從今天開始我們將開啟繼
專輯類文章“筑解”之后，
專輯類文章“解說”隆重登場，
“解說”專輯
將邀請我司規(guī)范、標準編修專家
進行技術解說，談談那些專業(yè)事兒！
本次“解說”就《建筑抗震設計規(guī)范》、《建筑抗震鑒定標準》等抗震防災技術標準的若干熱點技術問題，由規(guī)范（標準）的主要編修人員：我公司建研設計院羅開海研究員、毋劍平研究員進行詳細的技術解讀。
抗震規(guī)范的總綱，你理解正確嗎？
1、抗震規(guī)范的總綱？那是個什么鬼？
所謂的抗震規(guī)范總綱，就是《建筑抗震設計規(guī)范》所秉承的抗震設防思想，是貫穿抗震規(guī)范始終的技術靈魂和理論鏈條，它解決和回答的是建筑抗震防災的一些根本性問題，比如，為什么要進行抗震設防？進行什么樣的抗震設防？如何進行抗震設防等等。
具體來說，我國抗震規(guī)范的總綱，就是通常所謂的“三水準兩階段”！
2、它們在哪兒？
2.1 ?三水準設防
三水準設防是我國89規(guī)范以來一直秉承的基本設防目標，均在規(guī)范的第1條（1.0.1條）進行規(guī)定，明確了抗震設防的基本思想和基本原則，即通常所說的“小震不壞、中震可修、大震不倒”
2.2??兩階段設計
兩階段設計，是我國規(guī)范貫徹落實“三水準目標”的具體技術手段，其方法和步驟是：
第一階段設計：
第一步：采用第一水準烈度的地震動參數，先計算出結構在彈性狀態(tài)下的地震作用效應，與風、重力等荷載效應組合，并引入承載力抗震調整系數，進行構件截面設計，從而滿足第一水準的強度要求；
第二步：是采用同一地震動參數計算出結構的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值；同時采取相應的抗震構造措施，保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準的變形要求。
第二階段設計：
采用第三水準烈度的地震動參數，計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))的彈塑性層間位移角，使之小于《抗震規(guī)范》限值；并結合采取必要的抗震構造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。
《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010在第3.6.1條和第3.6.2條分別對第一階段和第二階段設計進行了具體的技術規(guī)定：
3 、 三水準設防目標的由來及涵義
我國的《工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范》（試行）TJ11-74（以下簡稱74規(guī)范）和《工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范》TJ11-78（以下簡稱78規(guī)范）曾明確規(guī)定，“建筑物遭遇到相當于設計烈度的地震影響時，建筑物允許有一定的損壞，不加修理或稍加修理仍能繼續(xù)使用”。這一標準表明，當地震發(fā)生時，建筑物并不是完整無損，而是允許有一定程度的損壞，特別是考慮到強烈地震不是經常發(fā)生的，因此遭受強烈地震后，只要不使建筑物受到嚴重破壞或倒塌，經一般修理可繼續(xù)使用，基本上可達到抗震的目的。
但是，在74規(guī)范頒布之后的第二年，即1975年，在我國重工業(yè)區(qū)的遼寧海城發(fā)生7.3級大地震，1976年又在人口稠密的唐山地區(qū)發(fā)生了7.8級大地震。這兩次大地震的震中烈度都比預估（基本烈度）的高，特別是唐山大地震竟比預估高出5度。基于這種基本烈度地震具有很大不確定性的事實，89規(guī)范在修訂過程提出要對78規(guī)范的設防標準進行適當的調整，顯然是非常必要的。
另一方面，在89規(guī)范修訂的同期，即上世紀70年后期至80年代中期，國際上關于建筑抗震設防思想出現了一些新的趨勢，其中最具代表性的當屬美國應用技術委員會（Applied Technology Council, ATC）研究報告ATC 3-06。在總結1971年San Fernando地震經驗教訓，回顧、反思1976年以前UBC等規(guī)范抗震設計方法的基礎上，ATC 3-06第一次嘗試性地對結構抗震設計的風險水準進行了量化，同時，還明確提出了建筑的三級性能標準：1）允許建筑抵抗較低水準的地震動而不破壞，2)在中等水平地震動作用下主體結構不會破壞，但非結構構件會有一些破壞，3）在強烈地震作用下，建筑不會倒塌，確保生命安全。另外，對某些重要設備，特別是應急狀態(tài)下對公眾的安全和生命起主要作用的設備，在地震時和地震后要保持正常運行。
基于上述趨勢，89規(guī)范結合我國的經濟能力，在78規(guī)范的基礎上對抗震設防標準做了如下一些規(guī)定：
（一）保持78規(guī)范的基本目標，即在遭受本地區(qū)規(guī)定的基本烈度地震影響時，建筑（包括結構和非結構部分）可能有損壞，但不致危及人民生命和生產設備的安全，不需修理或稍加修理即可恢復使用；
（二）根據基于概率設計要求，要求常遇地震下結構保持彈性，即在遭受較常遇到的、低于本地區(qū)規(guī)定的基本烈度的地震影響時，建筑不損壞；
（三）基本烈度地震的不確定性，要求罕遇地震下結構不倒塌，即在遭受預估的、高于基本烈度的地震影響時，建筑不致倒塌或發(fā)生危及人民生命財產的嚴重破壞。
上述三點規(guī)定可概述為“小震不壞，中震可修、大震不倒”這樣一句話,即89規(guī)范以來，我國建設工程界秉承的抗震設防思想。
按照上述抗震設防思想，從結構受力角度看，當建筑遭遇第一水準烈度地震(小震)時，結構應處于彈性工作狀態(tài)，可以采用彈性體系動力理論進行結構和地震反應分析，滿足強度要求構件應力完全與按彈性反應譜理論分析的計算結果相一致；當建筑遭遇第二水準烈度地震(中震)時，結構越過屈服極限，進入非彈性變形階段，但結構的彈塑性變形被控制在某一限度內，震后殘留的永久變形不大；當建筑遭遇第三水準烈度地震(大震)時，建筑物雖然破壞比較嚴重，但整個結構的非彈性變形仍受到控制，與結構倒塌的臨界變形尚有一段距離，從而保障了建筑內部人員的安全。如圖1所示為三水準下鋼筋混凝土框架結構的破壞程度與層間位移角的大致對應關系。?
4 、關于三水準兩階段理解的常見錯誤：“小震不壞”＝“小震彈性”
當前，在工程實踐中比較常見的一個錯誤現象，就是相當一部分工程技術人員，想當然的將“小震不壞”與“小震彈性”等同，認為所有的建筑結構構件在小震作用下都應該保持彈性狀態(tài)，否則，就是違反了“小震彈性”的要求。
其實，從規(guī)范的具體規(guī)定（1.0.1條、3.6.1條）可以看出：
（1）?小震不壞是設防目標，小震彈性是實現“小震不壞”的技術手段，二者不能等同。
（2）?小震彈性中的“彈性”是偽彈性，是假定的！
規(guī)范3.6.1條的規(guī)定“此時，可假定結構與構件處于彈性工作狀態(tài)”，已經表明，這種彈性只是一種假定，并非真實！規(guī)范在彈性假定的基礎上，尚有若干基于宏觀經驗和概念設計的調整措施，比如連梁剛度折減、框支轉換構件的地震內力放大等等。?
延伸閱讀
[1] ?羅開海 建筑抗震設防思想發(fā)展動態(tài)及展望[J]. 工程抗震與加固改造，2017.10,Vol39(S):99~105
[2] ?羅開海，毋劍平. 建筑工程常用抗震規(guī)范應用詳解[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.11.
本文作者
羅開海
研究員，工學博士，碩士生導師
國家一級注冊結構工程師
我國結構與抗震知名專家
毋劍平
研究員
國家一級注冊結構工程師
一級注冊建筑師
轉 自：
?CECS抗震專業(yè)委員會
