濮郁雯
同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 200092
摘要：我国科研人员针对地震的研究，已经过漫长时间，本身的抗震能力和水平达到了一定的等级。根据地震研究部门的统计结果得知，目前，按照我国的发展速度，相关人员的科研能力会随着时间的推移不断提升，重大的研究成果与中国进行了改革开放密切相关。在中国成功加入世贸组织后，抗震研究项目日益完善，根据规范化的设计和差异性的特点分析，使抗震结构主体有了明显的改变。对于差异性的特点研究，在不断完善领域技术和应用能力的同时，也在特定的工程层面做进一步完善。目前，针对中欧抗震规范内容进行商讨，在对特定规范条例进行改进和完善的过程中，中国地震研究部门确保了本国人民的财产和生命安全，并致力于构建完整且和谐的社会体系。将理论与社会实际相结合，加快了中欧两国的建筑结构规范合作进程。对比主体结构进行分析，确保能充分借鉴欧洲等地区的抗震优秀工程数据。
关键词：抗震研究、技术和应用能力、抗震规范
引言
地震的出现无疑给人们的生命财产造成严重威胁，对于这种难以准确预测的突发性自然灾害，需要在事前做好充足准备。不同国家地区的经济状况、地质条件、震害强弱不一，便有了各国各区独有的抗震设计规范。我国抗震规范针对混凝土结构的设计大多是通过试验和理论分析相结合的半经验或经验公式，而欧洲编制的规范则会较多强调概念模型，因此通过和他们编制的规范对比分析，可以对条款原理和背景有更清晰的认识。另外，自改革开放以来，我国与欧洲乃至世界的合作逐渐增多，一些国际项目的出现也导致我们必须考虑中外建筑抗震设计规范的差异。
对比欧洲规范的应用结果，下文对中国与欧洲抗震设计规范等相关参数进行分析。按照我国抗震协会所需的数据进行参数调整，并对实施的工程项目进行勘察，利用相对完善的信息完善工程设计流程，并将欧洲所使用的主要地震参数纳入工程结构设计当中。
1、设计原则
1.1抗震设计目标与安全性验算
抗震设防目标，是指结构经过抗震设防设计，在地震作用中以一定满意的概率实现保障生命安全、重要结构可操作、减少经济损失的目标。针对各个国家的实际国情和经济发展现状，所确定的概率及目标会有些许差异。将中欧规范设防标准的具体要求对比如下。
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从上文及表1的描述分析可得：
（1）中国规范小震和欧洲规范的破坏界限要求的抗震设防要求基本一致，但中国规范的重现期为50年，而欧洲规范为95年，故在此水平上欧洲规范更为严格一些。
（2）中国规范和欧洲规范的第二阶段重现期一致，但是欧洲规范仅要求不倒塌，中国规范要求修理后还可继续使用，因此在此水平上中国规范要求更为严格一些。
（3）中国采取的规范要求更强调“大震不倒”，这点在欧洲地区则没有相关的统计数据。
中国抗震规范与欧洲规范不同地震水准下的验算要求，目前主要采用的仍是基于反应谱的力和变形验算。对比如表2所示。
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1.2规范地震作用计算的比较
GB50011-2010规范的前后并不完全协调，这与其本身的设计结构和内力调整有关，当假定的内力结构出现弹性变化时，会对后续的截面强度造成影响，从而使整体的结构出现极限偏差，进而影响截面塑性极限状态等相关参数。EC8规范前后协调一致，这是因为该规范是建立在设防地震的结构主体上，对地震产生的相关应力进行了内力分析，按照主体结构的截面强度，将塑性状态纳入其中。EC8的设防地震也同样利用非线性曲线完成了数据分析和比对，在对地震产生的弹性反应谱数据中的系数进行了拟定，并按照反映谱产生的力学衰减状态，进行相关参数调整，EC8对特定结构类型采用了针对性的q值数据，参考国标50011-2010的结果数据，?EC8规范能够完成结构的强度调整，并根据反应谱的弹性变化值，对脆性结构的强度做进一步改善。由于GB50011-2010在相同地震水准下，会根据结构内容进行塑性变化，同时能够达到第一、三准则的要求，钢筋混凝土主体结构也可以根据多种地震产生的弹性变形结果进行调整，以免在遇到罕见地震时，相关塑性能力无法应对高强度地震变化。
EC8与GB50011-2010规范分别对结构和相关位移数据进行了统计，按照可预见的罕见地震后出现的成角位移进行限制，EC8将开裂后的刚度数据参数纳入其中，而GB50010-2010在遇到多种地震状况下，会根据弹性层间位移进行数据调整，但未将主体结构出现的开裂及对刚度造成的影响纳入其中，这与其本身的结构完善体系与选择的材料等参数有关。当地震较小时，?GB50011-2010规范会有更严格的位移限值，但当出现大地震时两种规范要求值基本相同。
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图1：EC8 与 GB50011-2010 规范地震作用计算的比较
2、欧洲抗震设计规范简介
欧洲规范根据设施抗震水平进行等级划分，并将其区分为设计地震和常遇地震两种。其规范要求为，各国家可以根据国内产生的地震等级进行自主判断，同时对造成的经济影响进行自主分析，但多数国家仍然会选用EC8的推荐值。欧洲规范强调，在遇到地震时满足“不倒塌要求”和“限制破坏要求”，具体解释为，当出现地震时，主体结构不会因地震强度变化而出现局部或整体倒塌情况，当地震过去后，主体结构也能保证整体性相对稳定或具有相应的残余承载力，即使遇到强度较高地震，整体结构也需要具有较强抗震能力，并且相应建筑可维持正常使用状态。
3、GB50011-2011与EN1998-1对比分析
3.1抗震设防标准
设立抗震设防标准，可以对抗震设防要求高低做标准尺度的衡量，并应用于可产生地震的强度和对建筑抗震参数的分析。按照抗震设计规范?GB50011-2010的基本要求，相关建筑要具备“小震不坏，中震可修，大震不倒”的基本特性，同时各部门根据已获得的数据对地震发生概率进行等级评定，将其分为多遇、设防和罕遇三个地震强度，具体划分内容如表6所示。三种强度的等级评定目标为：在遇到地震以后，建筑物本身不会出现严重损坏并维持基本使用状态，这种强度可归结于“小震不坏”，而在遇到地震时由于建筑本身的弹性变化，对地震产生的外部应力进行缓冲，从而消除内部产生的破坏程度，当基本主体结构发生损坏时，仍然可通过后续维修进行修复，这种等级被称为“中震可修”，而在主体结构产生严重变形后，也不会因为地震强度过高而出现整体坍塌情况，这种建筑结构则达到了“大震不倒”的基本要求。因此，按照建筑物的可维修程度，也可将抗震设防目标描述为“多遇地震不坏，设防地震可修，罕遇地震不倒”。
按照EN1998-1的要求，建筑物在完成结构设计时，处于地震区的建筑，需要保证各参数达到以下标准要求，1）建筑结构在遭遇50年罕见地震冲击时，主体结构不会出现局部或整体坍塌情况，并且由于结构稳定性，建筑仍然存在残余承载力，2）极限破坏要求，在遇到特大地震时，建筑主体结构仍然可以维持相对安全的使用状态，并且后续的维修成本相对较低。
3.2中欧建筑抗震反应谱的对比
中欧范的设计反应谱基本相同，具体参数有一些差异。EC8的弹性设计反应谱与我国GB50011-2010设计反应谱曲线周期分别为0～4.0s与0～6.0s，我国抗震规范设计反应谱曲线周期，参考了GB50011-2010的相关参数，根据主体结构的变化特性和特征变化周期进行内容完善，按照反应谱曲线的长度，对地震等级、地震距离和地震条件进行阐述，并按照场地的情况，对地震产生的距离进行特定范围的估算，中欧的反应谱形状则基本相同，纵坐标不同与表达式也不同。中欧规范在反应谱的直线上升段的结构自振周期的范围是不同的，其具体参数值根据不同区域的场地情况而定，而我国则将初始周期固定为0.1s，具体表现为我国规范没有欧洲规范的要求严格。对于终止周期的数值，我国会按照地震远近及相关机制的变化数据完成分组，并根据场地类型最终获得可被确定的周期TG，欧洲规范的是在参考震源远近的基础上，由场地类别决定的。
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图2：中国规范地震影响系数曲线
图中：amax为地震影响系数最大值；n为直线下降段的下降斜率调整系数；y为衰减指数﹔T。为特征周期；n为阻尼调整系数；T为结构自振周期.
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图3：欧洲规范弹性反应谱
图中：T为线性单自由度体系的振动周期；ag为A类场地的设计地面加速度；T。为加速度谱常数段的下限；Tc为加速度谱常数段的上限；T。为定义反应谱常位移区段起始值；S为土系数；n为阻尼修正系数，阻尼比为5%时，7=1.
3.3场地类别
发生地震时，按照土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度，将不同场地分成以下4类，具体划分详见表3。根据表格结果得知，在不同类别的基础上，仍然可以进行二级分类，按照特定区域的剪切波速和横贯机数NSPT对相关强度做进一步判断，同时将其作为建筑场地类别的判断基准。按照不同场地的抗震设计规范程度，在对上层等效剪切波速进行分析后，能够进一步测算出覆盖层厚度，如果无法获取准确有效的剪切波速数据，还可以按照实际的标贯击数进行场地划分，而其中涉及的不排水抗剪强度只是基本参考数据。
表3：场地类别与岩石的剪切波速
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4结论
本文对中国规范体系和欧洲规范体系在抗震设计方面进行对比，包括；材料基本性能、安全系数、抗震设防目标等基本原则；场地类别和设计用反应谱取值﹑底部剪力法等地震作用计算；内力调整﹑抗震构件等具体设计方法等。利用底部剪力法分别按两种规范对基本加速度为0.2g下的6层混凝土框架结构进行设计，在场地条件、结构尺寸.材料强度标准值，荷载标准值相同的情况下，对比两规范在地震作用计算、安全性验算和配筋量等方面的差异。
本文采用基底剪力法，是适合于手算的简化计算方法。但该算法会引入内力计算的误差，因此为获得更精确的对比结果，建议采用反应谱法计算内力。
欧洲规范在很多地方都给出了不同设计等级的计算方法，可根据实际需求进行选择，真正实现了基于性能的设计。欧洲规范增加了对鲁棒性的要求，对特定主体结构或相关区域等构件进行机电设备基座明确控制要求。针对结构延伸内容，中国规范通过划分不同抗震等级，实现不同程度的构造和抗力计算。但是在计算地震作用的反应谱中则没有引入延性的概念。
目前，我国的抗震设计仍然是以不倒塌以及保障生命安全为主要目标。但是多年地震震害显示，建筑物破坏带来的直接，间接的经济损失，由于地震中断带来的需求损失等也是十分巨大的。因此有必要借鉴欧洲规范，引人社会公众对结构抗震性能的需求，对地震破坏进行定量或者半定量控制.有效减轻建筑物的损害和人员伤亡。将结构重要部位的变形引入到考核指标也是一个值得关注的方向，特定范围的地震中结点屈服机制不能直接应用于端部的强度计算，而相关参数的评定与结构的实际变形程度有关。因此，引入结构重要部位的变形机制后，可以进一步评估结构的抗震能力。