斷的探索，人們轉(zhuǎn)變了對工程建筑安全的定義，引入了針對建筑結(jié)構(gòu)安全性的概念。將建筑結(jié)構(gòu)強度R0 外部荷載力的變化產(chǎn)生的效應(yīng)進行比值計算得出R 值，如果結(jié)構(gòu)的比值大于1 則表明結(jié)構(gòu)安全局，如果小于1 則表示結(jié)構(gòu)存在安全隱患。我國的抗震設(shè)防標準原則可以用以下公式表示:

E=收益－可能存在一定的損失=最大

其中的收益指的是建筑結(jié)構(gòu)在建設(shè)完成之后所獲取的全部直接以及間接的精神成果;生產(chǎn)投資則可能是利用貨幣衡量，再加上建筑結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的各方面影響，通過人數(shù)傷亡數(shù)據(jù)以及對人們?nèi)粘Ｉ顒幼鞯挠绊懀茈y由其公式得出［3］。費用一般是一種概念性總稱，它主要包括有裝修費、施工費用以及材料費等，可以發(fā)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工時，工程造價和修復(fù)費用本身就是看似毫無關(guān)聯(lián)的，所以要想對在減少工程造價的同時又不會引起維修費用的提升，可以通過優(yōu)化初始造價和修復(fù)費用之間的配比，找出兩者之間的一個平衡點。

2 工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準問題

區(qū)地震發(fā)生的特點對工程結(jié)構(gòu)進行防震設(shè)防處理十分必要。

(1)抗震設(shè)防的原則。設(shè)防原則有以下幾大類別:杜絕和減少人員的傷亡;盡量減少財產(chǎn)的損失;采取相關(guān)措施減少人員傷亡;容許工程結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時出現(xiàn)小程度的損壞;工程設(shè)施在地震發(fā)生時確保安全性，并且保證不會向外界排放有毒物質(zhì)和不會導(dǎo)致發(fā)生嚴重程度的次生災(zāi)害。

(2)抗震設(shè)防的目標。工程結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)防時具有非常明確的目標:小震不壞;中震可修;大震不倒。我國也在1989 年發(fā)布的相關(guān)設(shè)防規(guī)范文件中采用了這種思想。不過在設(shè)防目標上仍舊存在幾個方面的問題。首先對大、小震的不倒還是不壞缺乏明確定義，其次只是單純考慮設(shè)防目標并沒有考慮工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標，最后沒有根據(jù)地區(qū)的不同，規(guī)定設(shè)防目標。

(3)抗震設(shè)防的環(huán)境。一般來講設(shè)防環(huán)境并不是一種主觀量，它是取決于人們對地震危險性的評估結(jié)果和地震的評估方法，更多的是來自于一種客觀評估。設(shè)防環(huán)境是確定設(shè)防標準以及設(shè)防目標的重要依據(jù)，它的準確性評估對于工程結(jié)構(gòu)設(shè)防具有非常重要的意義。

(4)抗震設(shè)防的參數(shù)借鑒。在進行工程設(shè)防時，需要借助一定的物理參數(shù)進行，國內(nèi)外使用最多的參數(shù)有地震動參數(shù)以及烈度參數(shù)兩種［4］。不過這幾年來越來越多的國家傾向于使用地震動參數(shù)，因為隨著科技的不斷進步，烈度參數(shù)所暴露出的弊端也越來越多，不能夠滿足人們的設(shè)防需要。

(5)抗震設(shè)防的等級。同一類建筑在同一個地區(qū)由于受到當?shù)夭煌巍⒔?jīng)濟、文化等方面的影響，再加上震后的影響程度，在考慮設(shè)防等級的時候就會存在很大差異。重要性的工程結(jié)構(gòu)一般需要較高的設(shè)防等級，相對來講一些普通的工程結(jié)構(gòu)就不需要設(shè)立很高的設(shè)防等級。

3 結(jié) 語

綜上所述，我們可以得出以下結(jié)論:首先抗震設(shè)防的多級目標本質(zhì)是基于生命安全所建立起來的，當前一般都是把結(jié)構(gòu)承載力作為設(shè)計的控制因素，所以要想保證抗震設(shè)防設(shè)計能夠滿足要求就需要加強以上幾方面因素的控制，以減少地震給人們生命和經(jīng)濟財產(chǎn)帶來的危害。

［1］陳小飛.村鎮(zhèn)建筑基于性態(tài)的抗震設(shè)防標準、易損性分析及應(yīng)用［D］.廣州大學，2013.

［2］蔡靜敏.某超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計與分析［D］.華南理工大學，2013.

［3］陸本燕.基于性能抗震設(shè)計理論的橋梁結(jié)構(gòu)性能量化指標研究［D］.長安大學，2011.

［4］袁麗，王婧，陳圓圓.不同抗震設(shè)防標準對框架結(jié)構(gòu)農(nóng)居工程造價的影響［J］.自然災(zāi)害學報，2013，(6):104－109.