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现代抗震设计理论是如何发展的四川省地震 [复制链接]

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破坏性地震引起的人员伤亡和经济损失

主要是由于地震时产生的巨大能量

使得建筑物、工程设施发生的破坏和倒塌

以及伴随的次生灾害造成的

要想最大限度地减轻地震灾害

工程建设时必须进行科学合理的抗震设防

古往今来

人类在适应自然和改造自然的过程中

不断地探索抵御地震的方法

但限于古时候的科技发展水平和实践能力

一直没有形成系统科学的抗震设防方法

经历了一个世纪的发展

随着人们对地震特性和结构理解的不断加深

结构抗震设计理论从

最初的静力阶段和反应谱阶段

发展到动力阶段

及目前的基于性态的抗震设计理论阶段

静力理论阶段20世纪10~40年代

大森房吉

静力理论是指估计地震力时,不考虑地震的动力特性和结构的动力性质(变形和阻尼),假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上,其大小相当于结构的重量乘以一个比例常数。

静力理论最初起源于日本:年大森房吉提出了地震力理论,认为地震对工程设施的破坏是由于地震产生的水平力作用在建筑物上的结果。年佐野利器提出的“家屋耐震构造论”,引人了震度法的概念,从而创立了求解地震作用的水平静力抗震理论。在20世纪20-30年代,日本存在刚性和柔性两种理论。在这期间,还提出了消震隔震减震理论、能量耗散理论和抗震设计的能量理论。

反应谱理论阶段20世纪40~60年代

乔治·豪斯纳(GeorgeW.Housner)

反应谱理论的发展是伴随着强地震动加速度观测记录的增多,以及对结构动力反应特性的研究而发展起来的。

年美国研制出第一台强地震记录仪,并于年3月长滩地震中取得了第一个强震记录,这为反应谱理论在抗震设计中的应用创造了基本条件。

40年代,比奥特(Biot)从弹性体系动力学的基本原理出发,基于振型分解的途径为建立结构抗震分析的系统性方法做了推演,从而明确提出了反应谱的概念。

50年代,豪斯纳(Housner)精选若干有代表性的强震加速度记录进行处理,采用电模拟计算机技术最早完成了一批反应谱曲线的计算,并将这些结果引人加州的抗震设计规范中应用,使得反应谱法的完整架构体系得以形成。

动力理论阶段20世纪70~80年代

随着60年代电子计算机技术和试验技术的发展,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多,这促进了结构抗震动力理论的形成。

动力法把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

基于性态的抗震设计理论阶段

在20世纪80年代末、90年代初期,美国科学家和工程师提出了基于结构性态的抗震设计理论的新概念,这是工程抗震发展史上的一个重要里程碑。

日本在继美国学者提出基于结构性态的抗震设计理论之后,年3月,日本政府宣布建筑法标准将按基于性态要求进行修订,以达到国际一体化要求,《日本建筑法规》于年正式采用了基于性态的设计概念的能力谱法。

我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上,逐渐形成了自己一套较为先进的抗震设计思路。对建筑抗震提出了“三个水准”的设防目标,即通常所说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”。

小震不坏--当遭受低于本地区地震基本烈度的多遇地震影响时,一般不受损坏或不修理可继续使用。

中震可修--当遭受相当于本地区地震基本烈度的地震影响时,可能损坏,经一般修理或不需修理仍可继续使用。

大震不倒--当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

参考资料:《现代抗震设计理论的发展过程》谢礼立,马玉宏;《浅谈我国抗震设计的实现方式和不足》张青。

来源:济震微讯

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