回复: 现行抗震理论的致命缺点
迷惑不解
1.运动方程的本质是以牛顿定律为基础,描述运动场中的物质动力平衡。我们看到的方程右边的加速度变量是方程简化后的表达方式,“将地震作用等效地加在建筑物的质点上”的设计方法是上世纪二十年代初由日本设计界提出的抗震设计方法,后经“武藤清”的改进,考虑了结构刚度的影响。现在大家所熟悉的动力分析方法是由美国学者“威尔逊”提出的。与旧方法比,最大的特点就是放弃了“等效”。
2.振动台试验的依据是动力相似原理,而非“静力相似理论”。振动台试验是定性分析的手段,振动台试验对预测结构的破坏形态及薄弱层的效果已经得到大量地震破坏的验证。
3.抗震设计的目的并不是“建筑物在经历某次地震不损害”,而是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,所为“大震”也仅是指大于基本烈度1~1.5度时。任何企图设计出“经历地震不损害”的建筑的想法,既不经济,也不现实。设计的目标仅是“用可以接受的经济投入尽量降低地震带来的损害”。
4.震型迭加个数的选择是由计算精度要求控制,反应谱加速度的选择必须根据基本烈度,场地特征及建筑物的重要性和使用年限(可靠度要求不同)确定,至于时程分析中步长的选取,是由计算方法中误差传递的收敛要求控制。对于多层建筑,可能用三个振型迭加就足够,而在我参加的几个电视塔地震分析中,均需使用几十个振型迭加(上海电视塔用了56个)。大坝分析时,数量就更大(葛洲坝是用了9万多个自由度)。至于加速度的大小,有可能统一吗?对于步长的选用,好象在上学时,都做过收敛证明。
5.建筑物(构筑物)自身特性的不同,要求我们对之研究的侧重点不同,使用的方法也要相应改变。在大坝的抗震分析时,不但要考虑大坝与地基的共同作用,蓄水线的变化,更不能忽略相位差的因素。对桅塔结构,用有限杆迭加集中质点反而更方便,但须考虑二次效应。在高烈度区,大跨度结构又要求考虑垂直地震作用。而对与大跨度桥梁(如江阴大桥)地震分析时,因两端地基的不同,就不光是地振波输入的相差问题,还要考虑频谱变化。一句话,建筑物的形式,材料不同,分析和构造的方法要变化。
作为半途出家,做建筑结构设计刚几年的我,不敢说对抗震理论已经掌握。以一个从数学所出来的人的眼光看,对照我国和国外的抗震规范,除了因国力稍低造成陪筋率要求偏低外,我国的抗震设计理论应该是非常先进的。在目前的条件下,不能指望有一种抗震理论能包容各种不同类型的场地条件和建筑形式,除非把建筑吊在空中(吊在空中时,抗风有是难题)。
也许我们对目前的设计或计算方法有不同的理解,但不能因为理解的不同而否定前辈们几代人的努力。至于“现行抗震理论的致命缺点”,真不敢苟同。
土木工程设计是三分理论,七分经验,抗震设计理论又受制于建筑材料及计算手段,要出现如“统一场”理论一样的革命恐怕很难。