【摘要】本文通過介紹我國抗震設(shè)計規(guī)范中對于設(shè)防目標(biāo)，地震作用以及結(jié)構(gòu)抗震驗算的介紹及其與日本及印尼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范中各條目的對比，比較了三者在設(shè)計規(guī)范中的異同點，提出了我國結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的優(yōu)勢及劣勢并提出了可能的改進方向及方案。

【關(guān)鍵詞】抗震；設(shè)計；比較

1、概述

抗震設(shè)計一直以來均為現(xiàn)代建筑設(shè)計中較為重要的一個方向。特別是我國在經(jīng)歷過數(shù)次破壞性極強的震災(zāi)后，多次更新抗震設(shè)計規(guī)范并對抗震設(shè)計不斷提出更高的要求，大地震在對我國造成巨大經(jīng)濟損失及人員傷亡的同時，也為我國抗震設(shè)計積累了豐富的經(jīng)驗。相比于我國抗震設(shè)計，其他各國的抗震設(shè)計及抗震設(shè)計規(guī)范均有其獨到及可借鑒的領(lǐng)域。以下從各國抗震規(guī)范出發(fā)，比較各國抗震設(shè)計的異同點并對中國抗震設(shè)計規(guī)范提出可能的改進方向及方案。

2、我國抗震設(shè)計

2.1設(shè)防目標(biāo)

中國政府在GB5001-2010國家規(guī)范中向各設(shè)計單位明確提出了具有三個水準的抗震設(shè)防目標(biāo)，即小震不壞，中震可修，大震不倒。其中小震定義為在五十年內(nèi)超越概率為63.2%的多遇地震，中震在五十年內(nèi)超越概率為10%的設(shè)防地震，大震的定義為在五十年內(nèi)超越概率為2%的罕見地震。規(guī)范既要求建筑設(shè)計的經(jīng)濟合理，也要求建筑在多遇地震或設(shè)防地震中達到正常使用或可修復(fù)的基本要求?！?】

2.2地震作用

2.2.1特征周期

地震周期是地震設(shè)計反應(yīng)譜中的重要參數(shù)，在設(shè)計及計算中以字母TG表示。我國規(guī)范中特征周期與設(shè)計地震的分組以及場地的分類有關(guān)。我國規(guī)范中特征周期的取值如表一所示。

2.2.2地震影響系數(shù)

地震影響系數(shù)作為地震作用計算的直接依據(jù)，為地震設(shè)計中最為重要的參數(shù)之一。我國抗震規(guī)范中地震影響系數(shù)曲線如圖一所示。

我國的地震影響系數(shù)曲線由直線上升段，水平段，曲線下降段以及直線下降段組成。其中各階段對應(yīng)計算公式如圖所示，各階段間節(jié)點對應(yīng)周期分別為0.1（s），TG （s），5TG（s），6s。

2.3結(jié)構(gòu)抗震驗算

根據(jù)GB5001-2010國家規(guī)范，我國抗震結(jié)構(gòu)承載力驗算應(yīng)按下式進行。

S≤R/γRE

S = γGSGE + γEhSEhk + γEvSEvk + ψwγwSwk

S：結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值

R：為結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值

γRE：抗震調(diào)整系數(shù)

γG，γEh，γEv，γw：重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用和風(fēng)荷載分項系數(shù)

SGE，SEh，SEvk ，Swk：重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用和風(fēng)荷載標(biāo)準值

由規(guī)范可知，我國采用安全分項系數(shù)的方法對抗震承載力進行驗算。

3、國內(nèi)外抗震設(shè)計比較

3.1中日抗震設(shè)計比較

3.1.1設(shè)防目標(biāo)

不同于中國三標(biāo)準的設(shè)防目標(biāo)“小震不壞，中震可修，大震不倒”，日本的設(shè)防目標(biāo)僅分兩個標(biāo)準，即“中震不壞，大震不倒”【2】。但是日本在抗震設(shè)計中對“中震”及“大震”的定義與中國的“中震”及“大震”不盡相同。其中我國小震、中震、大震是指地震相對強弱的三個水準，均以概率統(tǒng)計為基礎(chǔ)，而日本的中震、大震指地震相對強弱的兩個水準，以地震重現(xiàn)期給定。以下為中國與日本的抗震設(shè)防目標(biāo)對比。我國小震定義為某地區(qū)50 年內(nèi)超越概率為63%的地震， 也稱為多遇地震；中震定義為某地區(qū)50 年內(nèi)超越概率為10%的地震， 為設(shè)防地震作用；大震定義為某地區(qū)50 年內(nèi)超越概率為2% ～ 3%的地震， 也稱為罕遇地震。而日本對于中震的定義為建筑物使用期間及可能發(fā)生數(shù)回的地震；大震的定義為建筑物使用期間發(fā)生概率極小的強地震。顯然日本對中震的定義較中國小震烈度為大。

3.1.2抗震設(shè)計方法

對于中國及日本在抗震設(shè)計方法方面的比較，我國對于抗震的一般設(shè)計基于“小震不倒”，而規(guī)范中對于第二個標(biāo)準的“中震”定義較為模糊僅定義構(gòu)造配筋來滿足“可修”的標(biāo)準。在罕遇地震下我國規(guī)范僅控制撓度變形條件。日本規(guī)范對鉸接部位構(gòu)件設(shè)計直接在第二標(biāo)準“中震”下進行，而對非鉸接部位構(gòu)件設(shè)計在“大震”下進行。

中日兩國抗震設(shè)計方法對比如下。

我國對抗震的設(shè)計方法由兩階段組成。第一階段， 在多遇地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合驗算構(gòu)件截面抗震承載力， 以及在多遇地震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈性變形。第二階段， 在罕遇地震作用下進行結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算， 校核有無薄弱層。

日本對抗震的設(shè)計方法由兩次設(shè)計組織。一次設(shè)計， 校核應(yīng)力， 要求結(jié)構(gòu)在第一水準地震作用下的應(yīng)力值小于容許應(yīng)力。二次設(shè)計， 校核變形， 即結(jié)構(gòu)在第二水準地震作用下的變形，要求保證框架屈服部位的塑性變形能力， 防止剪切及連接失效引起的脆性破壞， 確?？蚣苷w強度與變形能力。

由此可見，在抗震設(shè)計方法方面日本對于地震作用的規(guī)定取值與中國相比偏大?！?】

3.2中國與印尼抗震設(shè)計比較

印尼抗震設(shè)計采用《Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Structur Bangunan Gedung》SNI 03 -1726 - 2002國家規(guī)范，主要包括設(shè)防標(biāo)準，地震作用計算以及抗震驗算等?！?】

3.2.1設(shè)防標(biāo)準

與我國抗震設(shè)計規(guī)范不同的是，印尼設(shè)防標(biāo)準僅分為一個標(biāo)準，即在發(fā)生50年超越概率為10%的地震時結(jié)構(gòu)能夠保持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而不至破壞，能夠保證國民的人身及基本財產(chǎn)安全。這與我國“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三標(biāo)準設(shè)防差距較大，因此我國的設(shè)防標(biāo)準更為安全合理。

3.2.2地震作用計算

對于特征周期的取值Tg，印尼的規(guī)范中主要將其對應(yīng)不同的場地（硬土場地、中硬土場地、軟土場地）將特征周期取值為0.5s，0.7s及1.0s。相對于中國規(guī)范中加入對設(shè)計地震的分組，印尼規(guī)范中對于場地周期的取值規(guī)定較為簡潔但精確度較低。

相比于中國規(guī)范規(guī)定的地震影響系數(shù)曲線，印尼規(guī)范的規(guī)定缺少了最后的直線下降段，因此其覆蓋范圍相比中國規(guī)范為少。

3.2.3承載力驗算

根據(jù)印尼國家規(guī)范SNI 03 - 1726 - 2002 規(guī)定，構(gòu)件抗震承載力由下式進行：

Qu≤Ru

Qu =γDDn +γLLn +γzEn

Ru=φRn

Qu：結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值

Ru：結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值

Rn：結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力名義值

φ：承載力折減系數(shù)

γD，γL，γE：恒載、活載和地震作用的分項系數(shù)

Dn ，Ln，En：恒載、活載和地震作用的名義值【5】

與我國規(guī)范相比，兩者均采用了分項系數(shù)的概念計算承載力，但我國增加了一個調(diào)整系數(shù)，相比于印尼的規(guī)范更為安全。

結(jié)論：

各國的建筑抗震規(guī)范都是隨著科學(xué)技術(shù)的進步和歷次地震震害經(jīng)驗的總結(jié)而發(fā)展起來的。不同國家在具有不同政治、經(jīng)濟以及地理條件的情況下各自發(fā)展出了適合本國抗震設(shè)計的規(guī)范，但其設(shè)計的目的及理念均為一致的，即利用最少的經(jīng)濟條件發(fā)揮最大的抗震效益。希望我國能夠在總結(jié)好自身震災(zāi)經(jīng)驗的同時，也能借鑒他國的抗震設(shè)計規(guī)范或抗震設(shè)計理念，不斷完善我國的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

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作者簡介：

朱正卿（2000.03.02），男，河北人，民族：漢 職稱：無，學(xué)歷：高中在讀。研究方向：無。