抗震设计理论发展简析

抗震设计理论发展简析

恁天娇

(重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074)

摘要：随着21世纪中国经济的蓬勃发展和人口的快速增长，地震对于人类生命和财产安全构成了日益严峻的威胁。本文对结构抗震设计理论的发展进行了简要概述，从早期的静力理论到反应谱理论，再到基于性态和韧性的抗震设计理论的进展。

关键词：结构抗震；抗震设计理论；抗震设计方法；地震易损性；历史沿革

中图分类号：TU375.4                           文献标识码：XXX

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0引言

在土木工程行业飞速发展下，对土木工程高速发展中的防灾减灾工作也变得更加的重要[1]。灾害主要包含人为灾害及自然灾害，灾害一旦发生，将对人们生活生产造成严重的影响，因此，对土木工程防灾减灾工作的重要性进行探讨是十分有必要，有关人员应该给予高度的重视。

土木工程结构的抗震设计意义重大，它旨在优化土木工程结构的抗震性能，提高其安全稳固性[2]。为实现这一目标，在具体设计过程中，设计方应采用合理的技术手段，增强结构对地震波的抵抗能力[3]。通过合理的抗震设计，可以使结构能够更好地承受地震力的影响，减轻结构的震动反应[4][5]。

1结构抗震设计理论发展

1.1抗震设计理论起源

抗震设计理论的源头可以追溯到19世纪末和20世纪初的日本静力理论。在这一阶段，由于缺乏强震记录，抗震设计主要依靠静力方法来评估结构的强度。然而，由于对地震动特性认识的不足，20世纪20年代至30年代，出现了被称为"刚柔之争"的争议现象。这一争议主要体现在如何准确评估结构在地震中的响应行为上。然而，随着时间的推移，反应谱理论应运而生，为解决这一争议提供了科学解释，并在抗震设计领域产生了深远影响。

1.2抗震设计理论发展

反应谱理论引入了地震动频谱特性对结构地震反应的影响[6]。它意识到结构的地震反应不仅取决于结构本身的特性，还与输入的地震动特性密切相关。相较于静力理论，反应谱理论能够更准确地反映地震动的特性。它通过将地震动的频谱信息融入结构分析中，实现对结构在地震作用下的动力响应的准确预测。因此，自20世纪60年代起，反应谱理论在全球范围内逐渐得到广泛应用，并成为抗震设计的重要理论基础。反应谱理论的引入为结构的地震反应研究提供了新的视角和工具，使得工程师能够更加准确地评估结构在地震中的性能和安全性。其基于对地震动频谱特性的认识，能够考虑到地震动的时域特性和频域特性，从而实现对结构反应的综合分析和评估。

然而，反应谱理论的发展受制于当时的计算机技术的局限性。随着20世纪70年代计算机技术的进步，强震观测记录的丰富以及，形成了结构抗震动力理论[7]。相较于反应谱理论，这一理论能更精确地计算结构的反应。

结构抗震动力理论要求提供结构在加速度时程下的概率意义，并考虑结构反应的全过程，同时还要考虑[8]。这一理论最初主要关注保障生命安全，但忽视了地震作用下非结构构件破坏所带来的经济损失。为了弥补这一不足，基于性态的抗震设计方法于1996年被提出，该方法主要关注结构的使用功能。

1.3抗震设计理论前沿成果

基于性态的抗震设计方法结合了反应谱理论和动力理论的进一步发展成果。该方法要求根据建筑用途、重要性和设防水准制定性能目标，以确保结构在可能发生的地震中具备预期的性态和安全度，并将地震损失控制在可接受范围内。因此，在中国、美国、日本等国家的抗震设计规范中，基于性态的抗震设计方法得到了广泛应用[9]。

然而，基于性态的抗震设计方法仅关注了结构的性能，未考虑震后结构修复和功能恢复。这在2011年日本的“3.11”地震和新西兰基督城地震后变得明显，城市不仅遭受了严重破坏，而且面临着困难的修复、高昂的费用以及严重的社会影响。为此，抗震韧性成为新的关注点。2012年，美国FEMA[10]提出了基于韧性的抗震设计理念，强调除满足性态设计要求外，还需要考虑震后结构修复和功能恢复。这一理念被认为是最先进的抗震设计理念，代表着结构抗震设计的最新发展方向。

2  结语

工程防灾减灾工作在现代社会中具有重要的意义，其中结构抗震设计是至关重要的一环。为了深入了解结构抗震设计的重要性，本文从理论的角度对其发展历程进行了简要概述。

参考文献(References)

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[2]薄景山,张毅毅,郭晓云,李琪,赵鑫龙.结构抗震设计理论与方法的沿革和比较[J].震灾防御技术,2021,16(3):566-572.

[3]Giuliani,,Francesca et al.Unpacking seismic risk in Italian historic centres: A critical overview for disaster risk reduction[J].INTERNATIONAL JOURNAL OF DISASTER RISK REDUCTION,2021,59.

[4]吕西林,周颖,陈聪.可恢复功能抗震结构新体系研究进展[J].地震工程与工程振动,2014,34(4):130-139.

[5]IAEE, 1996. Earthquake resistant regulation a word list. Tokyo: International Association for Earthquake Engineering.

[6]Bertero,R.D.et al .Performance-based seismic engineering: the need for a reliable conceptual comprehensive approach[J].EARTHQUAKE ENGINEERING & STRUCTURAL DYNAMICS,2002,31(3):627-652.

[7]曹永超，朱南海，贺小玲，等．建筑结构地震易损性研究综述及展望［Ｊ］．江西理工大学学报，2019,40(3):1-8.

[8]Angjeliu,,Grigoret al.Rapid assessment of seismic vulnerability of historic masonry structures through fragility curves approach and national database data[J].DEVELOPMENTS IN THE BUILT ENVIRONMENT,2023,14.

[9]SCAWTHORN,,C等.SECURE DATA CENTERS FROM SEISMIC DISTURBANCES[J].DATA MANAGEMENT,1985,23(2):30-33.

[10]Fatma Imene BELHEOUANE. Vulnerability Assessment of RC Buildings. [J]. Second European Conference on Earthquake Engineering and Seismology. Istanbul Aug, 2014: 25-29.

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