以下文章來(lái)源于工程抗震與防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究中心 ，作者尼羅漁夫

 編者按

    2021年4月9日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)發(fā)布了******標(biāo)準(zhǔn)《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》，編號(hào)為GB55002-2021，自2021年1月1日起實(shí)施。本規(guī)范為強(qiáng)制性工程建設(shè)規(guī)范，全部條文必須嚴(yán)格執(zhí)行?，F(xiàn)行工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的強(qiáng)制性條文同時(shí)廢止，現(xiàn)行工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定與本規(guī)范不一致的，以本規(guī)范的規(guī)定為準(zhǔn)。

    為配合《抗震通用規(guī)范》的發(fā)布與實(shí)施工作，本公號(hào)將陸續(xù)推送《抗震通用規(guī)范》的相關(guān)資訊，敬請(qǐng)關(guān)注。

本期推送：《規(guī)范》第2.1節(jié)解讀：防御目標(biāo)與概率水準(zhǔn)。

本期看點(diǎn)：三水準(zhǔn)設(shè)防之前世、今生與未來(lái)

2.1.1  抗震設(shè)防的各類建筑與市政工程，其抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定：

      1  當(dāng)遭遇低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，各類工程的主體結(jié)構(gòu)和市政管網(wǎng)系統(tǒng)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。

      2  當(dāng)遭遇相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，各類工程中的建筑物、構(gòu)筑物、橋梁結(jié)構(gòu)、地下工程結(jié)構(gòu)等可能發(fā)生損傷，但經(jīng)一般性修理可繼續(xù)使用；市政管網(wǎng)的損壞應(yīng)控制在局部范圍內(nèi)，不應(yīng)造成次生災(zāi)害。

     3  當(dāng)遭遇高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，各類工程中的建筑物、構(gòu)筑物、橋梁結(jié)構(gòu)、地下工程結(jié)構(gòu)等不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞；市政管網(wǎng)的損壞不致引發(fā)嚴(yán)重次生災(zāi)害，經(jīng)搶修可快速恢復(fù)使用。

2.1.2  抗震設(shè)防的建筑與市政工程，其多遇地震動(dòng)、設(shè)防地震動(dòng)和罕遇地震動(dòng)的超越概率水準(zhǔn)不應(yīng)低于表2.1.2的規(guī)定。

編制說(shuō)明

        本條規(guī)定了建筑與市政工程抗震設(shè)防的低性能要求，屬于工程抗震質(zhì)量安全的控制性底線要求。
       按照什么樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)防，要達(dá)到什么樣的目標(biāo)，是工程抗震設(shè)防的首要問(wèn)題?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第1.0.1條、《室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50032第1.0.2條以及《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ166-2011第3.1.2條分別規(guī)定了建筑工程、城鎮(zhèn)給排水和燃?xì)鉄崃こ桃约俺鞘袠蛄汗こ痰目拐鹪O(shè)防目標(biāo)要求。按照《標(biāo)準(zhǔn)化法修訂案》、國(guó)務(wù)院《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》以及住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于深化工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化工作改革的意見》的要求，本條規(guī)定系由上述相關(guān)規(guī)定經(jīng)整合精簡(jiǎn)而成，在具體的文字表達(dá)上與GB50011-2010略有差別。
        《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010采用的是三級(jí)設(shè)防思想，規(guī)定了普通建筑工程的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，即遭遇低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；遭遇相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理可繼續(xù)使用；遭遇高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。
       《室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50032采用的也是三水準(zhǔn)設(shè)防，其在第1.0.2條規(guī)定，室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ淘谠庥龅陀诒镜貐^(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，不致?lián)p壞或不需修理仍可繼續(xù)使用；遭遇本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，構(gòu)筑物不需修理或經(jīng)一般修理后仍能繼續(xù)使用，管網(wǎng)震害可控制在局部范圍內(nèi)，避免造成次生災(zāi)害；遭遇高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，構(gòu)筑物不致嚴(yán)重?fù)p壞危及生命或?qū)е轮卮蠼?jīng)濟(jì)損失，管網(wǎng)震害不致引發(fā)嚴(yán)重次生災(zāi)害，并便于搶修和迅速恢復(fù)使用。
      《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ166-2011采用的是兩級(jí)設(shè)防思想，其在第3.1.2條規(guī)定了各類城市橋梁的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)（表1），同時(shí)，在第3.1.3條規(guī)定了各類城市橋梁的E1和E2地震調(diào)整系數(shù)（表2）。從E1和E2地震的調(diào)整系數(shù)看，其E1水準(zhǔn)地震動(dòng)要稍大于建筑工程的多遇地震動(dòng)，E2水準(zhǔn)地震動(dòng)相當(dāng)于建筑工程的罕遇地震動(dòng)。

此次《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》編制時(shí)，為便于管理和操作，將各類工程的抗震設(shè)防思想統(tǒng)一為三水準(zhǔn)設(shè)防（表3）。

  同時(shí)，為了兼顧房屋建筑、城市橋梁、基礎(chǔ)設(shè)施、地下工程等各類工程之間的差別，在第2.1.2條進(jìn)一步補(bǔ)充規(guī)定了各類工程的多遇地震動(dòng)、設(shè)防地震動(dòng)和罕遇地震動(dòng)的超越概率低水準(zhǔn)。
        對(duì)于地下綜合管廊，由于******標(biāo)準(zhǔn)《城市地下綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB50838 明確規(guī)定，其設(shè)計(jì)使用年限為100年，因此，對(duì)城市地下綜合管廊的三級(jí)地震動(dòng)概率水準(zhǔn)進(jìn)行了專門規(guī)定。
       對(duì)于城市橋梁結(jié)構(gòu)，《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ166-2011在第3.2.1條和3.2.2條規(guī)定，甲類橋梁，一般多為城市斜拉橋、懸索橋和大跨度拱橋，大都建在依傍大江大河的現(xiàn)代化大城市，其特點(diǎn)是橋高（通航凈空要求高)、橋長(zhǎng)、造價(jià)高，一般都占據(jù)交通網(wǎng)絡(luò)上的樞紐位置，無(wú)論在政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防上都有重要意義，且一旦發(fā)生破壞，修復(fù)很困難，因此，甲類橋梁的設(shè)防水準(zhǔn)定得較高，甲類橋梁設(shè)防的E1和E2地震的重現(xiàn)期（即超越概率水準(zhǔn)）分別為475年和2500年。而對(duì)于乙、丙和丁類橋梁，其E1地震作用則是在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011多遇地震的基礎(chǔ)上，分布乘以1.7、1.3和1.0的重要性系數(shù)得到的；其E2地震作用直接采用GB50011罕遇地震。此次《通用規(guī)范》編制時(shí)，為了與其他各類建筑與市政工程在抗震設(shè)防策略上協(xié)調(diào)統(tǒng)一，橋梁結(jié)構(gòu)三級(jí)地震動(dòng)的50年概率水準(zhǔn)仍然保持63.2%、10%和2%，但甲、乙、丙、丁類橋梁，其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)中的地震作用取值則分別考慮重要性系數(shù)2.0、1.7、1.3和1.0（詳《抗震通用規(guī)范》第2.3.2條），本質(zhì)上提高了各類橋梁的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。
      對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限不超過(guò)5年的臨時(shí)性建筑與市政工程，我國(guó)自74版抗震規(guī)范開始，歷來(lái)的對(duì)策是在滿足靜力承載要求的前提下可不設(shè)防。

(參考文獻(xiàn)：羅開海. 建筑抗震設(shè)防思想發(fā)展動(dòng)態(tài)及展望[J].工程抗震與加固改造，2017，V39（Supp.）：99~105)

 3.1、為什么要采用三水準(zhǔn)設(shè)防的思想？

1、  74、78規(guī)范后的國(guó)內(nèi)情況       
    我國(guó)的74和78抗震規(guī)范曾明確規(guī)定，“建筑物遭遇到相當(dāng)于設(shè)計(jì)烈度的地震影響時(shí)，建筑物允許有一定的損壞，不加修理或稍加修理仍能繼續(xù)使用”。這一標(biāo)準(zhǔn)表明，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，建筑物并不是完整無(wú)損，而是允許有一定程度的損壞，特別是考慮到強(qiáng)烈地震不是經(jīng)常發(fā)生的，因此遭受強(qiáng)烈地震后，只要不使建筑物受到嚴(yán)重破壞或倒塌，經(jīng)一般修理可繼續(xù)使用，基本上可達(dá)到抗震的目的。
但是，在74規(guī)范頒布之后的第二年，即1975年，在我國(guó)重工業(yè)區(qū)的遼寧海城發(fā)生7.3級(jí)大地震，1976年又在人口稠密的唐山地區(qū)發(fā)生了7.8級(jí)大地震。這兩次大地震的震中烈度都比預(yù)估的高，特別是唐山大地震竟比預(yù)估高出5度。
基于這種基本烈度地震具有很大不確定性的事實(shí)，89規(guī)范在修訂過(guò)程提出要對(duì)78規(guī)范的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，顯然是非常必要的。

2、70-80年代的國(guó)際動(dòng)態(tài)
     另一方面，在89規(guī)范修訂的同期，即上世紀(jì)70年后期至80年代中期，國(guó)際上關(guān)于建筑抗震設(shè)防思想出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)，其中具代表性的當(dāng)屬美國(guó)應(yīng)用技術(shù)委員會(huì)（Applied Technology Council, ATC）研究報(bào)告ATC 3-06。
       在總結(jié)1971年San Fernando地震經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，回顧、反思1976年以前UBC等規(guī)范抗震設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，ATC 3-06一次嘗試性地對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)水準(zhǔn)進(jìn)行了量化，同時(shí)，還明確提出了建筑的三級(jí)性能標(biāo)準(zhǔn)：
       1）允許建筑抵抗較低水準(zhǔn)的地震動(dòng)而不破壞，
       2)在中等水平地震動(dòng)作用下主體結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞，但非結(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)有一些破壞
       3）在強(qiáng)烈地震作用下，建筑不會(huì)倒塌，確保生命安全。

      另外，對(duì)某些重要設(shè)備，特別是應(yīng)急狀態(tài)下對(duì)公眾的安全和生命起主要作用的設(shè)備，在地震時(shí)和地震后要保持正常運(yùn)行。

3、89規(guī)范的處理對(duì)策 
      基于上述趨勢(shì)，89規(guī)范結(jié)合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)能力，在78規(guī)范的基礎(chǔ)上對(duì)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)做了如下一些規(guī)定：
        1）在遭受本地區(qū)規(guī)定的基本烈度地震影響時(shí)，建筑（包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分）可能有損壞，但不致危及人民生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全，不需修理或稍加修理即可恢復(fù)使用；
       2）在遭受較常遇到的、低于本地區(qū)規(guī)定的基本烈度的地震影響時(shí)，建筑不損壞；
       3）在遭受預(yù)估的、高于基本烈度的地震影響時(shí)，建筑不致倒塌或發(fā)生危及人民生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。

       上述三點(diǎn)規(guī)定可概述為“小震不壞，中震可修、大震不倒”這樣一句話，即89規(guī)范以來(lái)，我國(guó)建設(shè)工程界秉承的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防思想。

        按照上述抗震設(shè)防思想，從結(jié)構(gòu)受力角度看，當(dāng)建筑遭遇di一水準(zhǔn)烈度地震(小震)時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)處于彈性工作狀態(tài)，可以采用彈性體系動(dòng)力理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)和地震反應(yīng)分析，滿足強(qiáng)度要求，構(gòu)件應(yīng)力完全與按彈性反應(yīng)譜理論分析的計(jì)算結(jié)果相一致；當(dāng)建筑遭遇第二水準(zhǔn)烈度地震(中震)時(shí)，結(jié)構(gòu)越過(guò)屈服極限，進(jìn)入非彈性變形階段，但結(jié)構(gòu)的彈塑性變形被控制在某一限度內(nèi)，震后殘留的不變形不大；當(dāng)建筑遭遇第三水準(zhǔn)烈度地震(大震)時(shí)，建筑物雖然破壞比較嚴(yán)重，但整個(gè)結(jié)構(gòu)的非彈性變形仍受到控制，與結(jié)構(gòu)倒塌的臨界變形尚有一段距離，從而保障了。

3.2 三水準(zhǔn)設(shè)防對(duì)策存在的問(wèn)題
       如前所述，我國(guó)自89規(guī)范以來(lái)一直沿用的是“三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)思想”，相應(yīng)的設(shè)計(jì)對(duì)策是通過(guò)“兩階段設(shè)計(jì)方法”來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1）一階段設(shè)計(jì)：又分為兩步
 一步：采用di一水準(zhǔn)地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算地震作用，并進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，滿足di一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；
二步：驗(yàn)算di一水準(zhǔn)地震下的結(jié)構(gòu)彈性變形，同時(shí)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。
2）二階段設(shè)計(jì)：驗(yàn)算第三水準(zhǔn)地震下的結(jié)構(gòu)(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))彈塑性變形；并結(jié)合必要的抗震構(gòu)造措施，滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

 如表4所示為世界主要******建筑抗震設(shè)防思想及設(shè)計(jì)對(duì)策表，從中可以看出：

（1）我國(guó)三水準(zhǔn)設(shè)防的技術(shù)對(duì)策是，小震要滿足強(qiáng)度要求，中震和大震要滿足變形要求。這一點(diǎn)與前述日本的二級(jí)設(shè)計(jì)要求類似，但與歐洲和美國(guó)的“小震滿足變形要求、大震滿足強(qiáng)度要求”二級(jí)設(shè)防在具體設(shè)計(jì)對(duì)策上存在差別。
（2）我國(guó)第二水準(zhǔn)的變形要求是通過(guò)di一水準(zhǔn)的彈性變形驗(yàn)算和必要的抗震構(gòu)造措施來(lái)實(shí)施的，實(shí)際工程中并未直接進(jìn)行第二水準(zhǔn)的彈塑性變形驗(yàn)算。規(guī)范給定的設(shè)計(jì)對(duì)策是否能保證第二水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，值得商榷。建議在建筑抗震規(guī)范進(jìn)一步修訂時(shí)，補(bǔ)充完善三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求和實(shí)施對(duì)策，實(shí)現(xiàn)三準(zhǔn)設(shè)防、三階段設(shè)計(jì)。
（3）我國(guó)的小震和大震地震動(dòng)參數(shù)取值是基于中震人為約定的，與現(xiàn)行區(qū)劃圖不完全相符，而且也未考慮地震危險(xiǎn)性特征的地區(qū)性差異。建議結(jié)合現(xiàn)行區(qū)劃圖的相關(guān)研究成果，并考慮地震危險(xiǎn)性特征的地區(qū)性差異，進(jìn)一步完善三水準(zhǔn)地震動(dòng)參數(shù)的取值規(guī)定。
（4）大震的概率水準(zhǔn)不統(tǒng)一。如前所述 ，我國(guó)的大震即罕遇地震是指在50年期限內(nèi)，一般場(chǎng)地條件下，可能遭遇的超越概率為2%～3%的地震，相當(dāng)于1600～2500年的地震。根據(jù)89規(guī)范的約定，7度區(qū)的大震取50年超越概率3%（1642年）的地震，8度區(qū)大震取50年超越概率2.5%（1975年）的地震；9度區(qū)的大震取50年超越概率2%（2475年）的地震。因此，不同烈度區(qū)建筑物的倒塌設(shè)防水平是不一樣的。建議規(guī)范進(jìn)一步修訂時(shí)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)水平、工程設(shè)計(jì)習(xí)慣、地震工程與工程抗震的研究成果等，研究確定合適的、統(tǒng)一的大震概率水準(zhǔn)。
（5）大震不倒的概率可靠度不明確。按照三水準(zhǔn)目標(biāo)設(shè)計(jì)的建筑物，在未來(lái)大震作用下實(shí)現(xiàn)不倒的概率或可靠程度并不清楚，同一烈度區(qū)不同建筑物的倒塌風(fēng)險(xiǎn)可能不同，不同烈度區(qū)同類建筑的倒塌風(fēng)險(xiǎn)也可能不同，進(jìn)而導(dǎo)致地震中建筑物表現(xiàn)迥異。即按現(xiàn)行的三水準(zhǔn)設(shè)防，不同烈度區(qū)、不同類型建筑在未來(lái)的大地震中的倒塌或破壞的風(fēng)險(xiǎn)是不一樣的。建議在上述問(wèn)題解決的基礎(chǔ)上，開展我國(guó)房屋建筑的地震倒塌風(fēng)險(xiǎn)分析工作，進(jìn)一步給出適合國(guó)情的地震倒塌風(fēng)險(xiǎn)控制水準(zhǔn)及相應(yīng)的工程對(duì)策。

 3.3、關(guān)于進(jìn)一步修訂三水準(zhǔn)方案的建議
（1）繼續(xù)保持三水準(zhǔn)設(shè)防的思想。如前所述，多級(jí)設(shè)防是當(dāng)今世界各國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)的潮流，我國(guó)的三水準(zhǔn)設(shè)防，在理念上屬于世界前面水平，應(yīng)繼續(xù)保持。
（2）di一水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)，建議改為使用功能不變，與歐美的要求相當(dāng)，而且與抗震防災(zāi)的功能需求契合。相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求改為彈性變形要求，將多遇地震作用作為正常使用極限狀態(tài)下的一種“荷載”，進(jìn)而考察建筑結(jié)構(gòu)正常使用的變形要求。這一階段的設(shè)計(jì)目的是控制結(jié)構(gòu)的彈性剛度不能太小。
（3）第二水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)，建議改為結(jié)構(gòu)可修，即允許結(jié)構(gòu)有一定程度的損壞，但屬于可修復(fù)的程度，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求改為強(qiáng)度要求，工程實(shí)施時(shí)，考慮結(jié)構(gòu)彈塑性性能計(jì)算地震作用，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與細(xì)部構(gòu)造。這一階段的設(shè)計(jì)目的是控制結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震承載能力不能太小。
（4）第三水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)仍繼續(xù)保持為不倒，設(shè)計(jì)要求仍為彈塑性變形要求，工程實(shí)施時(shí)，考慮P-?效應(yīng)，進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算。這一階段的設(shè)計(jì)目的是控制結(jié)構(gòu)的彈塑性殘余剛度不能太小，亦即控制結(jié)構(gòu)屈服后剛度退化不能太快。

 編者注：
上述建議僅為作者的一家之言。事實(shí)上，我國(guó)現(xiàn)行的三水準(zhǔn)兩階段設(shè)計(jì)方法自89規(guī)范一直延續(xù)至今，近30年來(lái)的地震檢驗(yàn)證明是行之有效的，而且已經(jīng)為工程設(shè)計(jì)人員掌握和接受。
按上述建議的三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案，首先需要解決建筑維持正常使用功能的變形限值問(wèn)題，其次是結(jié)構(gòu)彈塑性地震作用的計(jì)算問(wèn)題，同時(shí)這一方案帶來(lái)的工程影響也不可忽略，這些問(wèn)題是需要進(jìn)一步研究和解決的！
當(dāng)然，該文也為三水準(zhǔn)設(shè)防對(duì)策的進(jìn)一步發(fā)展指出了一種途徑，值得深入反思、研討和探究！

實(shí)施與檢查控制

 （1）實(shí)施

          設(shè)計(jì)總說(shuō)明中應(yīng)明確設(shè)計(jì)使用（或工作）年限；在結(jié)構(gòu)計(jì)算書中，應(yīng)明確給出各級(jí)地震動(dòng)參數(shù)的取值。

（2）檢查

           檢查設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)取值，查看結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說(shuō)明和計(jì)算書的地震動(dòng)參數(shù)取值是否準(zhǔn)確。