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Ni 【科技视野】让建筑既安全又经济
[ 来源: 土木建筑 ] 2016/1/18 15:45:00

  ■基于性态的抗震设计突破了传统抗震设计以“保证生命安全”为主要设防目标的局限,以有效控制人员伤亡和经济损失、保障结构使用功能为目标

  传统建筑抗震设计理论通常采用保证生命安全的单一设防目标,依此思想,遇到破坏性地震时,建筑允许出现一定程度的结构破坏,但主体结构不能坍塌。但近年来大城市的地震灾害对建筑结构的抗震设计理念提出了新的问题和挑战:以保障生命安全为基本目标设计和建造的建筑物,强烈地震中基本保障了生命安全,但其造成的经济损失却异常巨大,主要原因是现有抗震理论难以保证地震时建筑物功能的正常运行,从而很难控制地震造成的经济损失。

  有没有一种设计方法既能保证生命安全,又能将经济损失控制在最小范围内?中国地震局工程力学研究所原所长、中国工程院院士谢礼立领衔的团队在一种新抗震设计理念——“基于性态的抗震设计理论”上持续攻关,取得了一系列创新科研成果和工程应用实效,荣获2015年度国家科技进步奖一等奖。

  基于性态的抗震设计,就是根据建筑物的重要性和用途,并考虑建筑所处场地的地震强度及能接受的地震破坏水平、建造费用和震后修复费用及投资者的经济实力,选择合适的结构性态的设计目标,使设计的建筑在未来地震中具备预期功能。建筑结构基于性态的抗震设计突破了传统抗震设计以“保证生命安全”为主要设防目标的局限,以有效控制人员伤亡和经济损失、保障结构使用功能为目标,对确保建筑结构地震安全及土木工程防震减灾学科的发展有推动作用。从这方面看,基于性态的抗震设计方法比只强调保障生命安全的单一设防目标的抗震设计方法更为科学,迅速成为抗震设计领域的热点。

  要让基于性态的抗震设计理念变成现实、发挥预想功效,需要解决地震设防水准、选择合适的抗震性态目标、研究抗震性态分析方法等一系列问题。“确定多概率条件下的抗震设防水准和性态目标、搞清设计地震动的破坏作用以及减少抗震设计谱的不确定性的理论和方法、确保各种抗震性态得以实现的抗震设计方法与技术。这是实现基于性态设计的三个关键技术问题,也是当前世界上抗震设计中的三大难题。”谢礼立说。

  针对上述问题,以谢礼立为核心的团队20年来在基于性态的抗震设计理论、方法及工程应用等方面持续攻关。他介绍,团队主要在以下三方面取得突破:

  建立了全概率、多目标的抗震性态设防理论。发展了考虑地震危险性特征确定全概率水平设计地震的方法,提出了通过调整地震重现期确定结构重要性系数的方法,建立了既可保障生命安全又可控制经济损失的最优设防标准决策模型,构建了全概率、多目标的抗震性态设防体系。

  发展了基于性态的设计地震动理论和方法。首创最不利设计地震动的理论和方法,首次提出基于双规准谱的统一设计谱理论,建立了基于能量的脉冲型近断层地震动的定量识别方法,发展了近断层抗震设计谱,为结构抗震实现性态要求提供了依据。

  发展了建筑结构基于性态的抗震设计方法及技术体系。建立了以中震为基础、考虑结构使用类别的抗震性态设计方法,发展了超高、超限工程和既有建筑加固改造抗震性态设计方法和技术,为我国建筑结构基于的性态抗震设计提供了技术支撑。

  谢礼立说,团队的研究成果已广泛应用于多项重大、复杂工程的抗震设计,推动了我国抗震技术及创新体系的发展。成果还在汶川地震的恢复重建中获得了应用。

据介绍,研究团队共出版专著4部,发表论文188篇,获省部级科技进步一等奖2项,主编抗震设计标准3部,参编抗震设计标准5部。主编的我国首部基于性态的抗震设计标准《建筑结构抗震性态设计通则》,支撑并推动了《建筑结构抗震设计规范》等11部国家及行业规范的编制,被业内誉为“样板规范”。

来源:《 人民日报 》( 2016年01月18日   20 版)
  
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该文发表于 2016/1/18 15:44:00 已被 编辑 2016/1/18 15:45:00

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