抗震概念设计刍论.pdf

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1、第1期中国地震局工程力学研究所2014届博士论文摘要(Ⅱ)47抗震概念设计刍论赵真(中国地震局工程力学研究所，哈尔滨150080)中图分类号：TU352．11；文献标识码：A；doi：10．3969／j．issn．0235—4975．2015．05．013强烈地震给人类造成无数惨重的灾难。尤其是20世纪以来，全世界范围内的大地震造成的巨大财产损失和人员伤亡触目惊心，严重危及社会的和谐与可持续发展。这些重大的地震灾害不断挑战着人类对地震灾害的认知与防御能力。大量研究表明，造成人员伤亡和经济损失的主要原因无不与房屋建筑，基

2、础设施以及地球上的其他各类土木工程缺乏抗震能力密切相关，甚至可以说抗震不合格的土木工程是造成地震灾害的首要元凶。与地震灾害长期斗争的历史使人们深刻认识到，要真正地减轻地震灾害，使人类免遭地震威胁，唯有把我们赖以生存和工作的土木建筑环境建造得更加抗震。为达此目的，世界上凡遭受地震侵袭的国家和地区无一不编制用以抗御地震作用的各种土木工程的抗震设计规范。抗震设计规范通常包含具有理性依据的定量的计算或验算内容，以及凭借长期累积的工程抗震经验制定的所谓概念设计内容。长期以来，在工程界、特别在学术界会更多地重视基于理性分析的计算内

3、容，而对概念设计及其思想往往会认为是基于定性的经验，具有一定的模糊性和不确定性，主要是靠拍脑袋得来的，很难创新与发展。然而，经作者研究发现，抗震概念设计在结构抗震设计活动中起着举足轻重的作用，是建筑抗震设计规范的重要组成部分，是决定建筑结构抗震性能的根本因素。抗震概念设计有着极其丰富的内涵。作者认为概念设计可以分为两大类，一类就是工程上传统使用的概念设计，主要是根据工程震害的教训与经验等所形成的具体的设计概念，包括设计技术以及涉及建筑和结构总体布置并确定细部构造的内容。本文将这种概念设计称为传统的抗震概念设计，或者“狭

4、义的抗震概念设计”。除此之外，作者发现在抗震设计规范中还存在另一类更重要的概念和概念设计，即基于理性思考和分析概括出来的以期能实现抗震设计总目标、总要求的概念设计，或者相对于从工程经验中总结出来的概念和概念设计，这一类概念设计可称之为出自理性分析或人为设计出来的概念和概念设计，即“设计的概念”，称之为“广义的抗震概念设计”，诸如“小震不坏、中震可修、大震不倒”，“抗震设防分类”，“学校和医院应比一般建筑要有更高的抗震要求”等等均属此列。本文系统地研究了抗震概念设计的发生、发展和最终形成过程，阐述了抗震概念设计在抗震设计

5、中的无可替代的重要作用，研究了抗震概念设计的内涵和一般规律，并从工程与工程力学角度、运用哲学观点，探索了结构抗震概念设计的分类和理性基础。研究的主要内容和成果如下：(1)揭示了抗震概念设计的普遍性和重要性。限于人们对地震科学认知的局限性，以及工程地震破坏包含极强的非线性、地震作用与结构性能极大的不确定性以及极其复杂的因果关系，为了确保抗震设计的有效性，这就要求设计者具有更全面、更系统的抗震概念设计思想。然而，目前针对结构抗震概念设计的专门研究尚不多，发展迟缓。本文的研究会有利于48国际地震动态推进结构抗震概念设计的发展

6、与应用。(2)针对传统的(狭义的)抗震概念设计进行梳理、分析、讨论和研究，结合我国、美国和欧洲现行规范中的概念设计内容，对狭义抗震概念设计给出了更准确的定义，即指工程专业人员根据工程结构的地震破坏现象和工程经验等所形成的符合专业基础理论和常识的基本设计原则和设计思想，对所要设计的建筑和结构进行总体布置并确定细部构造的过程。研究其内在的规律，总结了它的主要特点，即经验性、客观性、包容性、可更新性和地区性。对狭义概念设计的内容进行了科学分类，使狭义概念设计层次更加清晰。(3)针对不同结构形式的震害破坏特点，分析并揭示了基于

7、震害教训和工程经验的狭义抗震概念设计思想及其理性基础。运用辩证唯物主义方法，通过简单的力学原理分析，进一步探索了传统(狭义)的抗震概念设计思想发展和形成的一般规律，即内外结合、刚柔相济、强弱分明、权衡利弊和有备无患。(4)提出了“广义抗震概念设计”的思想，研究了它的定义和特点。广义抗震概念设计是根据抗震设计总体目标，经过认真和反复的理性思考和推论，且又能获得业内同行共识的抗震设计理念。它具有主观性、抽象性和模糊性、指导性和标志性的特点。从抗震设防分类和设防目标对“广义抗震概念设计”进行了分类。并对比分析了我国以及美国、

8、欧洲规范中关于广义抗震概念设计思想的发展和异同点，提出抗震概念设计思想，尤其是“广义抗震概念设计”的理念是反映抗震设计规范本质的核心内容，也是推动和指导抗震设计规范发展的根本动力。为今后发展更合理、更加有效的广义概念设计思想，为不断提升抗震设计规范的水平提供了新的途径。关键词抗震概念设计；狭义抗震概念设计；广义抗震概念设计；概念设