抗震概念設(shè)計(jì)芻論

趙 真

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

抗震概念設(shè)計(jì)芻論

趙 真

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

強(qiáng)烈地震給人類(lèi)造成無(wú)數(shù)慘重的災(zāi)難。尤其是20世紀(jì)以來(lái)，全世界范圍內(nèi)的大地震造成的巨大財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡觸目驚心，嚴(yán)重危及社會(huì)的和諧與可持續(xù)發(fā)展。這些重大的地震災(zāi)害不斷挑戰(zhàn)著人類(lèi)對(duì)地震災(zāi)害的認(rèn)知與防御能力。大量研究表明，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的主要原因無(wú)不與房屋建筑，基礎(chǔ)設(shè)施以及地球上的其他各類(lèi)土木工程缺乏抗震能力密切相關(guān)，甚至可以說(shuō)抗震不合格的土木工程是造成地震災(zāi)害的首要元兇。與地震災(zāi)害長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的歷史使人們深刻認(rèn)識(shí)到，要真正地減輕地震災(zāi)害，使人類(lèi)免遭地震威脅，唯有把我們賴以生存和工作的土木建筑環(huán)境建造得更加抗震。為達(dá)此目的，世界上凡遭受地震侵襲的國(guó)家和地區(qū)無(wú)一不編制用以抗御地震作用的各種土木工程的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。

抗震設(shè)計(jì)規(guī)范通常包含具有理性依據(jù)的定量的計(jì)算或驗(yàn)算內(nèi)容，以及憑借長(zhǎng)期累積的工程抗震經(jīng)驗(yàn)制定的所謂概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。長(zhǎng)期以來(lái)，在工程界、特別在學(xué)術(shù)界會(huì)更多地重視基于理性分析的計(jì)算內(nèi)容，而對(duì)概念設(shè)計(jì)及其思想往往會(huì)認(rèn)為是基于定性的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的模糊性和不確定性，主要是靠拍腦袋得來(lái)的，很難創(chuàng)新與發(fā)展。然而，經(jīng)作者研究發(fā)現(xiàn)，抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)活動(dòng)中起著舉足輕重的作用，是建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的重要組成部分，是決定建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的根本因素。

抗震概念設(shè)計(jì)有著極其豐富的內(nèi)涵。作者認(rèn)為概念設(shè)計(jì)可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)就是工程上傳統(tǒng)使用的概念設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)工程震害的教訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)等所形成的具體的設(shè)計(jì)概念，包括設(shè)計(jì)技術(shù)以及涉及建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的內(nèi)容。本文將這種概念設(shè)計(jì)稱(chēng)為傳統(tǒng)的抗震概念設(shè)計(jì)，或者“狹義的抗震概念設(shè)計(jì)”。除此之外，作者發(fā)現(xiàn)在抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中還存在另一類(lèi)更重要的概念和概念設(shè)計(jì)，即基于理性思考和分析概括出來(lái)的以期能實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)總目標(biāo)、總要求的概念設(shè)計(jì)，或者相對(duì)于從工程經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的概念和概念設(shè)計(jì)，這一類(lèi)概念設(shè)計(jì)可稱(chēng)之為出自理性分析或人為設(shè)計(jì)出來(lái)的概念和概念設(shè)計(jì)，即“設(shè)計(jì)的概念”，稱(chēng)之為“廣義的抗震概念設(shè)計(jì)”，諸如“小震不壞、中震可修、大震不倒”，“抗震設(shè)防分類(lèi)”，“學(xué)校和醫(yī)院應(yīng)比一般建筑要有更高的抗震要求”等等均屬此列。

本文系統(tǒng)地研究了抗震概念設(shè)計(jì)的發(fā)生、發(fā)展和最終形成過(guò)程，闡述了抗震概念設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中的無(wú)可替代的重要作用，研究了抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和一般規(guī)律，并從工程與工程力學(xué)角度、運(yùn)用哲學(xué)觀點(diǎn)，探索了結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的分類(lèi)和理性基礎(chǔ)。研究的主要內(nèi)容和成果如下：

（1）揭示了抗震概念設(shè)計(jì)的普遍性和重要性。限于人們對(duì)地震科學(xué)認(rèn)知的局限性，以及工程地震破壞包含極強(qiáng)的非線性、地震作用與結(jié)構(gòu)性能極大的不確定性以及極其復(fù)雜的因果關(guān)系，為了確保抗震設(shè)計(jì)的有效性，這就要求設(shè)計(jì)者具有更全面、更系統(tǒng)的抗震概念設(shè)計(jì)思想。然而，目前針對(duì)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的專(zhuān)門(mén)研究尚不多，發(fā)展遲緩。本文的研究會(huì)有利于

推進(jìn)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的發(fā)展與應(yīng)用。

（2）針對(duì)傳統(tǒng)的（狹義的）抗震概念設(shè)計(jì)進(jìn)行梳理、分析、討論和研究，結(jié)合我國(guó)、美國(guó)和歐洲現(xiàn)行規(guī)范中的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)狹義抗震概念設(shè)計(jì)給出了更準(zhǔn)確的定義，即指工程專(zhuān)業(yè)人員根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的地震破壞現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的符合專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論和常識(shí)的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，對(duì)所要設(shè)計(jì)的建筑和結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。研究其內(nèi)在的規(guī)律，總結(jié)了它的主要特點(diǎn)，即經(jīng)驗(yàn)性、客觀性、包容性、可更新性和地區(qū)性。對(duì)狹義概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了科學(xué)分類(lèi)，使狹義概念設(shè)計(jì)層次更加清晰。

（3）針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的震害破壞特點(diǎn)，分析并揭示了基于震害教訓(xùn)和工程經(jīng)驗(yàn)的狹義抗震概念設(shè)計(jì)思想及其理性基礎(chǔ)。運(yùn)用辯證唯物主義方法，通過(guò)簡(jiǎn)單的力學(xué)原理分析，進(jìn)一步探索了傳統(tǒng)（狹義）的抗震概念設(shè)計(jì)思想發(fā)展和形成的一般規(guī)律，即內(nèi)外結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)、強(qiáng)弱分明、權(quán)衡利弊和有備無(wú)患。

（4）提出了“廣義抗震概念設(shè)計(jì)”的思想，研究了它的定義和特點(diǎn)。廣義抗震概念設(shè)計(jì)是根據(jù)抗震設(shè)計(jì)總體目標(biāo)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真和反復(fù)的理性思考和推論，且又能獲得業(yè)內(nèi)同行共識(shí)的抗震設(shè)計(jì)理念。它具有主觀性、抽象性和模糊性、指導(dǎo)性和標(biāo)志性的特點(diǎn)。從抗震設(shè)防分類(lèi)和設(shè)防目標(biāo)對(duì)“廣義抗震概念設(shè)計(jì)”進(jìn)行了分類(lèi)。并對(duì)比分析了我國(guó)以及美國(guó)、歐洲規(guī)范中關(guān)于廣義抗震概念設(shè)計(jì)思想的發(fā)展和異同點(diǎn)，提出抗震概念設(shè)計(jì)思想，尤其是“廣義抗震概念設(shè)計(jì)”的理念是反映抗震設(shè)計(jì)規(guī)范本質(zhì)的核心內(nèi)容，也是推動(dòng)和指導(dǎo)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的根本動(dòng)力。為今后發(fā)展更合理、更加有效的廣義概念設(shè)計(jì)思想，為不斷提升抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的水平提供了新的途徑。

關(guān)鍵詞抗震概念設(shè)計(jì)；狹義抗震概念設(shè)計(jì)；廣義抗震概念設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)思想；抗震設(shè)計(jì)規(guī)范；概念設(shè)計(jì)發(fā)展規(guī)律

（作者電子信箱，趙真：36892742@qq.com）

中圖分類(lèi)號(hào)：TU352.11；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.05.013