賈博涵

摘 要：眾所周知地震災(zāi)害一旦發(fā)生，帶來(lái)的影響將是較為嚴(yán)重的，并且其傷害范圍也會(huì)逐漸拓展，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)還是生命安全都將受到直接威脅。因此，而建筑作為人們工作及生活的必要場(chǎng)所，其抗震性能的不斷提升也就顯得至關(guān)重要。從當(dāng)前形勢(shì)來(lái)看，我國(guó)各個(gè)地區(qū)都在建筑工程中融入了應(yīng)急指揮措施，這就能在一定程度上對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行抵擋，但是循環(huán)性的資金支持卻是我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力難以達(dá)到的硬性指標(biāo)。因此，這就需要在尋求經(jīng)濟(jì)投入最少的路徑上，平衡地震損失及抗震措施之間的依存關(guān)系。

關(guān)鍵詞：建筑抗震設(shè)防；標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化；基礎(chǔ)研究

我國(guó)地質(zhì)環(huán)境本身就較為復(fù)雜，這就使得地震發(fā)生頻率普遍較高，相對(duì)的建筑抗震設(shè)防難度也就隨之增加。以此為前提，我國(guó)地震活動(dòng)一旦發(fā)生，就會(huì)伴隨較大振幅，帶來(lái)的人員傷亡也是較為嚴(yán)重的。通常情況下可以通過(guò)相關(guān)措施，減輕地震災(zāi)害帶來(lái)的不利影響，其中最為關(guān)鍵的就是優(yōu)化建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，使其整體抗震性能不斷提升，因此，這就需要將建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)與抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在提升用戶滿意度的同時(shí)，創(chuàng)建更加安定和諧的社會(huì)環(huán)境。

一、建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化模型的建立

設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的制定可以說(shuō)是一項(xiàng)極為重要的指標(biāo)性建設(shè)內(nèi)容，其中不僅包含各項(xiàng)設(shè)防參數(shù)，設(shè)防環(huán)境更是不可缺少的組成部分。但是在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中卻需要注意，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)雖然存在一定的界限范疇，但是并不是標(biāo)準(zhǔn)越高，達(dá)到的抗震效果就越好，這是因?yàn)榻ㄖこ淘谠O(shè)定抗震設(shè)防指標(biāo)時(shí)，并不是一項(xiàng)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，其涵蓋的內(nèi)容是多方面的，這就必然需要增加投資比重，通常情況下的設(shè)防有效年限在50年之內(nèi)，但是地震發(fā)生卻并不能受到人為控制，具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，也可以說(shuō)地震在不同地區(qū)的發(fā)生概率并不高，在對(duì)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行投資時(shí)，其能效發(fā)揮都是在地震發(fā)生時(shí)，其應(yīng)用價(jià)值也是在這一過(guò)程中得到細(xì)化體現(xiàn)的。

因此不難發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的投資力度過(guò)大，資金損耗問(wèn)題就會(huì)相對(duì)發(fā)生，但是設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，將難以對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行有效抵擋，不僅經(jīng)濟(jì)損失得不到有效控制，用戶生命安全更不會(huì)得到基本保障。因此，建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定需要與建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分融合，只有確保二者協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才能從整體上提升建筑抗震設(shè)防水平，最大化的避免經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡，在這一過(guò)程中應(yīng)用資金也能夠得到精準(zhǔn)控制，使其既能為建筑安全提供基礎(chǔ)保障，又能以最合理的資金投入獲得最佳收益，因此，建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的決策實(shí)際上涵蓋了較多設(shè)防參數(shù)、目標(biāo)方向也需要作出綜合衡量等等，也可以說(shuō)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化方法的核心就是以動(dòng)態(tài)為基準(zhǔn)的決策問(wèn)題。

1. 最優(yōu)模型的基本變量

設(shè)防參數(shù)是指在考慮工程抗震設(shè)防時(shí)，采用哪種物理量來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)防。目前國(guó)內(nèi)外常用的參數(shù)是烈度和地震動(dòng)參數(shù)。近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家抗震規(guī)范采用地震動(dòng)參數(shù)做為設(shè)防參數(shù)，并將烈度區(qū)劃改為地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃，采用烈度區(qū)劃的只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，可以說(shuō)，用地震動(dòng)參數(shù)取代烈度是大勢(shì)所趨。原因如下：烈度是一個(gè)比較粗糙的量，它不單純代表設(shè)防環(huán)境的強(qiáng)度，還包含著對(duì)過(guò)去建筑物的易損性的量度；烈度的確定包含了許多人為主觀因素的影響，同一地區(qū)，不同的人所確定的烈度也會(huì)差別很大；烈度一般是不以連續(xù)量的形式表示的，與地震動(dòng)的關(guān)系跳躍性很大。此外，將烈度轉(zhuǎn)換成抗震設(shè)計(jì)的地震動(dòng)參數(shù)是比較復(fù)雜的，統(tǒng)計(jì)離散程度也很大。

2. 最優(yōu)模型的目標(biāo)函數(shù)

最優(yōu)模型是要在所有可能的方案中找出最滿意的方案，在抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)決策模型中，目標(biāo)函數(shù)應(yīng)當(dāng)最大限度地反映設(shè)防原則和設(shè)防目標(biāo)的要求，即：期望的總損失最??；工程造價(jià)最??；抗震設(shè)防后的長(zhǎng)遠(yuǎn)效益最大。但是，要想減少地震災(zāi)害損失，就需要對(duì)結(jié)構(gòu)和工程進(jìn)行抗震設(shè)防來(lái)提高其抗震能力，如增加構(gòu)造措施、加大構(gòu)件截面等，這勢(shì)必就提高了工程結(jié)構(gòu)的原有造價(jià)，增加了抗震設(shè)防的投入，因此，僅使?jié)撛趽p失最小或僅使工程造價(jià)增量最小作為決策模型的目標(biāo)函數(shù)是不合理的。本文研究的最優(yōu)模型的合理的目標(biāo)函數(shù)是指按照某一設(shè)防加速度建造的工程結(jié)構(gòu)的抗震投入與該結(jié)構(gòu)在不同地震作用下的期望損失之和為最小，才能在地震作用下的損失和抗震投入之間取得最佳平衡，從而確定合理的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

3. 最優(yōu)模型的約束條件

根據(jù)上節(jié)確定的最優(yōu)模型是在經(jīng)濟(jì)上確立的損失與投入之間的最佳的平衡，但在實(shí)際的工程中，必須要考慮到下面的因素即地震后的人員死亡人數(shù)不能超過(guò)社會(huì)的可接受水平。 地震所特有的瞬時(shí)突發(fā)性和發(fā)震的復(fù)雜性使地震時(shí)不可避免地會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和重大的人員傷亡。在抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的研究中，人員死亡率是評(píng)價(jià)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法回避卻又難以解決的問(wèn)題。最優(yōu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)當(dāng)是追求最小的死亡率，而是應(yīng)當(dāng)控制人員死亡率在社會(huì)可接受的水平之內(nèi)。

二、地震危險(xiǎn)性分析

所謂地震危險(xiǎn)性是指一定地區(qū)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生破壞性地震的危險(xiǎn)程度，即是指某一場(chǎng)地在一定時(shí)期內(nèi)可能遭受的地震作用的大小和頻次，一般是用地震烈度或地震動(dòng)參數(shù)來(lái)表示。地震危險(xiǎn)性是對(duì)地震這種自然事件本身的描述，它刻畫(huà)了與地震有關(guān)的危險(xiǎn)自然現(xiàn)象的潛在可能。它是造成地震災(zāi)害的原因，提供了可能造成損失的外力。目前進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析常將地震地質(zhì)和地震的基本資料進(jìn)行綜合研究，估計(jì)可能發(fā)生地震的強(qiáng)度、頻度和烈度等。與地震危險(xiǎn)性有關(guān)的因素，有該地區(qū)的地質(zhì)塊體的穩(wěn)定性，與地震活動(dòng)有關(guān)的活動(dòng)斷裂帶分布及活動(dòng)情況，以及外區(qū)大地震對(duì)本區(qū)的最大影響烈度。

現(xiàn)在國(guó)際用于評(píng)定地震危險(xiǎn)性的時(shí)間范圍多采用 50 年或 100年。地震危險(xiǎn)性的研究與評(píng)定是進(jìn)行地震烈度區(qū)劃的主要依據(jù)，其實(shí)質(zhì)是對(duì)一個(gè)地區(qū)作長(zhǎng)期的地震預(yù)報(bào)。地震危險(xiǎn)性分析即為對(duì)未來(lái)某個(gè)地區(qū)中將要遭受地震烈度的大小或不同地震動(dòng)水平的地震的概率進(jìn)行預(yù)測(cè)估計(jì)的工作。地震危險(xiǎn)性分析是進(jìn)行建筑物地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的基礎(chǔ)之一，因?yàn)橥瑯又匾灶悇e的建筑物采取相同的抗震措施，當(dāng)位于不同地震危險(xiǎn)性地區(qū)時(shí)，其抗震能力的差別會(huì)很大，其面臨的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)有很大差別。一般地，工程抗震包括地震危險(xiǎn)性分析、結(jié)構(gòu)抗震和制定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)三部分工作。

地震危險(xiǎn)性分析是編制地震區(qū)劃圖的基礎(chǔ)，而地震區(qū)劃圖是表示未來(lái)一定市區(qū)內(nèi)不同地點(diǎn)的地震危險(xiǎn)性程度（地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度、參數(shù)等）的圖件，也是抗震設(shè)防的主要依據(jù)。此外，在研究一個(gè)地區(qū)未來(lái)可能遭受的地震損失時(shí)，也需要使用本地區(qū)的地震危險(xiǎn)性資料來(lái)確定假想地震，進(jìn)而估計(jì)地震的損失，因此地震危險(xiǎn)性分析也是研究地震損失的基礎(chǔ)。在以“工程抗震投入與地震作用下的期望損失之和最小”為目標(biāo)函數(shù)來(lái)制定工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要地震危險(xiǎn)性分析的結(jié)果——不同地震動(dòng)水平（如地震動(dòng)的峰值加速度）的發(fā)生概率，還要估計(jì)該地震動(dòng)水平下的損失。因此地震危險(xiǎn)性分析更是制定抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

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