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近現代建筑抗震設防思想的演變淺析

發(fā)表時間:2021-09-28 16:41作者:協力得抗震支架
近現代建筑抗震設防思想的演變,是與地震災害的特點以及人類社會對抗震設防需求的變化緊密相連的。

尤其是像我國這樣人口相對稠密、內陸型地震頻繁的國家,一旦發(fā)生陸地地震或城市直下型地震,往往就會造成大量的人員傷亡



正是基于這樣的地震災害,近現代建筑抗震設防首先是以保障生命安全、減少人員傷亡為基本出發(fā)點。

隨著建筑抗震理論的不斷推進和發(fā)展以及人類社會防災需求的不斷提高,在房屋建筑初步具備了預期地震下的抗倒塌能力的前提下,建筑抗震設防的目標或出發(fā)點出現了新的變化:

由初期的單一水準的生命安全向多級水準的多目標以及基于性能要求的動態(tài)目標演變。




單一目標階段

( 20 世紀初期 ~ 80 年代)
20世紀80年代以前,國際上,建筑抗震設防的基本理念是:防止建筑物在未來預期的地震中倒塌,避免因房屋建筑倒塌造成人員的直接傷亡。

這一階段的主要標志是日本美國建筑抗震設防理念的提出與工程實施。

在日本,1915年佐野利器根據1906年美國舊金山地震的經驗與教訓提出了水平震度法。

1924年,基于關東大地震的震害經驗,日本發(fā)布了《市街地建筑物法》,要求建筑物考慮抗震,采用震度法進行設計。

1950年,日本發(fā)布了《建筑基準法》,一直沿用到1981年。在1981年新建筑基準法之前,日本的建筑抗震設防一直是以防止地震中建筑倒塌避免人員的直接傷亡為宗旨的。



1923年日本關東大地震


在美國1929年第一版UBC規(guī)范( Uniform Building Code)附錄中以非強制性條文的形式,給出了第一套綜合性抗震設計方法,包含了地震區(qū)劃、結構細部設計以及側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Riley法案,對建筑抗震提出了強制性要求。之后,隨著建筑抗震理論與技術的不斷發(fā)展,美國的主要建筑規(guī)范也不斷進行更新,但是直到2009年為止,美國建筑規(guī)范的抗震設防思想一直未發(fā)生實質性的變化,均是以防止建筑倒塌作為設防目標。


1906年美國舊金山地震



多水準多目標階段

( 20 世紀 80 ~ 90 年代)


20世紀50年代開始,國際建筑抗震設防理念開始發(fā)生了一些變化。隨著民用核能的發(fā)展,基于核電站的安全考慮,提出了二級設計思想要求小震下核電站不停止運轉使用,大震下可安全地停止運轉,且不容許破壞


這種多級設防思想首先由核電站抗震設計提出,繼而在其他重大工程中得到發(fā)展和應用,最后,到20世紀80年代開始在民用建筑工程中全面實施,其主要標志是日本1981年新建筑基準法和中國1989年建筑抗震設計規(guī)范的發(fā)布和實施。



動態(tài)多目標的性能化

設計理念階段

( 20 世紀 90 年代至今)

現行的各國抗震規(guī)范,無論是基于單一設防目標的,還是基于多水準多目標,其基本目的都是保障生命安全。

然而近十幾年來大震震害卻顯示,按現行抗震規(guī)范設計和建造的建筑物,在地震中即使沒有倒塌,并且保障了生命安全的情況下,地震還是會造成一些嚴重的直接間接經濟損失,甚至影響到了社會的發(fā)展,而且這種破壞和損失往往超出了設計者、建造者和業(yè)主原先的估計。


例如1995年日本阪神地震,震級7.2級,直接經濟損失高達1000億美元,死亡5438人,震后的重建工作花費了兩年多時間,耗資近1000億美元。

阪神大地震


另外,隨著經濟和現代化城市的發(fā)展,城市人口密度加大,城市設施復雜,地震造成的損失影響會越來越大,社會和公眾對建筑抗震性能的需求也逐漸呈現出層次化多樣化的趨勢,不再僅僅滿足于固定的設防目標要求。


基于這些原因,20世紀90年代初期美國的一些科學家和工程師首先提出了動態(tài)多目標的基于性能的建筑抗震設計理念,隨后引起了我國、日本歐洲等國家和地區(qū)同行的極大興趣,紛紛開展多方面的研討。

目前地震工程界已經公認它將是未來抗震設計的主要方向,很多國家都積極探求如何把性能設計的概念納入他們的結構設計規(guī)范中。




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