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“全國都是設防區”,是《區劃圖》規定的?

  • 標準規范
2021年03月12日



本次“解說”《建筑抗震設計規范》、《建筑抗震鑒定標準》等抗震防災技術標準的若干熱點技術問題,由規范(標準)的主要編修人員我公司建研設計院羅開海研究員、毋劍平研究員進行詳細的技術解讀。




解說第三期:
“全國都是設防區”,是《區劃圖》規定的?

2015版區劃圖發布后,全國地震動峰值加速度均為0.05g或以上,于是乎,出現了“區劃圖取消了非設防區”等種種說法和論調,那么,“設防區”這件事真的是區劃圖規定的嗎?本文將在梳理我國抗震防災歷史進程的基礎上,帶您一起揭曉謎底??!

1、什么?這里面還有問題?

當然,這里面不但存在問題,而且,問題還不小!但是,總的來說,事兒不大!


首先,我們來說說這“事兒不大”是怎么回事。

按照《中國地震動參數區劃圖》GB 18306-2015的規定,我國全部國土面積的II類場地地震動峰值加速度均在0.05g或以上。同樣,還是按照GB 18306-2015之附錄G(規范性附錄)“場地地震動峰值加速與地震烈度的對照表”的規定,0.05g及以上即屬于地震烈度VI度以及上地區(注:這里的地震烈度屬于基本烈度的概念)。

另外,按照國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010第1.0.2條的規定“抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑,必須進行抗震設計”。其他尚有若干本工程建設標準,有類似的或等效的規定。

簡單來說,《區劃圖》GB 18306-2015主要提供“兩圖一表”,而設防區則是由《抗震規范》等工程建設標準具體規定的,這也是地震部門和工程建設部門的職責劃分決定的。

因此,總的來說,“全國都是設防區”這話沒毛病,對工程建設本身不存在直接影響,所以說”事兒不大”!


其次,我們再來說說這“問題不小”的問題。

為什么說“區劃圖取消了非設防區”、“區劃圖規定了全國都是抗震設防區”等說法,存在的問題不小呢?這里面的問題就出現在“區劃圖取消了”、“區劃圖規定了”等字樣上面。提出這種論斷或作出這種表述的人,大多在以下幾個方面存在認識誤區:

(1) 地震工程與工程抗震之間的根本區別與邏輯關系;

(2) 區劃圖和工程建設標準的功能定位與相互關系;

(3) 地震管理部門和抗震管理部門的行政定位和責權界限。

對于工程技術人員,從事日常設計工作,不清楚上述3個問題,一般不會造成工程事故或其他災害性事件的發生,只要嚴格執行現行相關工程建設標準,工程質量還是有保障的。但對于個人而言,如果上述三方面存在認識誤區,那么抗震防災相關的知識結構、理論素養等必然始終存在模糊地帶,若想在這個領域有所作為,認識誤區必須消除!

對于抗震防災領域的科研工作者,弄清楚上述3個問題,應屬基本功;否者,就會經常出現“區劃圖取消了非抗震設防區”這樣的常識性錯誤!

對于區劃圖或工程建設標準的主要編制人員,不清楚上述3個問題,就有可能把握不住相關標準的目標和定位,出現缺位或越位現象,造成實際工程在應用標準中的矛盾或沖突,不利于工程建設的順利進行!

作為行政管理部門的工作者,不清楚上述3個問題,就有可能搞不清楚“應該管什么”、“不應該管什么”、“管到什么程度”、“管到什么范圍”等等基本問題,極容易出現行政上的缺位或越位現象,往往會出現同一事項“多家管控、政出多門”等情況,造成底層部門在執行上級規定或命令時的“困惑滿滿”,工程實踐“亂象叢生”等現象。

所以,這種說法折射出的深層次“問題不小”。

2、地震工程與工程抗震的邏輯糾纏

地震工程,本質上,是為了防御地震的突然襲擊所采取的一系列應對措施的總稱,主要涉及地震預報預測和工程結構地震反應兩個方面的工作。地震工程學的研究主要集中于地震學原理、地震發生模型及其影響,工程結構地震反應等方面,至于比較具體的結構抗震分析方法、設計措施和工程實踐方面的內容則涉及較少,主要代表性著作有胡聿賢先生的《地震工程學》、陳惠發的Earthquake Engineering Handbook(《地震工程手冊》)等等。

工程抗震,就是通過采取工程技術措施,提高和改善工程結構本身的抗震防災能力,盡可能減輕建筑物、工程設施在地震作用下的破壞程度,以達到減輕或避免地震災害的目的。一般地,工程抗震,除了要涉及必要的地震地面運動和結構動力響應分析相關的理論和研究成果外,重點在于各類具體工程結構的抗震驗算和抗震措施上,即工程抗震的重點在于具體的工程技術措施。

簡單總結一下(可能并不科學合理,但有助于一般意義上理解)

地震工程,主要指為防御地震突然襲擊可能引起的各種災害,而采取有效措施的一門工程學科,主要包括地震預測預報以及工程結構的地震反應兩個方面的內容,這里的“工程”多為抽象意義的工程,系泛指;

工程抗震,主要指工程建設活動中采取的具體的、抗震防災技術措施,這里的“工程”一般為具體的實際對象,為確指。


3、區劃圖與抗震規范的歷史沿革

縱觀我國幾十年的抗震防災研究與實踐的歷程可以發現,《區劃圖》與《抗震規范》,是為了一個共同的目標而存在,即為生命安全保駕、為財產安全護航,但又各有側重,各司其職。

如表1所示為我國建國以來抗震規范與區劃圖的發展歷程簡表。從中可以看出:

(1) 《區劃圖》與《抗震規范》需配合使用,才是邏輯完整、科學合理的抗震防災技術對策;

(2) 《區劃圖》之于工程抗震,類似于使用荷載條件之于常規的結構設計,其根本目的在于為工程抗震設防提供必要的基礎技術條件,即提供抗震設防所需要的烈度、地震動參數等基本參數;

(3) 《抗震規范》則在《區劃圖》的基礎上,根據當時的社會經濟承受能力、科學技術水平、以及建筑或工程的重要性程度、乃至各地區的特殊條件等各種因素,經綜合分析決策,給出合適、可行的抗震防災技術措施,包括什么時候開始(幾度)設防?設防到什么程度(標準)?以及怎樣設防、如何設防等具體的技術問題;

(4) 《區劃圖》的關鍵詞是“地震”和“區劃”,表現形式是“圖件”,其目的在于“把地下(即地震)搞清楚”;

(5) 《抗震規范》的關鍵詞為“建筑(或工程)”和“抗震”,表現形式為“具有技術法規性質的技術條文”,其目的在于“把地上(即建筑或工程)搞結實”。


表1我國抗震規范與區劃圖發展歷程簡表

156工程

1953年~1958年,一五期間,我國除了前蘇聯援建的156項重點工程(簡稱“156工程”),按當時的蘇聯規范進行抗震設計外,一般的工程建設均不設防;

I代區劃

1956年,李善邦先生提出“地震基本烈度”的概念,并以歷史地震重現的原則(作者注:系周錫元院士轉述)編制了500萬分之一的《地震烈度區劃圖》(通常稱為“第一代區劃圖”),未正式批準發布。

298城鎮烈度

1957年5月、7月和1958年2月,國家建會和計委相繼分三批(139+84+75)批準發布了全國298個城鎮的基本烈度(作者注:疑似配合156工程實施),這是我國官方地震區劃的雛形。

59規范

1959年,由原中國科學院土木建筑研究所(現為地震局工程力學研究所)學部委員劉恢先教授主持,參照前蘇聯規范,提出《地震區建筑規范草案》(簡稱“59規范草案”)。未發布。

64規范

1964年,土木建筑所在59規范草案的基礎上進一步修訂完成了《地震區建筑設計規范草案》(簡稱64規范),包含了房屋建筑、水工、道路橋梁等工程的抗震設計內容。未發布。

69規定

1969年,邢臺地震后,在京津地區抗震辦公室的領導下,由中國科學院工程力學所與北京市建筑設計院聯合編制了《京津地區建筑抗震設計暫行規定》(簡稱“69暫行規定”)作為地區性的抗震設計規定。69暫行規定的特點是,(1)引入設計烈度概念,設計烈度系由地震基本烈度調整確定;(2)采用抗震措施為主,抗震核算為輔的設計原則。

74規范

1974年,在原國家建委組織下,由國家建委建筑科學研究院和四川省建筑工程局建筑科學研究所會同有關設計、施工、科研單位和高等院校共同組成規范編制組,完成并批準發布了全國第一本建筑抗震設計規范,即《工業與民用建筑抗震設計規范(試行)》TJ 11-74(簡稱74規范)。采用設計烈度概念,7度開始設防。

II代區劃

1977年,由原國家地震局組織所屬有關單位編制了300萬分之一的《中國地震烈度區劃圖》(1977)(通常稱為“第二代區劃圖”),并經國家有關主管部門批準,是78抗震規范修訂的基礎資料之一。這個區劃圖的編制,采用了我國自己的方法,建立在地震中、長期預報的基礎上,采用今后100年內一個地區在平均場地條件下可能發生的地震最大烈度作為基本烈度。

78規范

1978年,在對唐山大地震震害經驗總結的基礎上,對《74規范》進行了修改,頒發了《工業與民用建筑抗震設計規范》TJ 11-78(簡稱78規范)。采用設計烈度概念,7度開始設防。

6度設防

1979~1986年,關于6度區要不要進行抗震設防的問題,在當時還是一個很敏感、影響很大的問題,當建設行政主管部門用了8年時間研究決策、統一認識,著重解決了三個方面的問題,即(1)6度區也是地震區,也會發生強烈地震、產生地震災害,解決了6度設防的必要性問題;(2)全面估算和測算了6度設防的工作量和經濟可能性,解決了6度設防的可行性問題;(3)1979年9個6度區的重要城市開始試點,1984年總結經驗,印發《地震基本烈度6度區重要城市設防和加固的暫行規定》,1986年建設環保部正式決定,全國6度開始設防。

89規范

1989年,唐山地震后,在國家抗震辦公室的組織和領導下,開展了大量的、深入的抗震科研工作,分析總結了唐山地震的經驗,積累了抗震設計的實踐經驗,對《78規范》進行修訂,完成并發布了《建筑抗震設計規范》GBJ 11-89(簡稱89規范)。89規范取消了69、74以及78規范中的設計烈度的概念,取而代之的是抗震設防烈度概念,設防范圍也由以前的設計烈度7度擴展到設防烈度6度,89規范的這一理念一直沿用至今。

III代區劃

1992年,由國家地震局和建設部聯合發布了400萬分之一的《中國地震烈度區劃圖》(1990)(通常稱為“第三代區劃圖”),采用基于概率預測的地震危險性分析方法,明確提供了50年超越概率10%的地震基本烈度區劃。全國約79%的面積屬于6度及以上的抗震設防區。

01規范

2001年,建設部正式批準并與國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布了《建筑抗震設計規范》GB 50011-2001。GB 50011-2001規范的主要改進之處在于:在抗震設防依據上取消了設計近震、遠震的概念,代之以設計地震分組概念;提出了長周期和不同阻尼比的設計反應譜;增加了結構規則性定義,并提出了相應的抗震概念設計;新增加了若干類型結構的抗震設計原則。

IV代區劃

2001年,在充分吸取國內外有關地震區劃的最新科研成果的基礎上,中國地震局組織有關單位完成了400萬分之一的國家標準《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306-2001)(通常稱為“第四代區劃圖”),提供了50年超越概率10%的地震動峰值加速度和反應譜特征周期。這是與2001抗震規范配套的地震基本區劃??拐鹪O防區有所擴大。

10規范

2010年,住房和城鄉建設部正式批準并與國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布了《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010。2010規范的主要修訂內容是:補充了關于7 度(0.15g) 和8度(0.30g) 設防的抗震措施規定,按《中國地震動參數區劃圖》調整了設計地震分組;改進了土壤液化判別公式,調整了地震影響系數曲線的阻尼調整參數、鋼結構的阻尼比和承載力抗震調整系數、隔震結構的水平向減震系數的計算,并補充了大跨屋蓋建筑水平和豎向地震作用的計算方法;提高了對混凝土框架結構房屋、底部框架砌體房屋的抗震設計要求;提出了鋼結構房屋抗震等級并相應調整了抗震措施的規定;改進了多層砌體房屋、混凝土抗震墻房屋、配筋砌體房屋的抗震措施;擴大了隔震和消能減震房屋的適用范圍,新增建筑抗震性能化設計原則以及有關大跨屋蓋建筑、地下建筑、框排架廠房、鋼支撐—混凝土框架和鋼框架—鋼筋混凝土核心筒結構的抗震設計規定。取消了內框架磚房的內容。

V代區劃

2015年,中國地震局組織有關單位完成了400萬分之一的國家標準《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306-2015)(通常稱為“第五代區劃圖”),引入抗倒塌理念,以50年超越概率10%的地震動峰值加速度與50年超越概率2%地震動峰值加速度除以1.9所得商值的較大值作為編圖指標,提供了II類場地的地震動峰值加速度和反應譜特征周期。


4、地震部門與抗震部門的發展與變遷

說起這個話題,可能很多讀者會有這樣的疑問,我們國家還有抗震部門?那是一個什么樣的部門?這個問題,要回溯到我們國家現代抗震防災(作者注:地震工作者通常稱之為“防震減災”)工作體制的開端說起。

1966年3月8日和22日邢臺地區連續發生M6.5和M7.2兩次強烈地震,造成了重大人員傷亡和財產損失,影響極大。周恩來總理親自抓地震工作,并做出了一系列重要的指示,要求“地震工作要為保衛大城市、大水庫、電力樞紐、鐵路干線做出貢獻”。之后,在周總理的指示下,我國逐步建立并完善了主要由地震預報系統和抗震防災系統構成的現代抗震防災工作體制:

圖1 1986年前我國抗震防災工作組織系統簡圖

(來源:郭增建、陳鑫黎安主編《地震對策》,地震出版社,1986.9)

(1) 1967年,河間地震(M6.3,1969.3.27)后,國務院決定在國家基本建設委員會內設立“京津地區抗震辦公室”,主管京津地區的抗震防災工作;在國家科委內設立“京津地區地震辦公室”,主管京津地區的地震預報。同時,在北京、天津、河北設立?。ㄊ校┘壙拐疝k公室和地震辦公室,分別隸屬于?。ㄊ校┑慕ㄎ涂莆?。開創了我國現代抗震防災工作的地震預報系統和抗震防災系統的組織體制。

(2)1967年12月,國家科委京津地震辦公室與中國科學院地球物理局合并,成立國家科委、中國科學院地震辦公室。

(3)1969年7月,渤海灣地震(M7.4,1969.7.18)后,組建了中央地震工作小組。

(4)1971年8月2日,國務院國發56號文,決定撤銷中央地震工作小組辦公室,成立國家地震局作為中央地震工作小組的辦事機構,統一管理全國的地震工作,國家地震局由中國科學院代管。國家地震局的成立,標志著我國地震工作進入了一個新的階段。

(5)1975年12月,國家地震局由中國科學院代管改為國務院直屬局。

(6) 1977年2月,經國務院批準成立“國家建委抗震辦公室”,統管全國抗震工作。1982年,改為城鄉建設環保部抗震辦公室,統管全國的抗震防災工作。

……

(7) 到了1980年代末,我國地震工作系統主要由國家、?。ㄖ陛犑?、自治區)、地(市)、縣等各級地震局構成,抗震工作系統主要由建設部、?。ㄖ陛犑?、自治區)、地(市)、縣等各級建設行政主管部門的抗震辦公室構成,二者的行政職責與分工是明確的,有機地組成了我國抗震防災組織系統(圖1)。

(8) 此后,自1993年國家分稅制改革開始,歷經多次國務院機構改革,地震管理部門除1998年更名(由國家地震局更名為中國地震局)和2018年劃歸應急管理部管理外,仍然保持了較為完整的建制系統;但抗震部門則由1994年前近乎完整的管理系統逐漸萎縮退化,目前獨立的抗震管理機構已不存在了,建設部的抗震辦公室也逐漸由獨立的正局級機構變為目前的處級編制。


申明

本文的目的是希望從學術、標準以及管理等3個層面簡要地闡釋“地震工作”與“抗震工作”的區別與聯系,以便對工程技術人員或相關工作人員正確理解和把握《抗震規范》的若干技術規定有所幫助!用詞、用語上力求簡單、直白、易于理解,因此,文中的一些表述和描述難免有不甚妥當之處,敬請諒解和理解!


延伸閱讀

[1] 郭增建、陳鑫黎安主編.地震對策[M]. 地震出版社,1986.9

[2] 陳壽梁、魏鏈主編.抗震防災對策[M].河南科學技術出版社,1988.4

[3] 沈聚敏、周錫元、高小旺、劉晶波.抗震工程學[M].中國建筑工業出版社,2000.12

[4] 胡聿賢.地震工程學[M].地震出版社,2006.1

[5] W.F. Chen and Charles Scawthorn, Earthquake Engineering Handbook[M]. CRC Press, 2003

END


 可轉載,轉載需標明圖文來源!





羅開海

研究員,工學博士,碩士生導師

國家一級注冊結構工程師

我國結構與抗震知名專家



毋劍平

研究員

國家一級注冊結構工程師

一級注冊建筑師





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