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            行業動態

            國家科技進步獎一等獎“基于性態的抗震設計” ——讓建筑既安全又經濟

            2017-10-07 13:00:19 點擊數:758

            基于性態抗震設計效果圖。

                   基于性態的抗震設計突破了傳統抗震設計以“保證生命安全”為主要設防目標的局限,以有效控制人員傷亡和經濟損失、保障結構使用功能為目標 
                  傳統建筑抗震設計理論通常采用保證生命安全的單一設防目標,依此思想,遇到破壞性地震時,建筑允許出現一定程度的結構破壞,但主體結構不能坍塌。但近年來大城市的地震災害對建筑結構的抗震設計理念提出了新的問題和挑戰:以保障生命安全為基本目標設計和建造的建筑物,強烈地震中基本保障了生命安全,但其造成的經濟損失卻異常巨大,主要原因是現有抗震理論難以保證地震時建筑物功能的正常運行,從而很難控制地震造成的經濟損失。
                   有沒有一種設計方法既能保證生命安全,又能將經濟損失控制在最小范圍內?中國地震局工程力學研究所原所長、中國工程院院士謝禮立領銜的團隊在一種新抗震設計理念——“基于性態的抗震設計理論”上持續攻關,取得了一系列創新科研成果和工程應用實效,榮獲2015年度國家科技進步獎一等獎。
                   基于性態的抗震設計,就是根據建筑物的重要性和用途,并考慮建筑所處場地的地震強度及能接受的地震破壞水平、建造費用和震后修復費用及投資者的經濟實力,選擇合適的結構性態的設計目標,使設計的建筑在未來地震中具備預期功能。建筑結構基于性態的抗震設計突破了傳統抗震設計以“保證生命安全”為主要設防目標的局限,以有效控制人員傷亡和經濟損失、保障結構使用功能為目標,對確保建筑結構地震安全及土木工程防震減災學科的發展有推動作用。從這方面看,基于性態的抗震設計方法比只強調保障生命安全的單一設防目標的抗震設計方法更為科學,迅速成為抗震設計領域的熱點。
                   要讓基于性態的抗震設計理念變成現實、發揮預想功效,需要解決地震設防水準、選擇合適的抗震性態目標、研究抗震性態分析方法等一系列問題。“確定多概率條件下的抗震設防水準和性態目標、搞清設計地震動的破壞作用以及減少抗震設計譜的不確定性的理論和方法、確保各種抗震性態得以實現的抗震設計方法與技術。這是實現基于性態設計的三個關鍵技術問題,也是當前世界上抗震設計中的三大難題。”謝禮立說。
                   針對上述問題,以謝禮立為核心的團隊20年來在基于性態的抗震設計理論、方法及工程應用等方面持續攻關。他介紹,團隊主要在以下三方面取得突破:
                   建立了全概率、多目標的抗震性態設防理論。發展了考慮地震危險性特征確定全概率水平設計地震的方法,提出了通過調整地震重現期確定結構重要性系數的方法,建立了既可保障生命安全又可控制經濟損失的最優設防標準決策模型,構建了全概率、多目標的抗震性態設防體系。
                    發展了基于性態的設計地震動理論和方法。首創最不利設計地震動的理論和方法,首次提出基于雙規準譜的統一設計譜理論,建立了基于能量的脈沖型近斷層地震動的定量識別方法,發展了近斷層抗震設計譜,為結構抗震實現性態要求提供了依據。
                   發展了建筑結構基于性態的抗震設計方法及技術體系。建立了以中震為基礎、考慮結構使用類別的抗震性態設計方法,發展了超高、超限工程和既有建筑加固改造抗震性態設計方法和技術,為我國建筑結構基于的性態抗震設計提供了技術支撐。
            謝禮立說,團隊的研究成果已廣泛應用于多項重大、復雜工程的抗震設計,推動了我國抗震技術及創新體系的發展。成果還在汶川地震的恢復重建中獲得了應用。
                   據介紹,研究團隊共出版專著4部,發表論文188篇,獲省部級科技進步一等獎2項,主編抗震設計標準3部,參編抗震設計標準5部。主編的我國首部基于性態的抗震設計標準《建筑結構抗震性態設計通則》,支撐并推動了《建筑結構抗震設計規范》等11部國家及行業規范的編制,被業內譽為“樣板規范”。
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