中國
1955年翻譯出版了蘇聯(lián)《地震區(qū)建筑規(guī)范》,1956年編制了第一個中國地震烈度區(qū)劃圖,未正式使用。1957年提出了新的中國地震烈度表,在哈爾濱召開全國抗震結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)討論會,部分論文1958年發(fā)表于土木工程學(xué)報。國家建委委托土木建筑研究所負(fù)責(zé)主編我國抗震設(shè)計規(guī)范。1959年提出了我國第一個抗震設(shè)計規(guī)范草案,內(nèi)容包括房屋、道橋、水壩、給排水等多種土建工程學(xué)科,并為設(shè)計單位試用,此草案參考了1957蘇聯(lián)CH-8-5 7規(guī)范。同年,國家建委撤銷,此草案被擱置。
1962年土木建筑研究所改名為工程力學(xué)研究所,國家建委重新恢復(fù)并責(zé)成工程力學(xué)所重新主編我國抗震規(guī)范,參加編制的單位還有中國科學(xué)院地球物理所、建筑工程部西北工業(yè)設(shè)計院、給排水設(shè)計院、鐵道部第一設(shè)計院,水電部水利科學(xué)研究院等。1964年提出我國第二個抗震設(shè)計規(guī)范草案“地震區(qū)建筑設(shè)計規(guī)范(草案稿)",該規(guī)范中不再包括水工結(jié)構(gòu)部分,但除建筑物部分外,還包括給排水、農(nóng)村房屋、道橋等。此規(guī)范有如下特點:與1 9 5 9年草案相同,由于無成熟的全國地震烈度區(qū)劃圖,只采用若干重要城市的基本烈度作參考;廢棄了1959年草案中按蘇聯(lián)經(jīng)驗采用的場地烈度概念,對場地影響不采用調(diào)整烈度的方式去處理,而采用調(diào)整反應(yīng)譜的方法,這一方法的引入要早于美國和日本十幾年后;改變了1 9 5 9年草案中將場地分為三類的單純宏觀方法,而采用多物理指標(biāo)法分為四類;將1959年草案中的地震系數(shù)kc改寫為C與k兩個系數(shù)的乘積Ck,使地震系數(shù)k明確表示實際地震動,即k=amax/g,amax為地震最大水平或豎向加速度;而用結(jié)構(gòu)系數(shù)C明確表示結(jié)構(gòu)非彈性反應(yīng)的影響,隨結(jié)構(gòu)類型而異,變化于1/3到1之間;采用兩種公認(rèn)的方法,即等效靜力法與反應(yīng)譜法;對下述結(jié)構(gòu)應(yīng)計算豎向地震力:穩(wěn)定性依賴于自重維持的結(jié)構(gòu),如重力壩與擋土墻;位于高烈度區(qū)(震中區(qū))的以自重為主要荷載的結(jié)構(gòu),如大跨橋梁與屋蓋結(jié)構(gòu);根據(jù)國內(nèi)實測結(jié)果與理論研究,給出了多層磚石房屋、多層鋼筋混凝土樓房、壩、橋墩、煙囪與高架塔的自振周期計算公式。
1970年國家建委重新組織建筑科學(xué)研究院等單位主編我國建筑抗震規(guī)范,1972年提出了工業(yè)與民用建筑抗震規(guī)范草案,廣泛征求意見,并于1974年出版了我國第一部正式批準(zhǔn)的抗震規(guī)范《工業(yè)與民建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJll-74(試行)》,此規(guī)范僅包括工業(yè)與民用建筑部分,不包括給排水與道橋等。該規(guī)范繼承了1 96 4年規(guī)范草案中關(guān)于按場地土壤調(diào)整反應(yīng)譜的規(guī)定,不用場地烈度一詞,但改場地土為三類;同時,根據(jù)我國近十余年地震現(xiàn)場經(jīng)驗,提出了砂土液化判別公式。1978年根據(jù)海城、唐山地震震害經(jīng)驗,對1974版規(guī)范進(jìn)行了修改,正式出版了《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJll-78》。
1977年由建筑科學(xué)研究院主編《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)TJ22-77》正式批準(zhǔn)試行。這是我國第一個正式批準(zhǔn)試行的抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn),在國際上也是首創(chuàng),其中包括多層磚房、內(nèi)框架房屋、單層鋼筋混凝土廠房、多層鋼筋混凝土框架房屋、單層空曠房屋與單層磚柱廠房、舊式木房、磚木房屋、農(nóng)村房屋、煙囪與水塔等。
1982年由建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé)主編,考慮對《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJll-78》進(jìn)行修訂,并于1987年完成《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ11-89》的送審稿,1989年由建設(shè)部批準(zhǔn),1990年正式實施。這一規(guī)范的主要特點是:采用了以概率可靠度為基礎(chǔ)的三水準(zhǔn)(小震不壞、中震可修、大震不倒)兩階段(小震下得截面抗震驗算和大震下的結(jié)構(gòu)變形驗算)的抗震設(shè)計思想;提出了6度區(qū)的建筑抗震設(shè)防的要求;提出了建筑的重要性分類概念,以基本烈度和建筑重要性分類共同確定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn);采用了4類場地分類,并在地震作用計算中考慮了遠(yuǎn)近震的影響;在地震作用計算方法中增加了結(jié)構(gòu)時程分析法作為補充計算,同時,還考慮了扭轉(zhuǎn)和豎向地震效應(yīng)的計算;在截面承載力驗算中引入了抗震調(diào)整系數(shù),取代了TJ11-78的總安全系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)。
1994年由于中國建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé),開始了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ11-89》修訂的準(zhǔn)備工作,并于1997年7月通過了修訂大綱,全面開始修訂工作。2001年4月,最終完成了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001》的報批稿。2001年7月建設(shè)部正式批準(zhǔn)并與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布這一規(guī)范。與GBJ11-89規(guī)范相比,GB50011-2001規(guī)范的主要改進(jìn)之處在于:在抗震設(shè)防依據(jù)上取消了設(shè)計近震、遠(yuǎn)震的概念,代之以設(shè)計地震分組概念;提出了長周期和不同阻尼比的設(shè)計反應(yīng)譜;增加了結(jié)構(gòu)規(guī)則性定義,并提出了相應(yīng)的抗震概念設(shè)計;新增加了若干類型結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則。
美國
在美國,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范可以追述到上世紀(jì)二三十年代。1929年,太平洋沿岸房屋管理局(the Pacific Coast Building Officials),即后來的ICBO(International Conference of Building Officials),在第一版統(tǒng)一建筑規(guī)范(Uniform Building Code,簡稱UBC)的附錄中以非強制性條文的形式,給出了第一套綜合性抗震設(shè)計方法。在這本早期的規(guī)范中,包含了地震區(qū)劃、結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計以及側(cè)向抵抗力等今天規(guī)范仍然使用的基本概念。1933年的加州Long Beach地震后,加利福利亞政府采取了Field法案和Riley法案,對建筑抗震提出了強制性要求。
20世紀(jì)40年代末期,加州大學(xué)的一些研究者開始與加州工程師協(xié)會(Structural Engineers Association of California, SEAOC)的成員開展合作,致力于地面運動及結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)的研究。1952年,SEAOC與ASCE(American Society of Civil Engineers)聯(lián)合發(fā)布了一個報告,將反應(yīng)譜原理引入了地震工程領(lǐng)域。1960年,SEAOC對這一報告進(jìn)行了擴(kuò)充,發(fā)布了第一版的《推薦側(cè)向力條文及評注》(Recommended Lateral Force Provisions and Commentary),即通常所謂的藍(lán)皮書(Blue Book)。后來在SEAOC地震學(xué)分會的努力下,經(jīng)周期性的修改與再版,藍(lán)皮書已成為UBC及其它規(guī)范中抗震條文的資料來源。在藍(lán)皮書中,明確提出了建筑的三級性能標(biāo)準(zhǔn):1)允許建筑抵抗較低水準(zhǔn)的地震動而不破壞,2)在中等水平地震動作用下主體結(jié)構(gòu)不會破壞,但非結(jié)構(gòu)構(gòu)件會有一些破壞,3)在強烈地震作用下,建筑不會倒塌,確保生命安全。這些基本性能目標(biāo)作為建筑抗震設(shè)計規(guī)范的基本原則一直沿用至今。
1960年的藍(lán)皮書概括總結(jié)了當(dāng)時地震工程界的理論成果與實際經(jīng)驗。在此后的一段時間內(nèi),以藍(lán)皮書為基礎(chǔ)的UBC規(guī)范保持了相對的穩(wěn)定。然而,1971年2月的San Fernando地震造成的大范圍破壞,令工程師們大為震驚。根據(jù)這次地震震害教訓(xùn),UBC規(guī)范采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施:提高了設(shè)計內(nèi)力的水準(zhǔn);對重要的結(jié)構(gòu),特別是涉及公共健康與安全的建筑,采取了更加保守的標(biāo)準(zhǔn);在高烈度地震,對混凝土結(jié)構(gòu)的延性構(gòu)造提出了強制性要求。
盡管SEAOC根據(jù)San Fernando地震的教訓(xùn),在1973 UBC和1976 UBC中采取了很多改進(jìn)措施,但非常顯然的是,人們需要對過去的抗震設(shè)計方法進(jìn)行認(rèn)真的回顧和徹底的審視。為此,SEAOC專門組織了一個應(yīng)用技術(shù)委員會(Applied Technology Council, ATC),負(fù)責(zé)籌集資金,指導(dǎo)焦點問題的研究與探討,目的在于改進(jìn)建筑抗震設(shè)計方法。在NSF(National Science Foundation)的資助下,ATC在全國范圍內(nèi)組織了大批著名的地震工程研究者以及有實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員來開展這項研究工作,最終發(fā)布了影響深遠(yuǎn)的成果報告ATC 3-06。在這一報告中,引入了線性動力分析方法,并且第一次嘗試性的對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的風(fēng)險水準(zhǔn)進(jìn)行了量化。ATC 3-06明確提出,規(guī)范設(shè)計的目的應(yīng)該是在平均重現(xiàn)期475年地震作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)能確保生命安全。ATC 3-06的這一建議在1988 UBC中已被正式采用。
到上世紀(jì)70年代中期,人們已清楚地意識到,地震已不僅僅是加州的麻煩,在美國地其他地區(qū)也會發(fā)生San Fernando地震那樣的大地震,于是便有了NEHRP(National Earthquake Hazards Reduction Program)的產(chǎn)生。20世紀(jì)80年代,NEHRP提出了許多重要的目標(biāo),包括制定和應(yīng)用工程抗震的國家標(biāo)準(zhǔn)、研制對現(xiàn)有危險房屋進(jìn)行風(fēng)險識別和減輕風(fēng)險的方法等。共有四家聯(lián)邦機(jī)構(gòu)參與了NEHRP計劃,其中美國地質(zhì)調(diào)查局USGS(United State Geologic Survey)負(fù)責(zé)強地面運動特征的研究,NSF和NIST(National Institute of Science and Technology)分別負(fù)責(zé)資金和技術(shù)支持,而FEMA(Federal Emergency Management Agency)則負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)制定作為規(guī)范基礎(chǔ)和實踐標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性文件。
FEMA的研發(fā)計劃主要集中于兩個方面,即研制可用于減輕現(xiàn)有建筑地震風(fēng)險的使用工具以及制定全國范圍可用的新建建筑規(guī)范。如前所述,UBC規(guī)范是在SEAOC推薦條文的基礎(chǔ)上制定的,雖然根據(jù)最新的研究成果和第一手的震害資料,UBC進(jìn)行了不斷的更新與改進(jìn),但是它基本上只用于美國西部地區(qū)。在美國中部及東北部地區(qū),使用的是由BOCA制定的規(guī)范,而在美國東南部地區(qū)則主要使用SBCCI制定的規(guī)范。需要說明的是,BOCA和SBCCI的規(guī)范均采用了ANSI-58.1(即后來的ASCE 7)等國家規(guī)范的推薦條文;而在1995年以前,ANSI/ASCE規(guī)范的抗震設(shè)計條文均是以早期的UBC為基礎(chǔ)的,并沒有包括1971年San Fernando地震后UBC規(guī)范的一些重大改進(jìn)。
在FEMA的資助下,為了制定所謂的NEHRP Provisions,BSSC(Building Seismic Safety Council)在全國范圍內(nèi)召集工程技術(shù)人員、企業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的代表,組成了條款更新委員會PUC(Provisions Update Council),并于1985年發(fā)布了第一版NEHRP Provision。以后為了和模式建筑規(guī)范的再版周期相適應(yīng),BSSC每3年都會對NEHRP Provisions進(jìn)行更新和再版。但是,最初的1985和1988兩個版本的NEHRP Provisions并沒有被任何模式規(guī)范所采用,直到1993年,ASCE 7基于1991 NEHRP Provisions進(jìn)行抗震條款修改時,這種情況才有所改觀。后來,BOCA和SBCCI規(guī)范進(jìn)行修改時均采用了ASCE 7的抗震條款。當(dāng)時,ICBO也曾考慮采用NEHRP Provisions,但是一項研究表明:按照UBC規(guī)范進(jìn)行設(shè)計的結(jié)構(gòu)完全能滿足NEHRP Provisions的要求,因此,ICBO最終還是沒有采用NEHRP Provisions。
盡管有證據(jù)表明UBC和NEHRP Provisions是相當(dāng)?shù)?,但是關(guān)于這一點的真實性在地震工程界仍然存在很大爭議。1995年,上述三本規(guī)范的編制機(jī)構(gòu)決定成立一個聯(lián)合會,即國際規(guī)范協(xié)會ICC(International Code Council),負(fù)責(zé)制定一套單一的模式建筑規(guī)范,以取代過去三家機(jī)構(gòu)的各自規(guī)范。ICC的初衷是想利用BOCA、ICBO和SBCCI的規(guī)范中各自最好的部分組成一本新的規(guī)范在2000年發(fā)布。但是,由于作為BOCA和SBCCI規(guī)范基礎(chǔ)的1991 NEHRP Provisions在2000年時可能會過時,而且在其中也沒有考慮1989年Loma Prieta、1994年Northridge以及1995年Kobe等地震的震害教訓(xùn)和啟示,同時,它也沒有考慮最新的地震危險性分析結(jié)果。
鑒于此,ICC、BSSC、SEAOC以及ASCE等機(jī)構(gòu)達(dá)成了一個非正式協(xié)議,幾家機(jī)構(gòu)將合作編制1997 NEHRP Provisions,并將其作為2000 IBC規(guī)范的基礎(chǔ)。為此,SEAOC首先解決了1997 UBC的改進(jìn)問題:采用了以強度理論為基礎(chǔ)的設(shè)計方法,吸取了Northridge和Kobe等地震震害的教訓(xùn),考慮近場效應(yīng)修改了地面運動模型。與此同時,參與BSSC PUC計劃的SEAOC成員也將上述建議帶到了1997 NEHRP Provisions 中;此外,1997 NEHRP Provisions還采用了USGS最新的地震參數(shù)區(qū)劃圖,增加了組合結(jié)構(gòu)體系以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)定。
1997 UBC和1997 NEHRP Provisions與之前的版本相比,最大的改進(jìn)之處就在于:引入了新的場地效應(yīng)系數(shù)、采用了新的地震動參數(shù)區(qū)劃圖、改進(jìn)了主體結(jié)構(gòu)與材料相關(guān)的設(shè)計條文。
2000年,以1997 NEHRP Provisions為基礎(chǔ)的2000 IBC規(guī)范正式發(fā)布實施,取代了UBC、BOCA和SBCCI等規(guī)范,從而使美國的新建建筑規(guī)范達(dá)到了統(tǒng)一。以后,為了和模式建筑規(guī)范的再版周期相適應(yīng),ICC每3年對IBC規(guī)范進(jìn)行一次更新和再版,于是便有了2003 IBC(以后稱為IBC-2003)的產(chǎn)生。
與制定新建建筑的設(shè)計規(guī)范相比,制定既有建筑的評估與加固方法則要面臨著完全不同甚至更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在1980年以前,人們很少對既有建筑進(jìn)行評估或加固。當(dāng)需要進(jìn)行評估或加固時,一般是按現(xiàn)行規(guī)范(用于新建建筑設(shè)計)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。這樣做的結(jié)果就是結(jié)構(gòu)加固的代價太高,而且也不可靠。因為現(xiàn)行規(guī)范對結(jié)構(gòu)側(cè)向強度的要求是在假定結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)則性和延性的基礎(chǔ)上的,而對于既有的危險建筑來說,一般都不會具有這樣的規(guī)則性和結(jié)構(gòu)延性的。
在NSF的資助下,ATC開展了ATC 14項目研究計劃,提出了對既有建筑進(jìn)行風(fēng)險評估的標(biāo)準(zhǔn)方法。后來,在FEMA的繼續(xù)資助下,這一方法在ATC 22、FEMA178以及FEMA310中得到不斷的修改和擴(kuò)充。然而,盡管這些報告提供了完整的建筑風(fēng)險識別方法,但是它們并沒有提供相應(yīng)的加固方法。為了彌補這一缺憾,F(xiàn)EMA與ATC、BSSC以及ASCE等機(jī)構(gòu)開展合作,最后發(fā)布了第一本真正意義上的基于性能抗震設(shè)計規(guī)范FEMA273。與此同時,ATC也發(fā)布了一本類似的、用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的ATC-40報告。
1955年翻譯出版了蘇聯(lián)《地震區(qū)建筑規(guī)范》,1956年編制了第一個中國地震烈度區(qū)劃圖,未正式使用。1957年提出了新的中國地震烈度表,在哈爾濱召開全國抗震結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)討論會,部分論文1958年發(fā)表于土木工程學(xué)報。國家建委委托土木建筑研究所負(fù)責(zé)主編我國抗震設(shè)計規(guī)范。1959年提出了我國第一個抗震設(shè)計規(guī)范草案,內(nèi)容包括房屋、道橋、水壩、給排水等多種土建工程學(xué)科,并為設(shè)計單位試用,此草案參考了1957蘇聯(lián)CH-8-5 7規(guī)范。同年,國家建委撤銷,此草案被擱置。
1962年土木建筑研究所改名為工程力學(xué)研究所,國家建委重新恢復(fù)并責(zé)成工程力學(xué)所重新主編我國抗震規(guī)范,參加編制的單位還有中國科學(xué)院地球物理所、建筑工程部西北工業(yè)設(shè)計院、給排水設(shè)計院、鐵道部第一設(shè)計院,水電部水利科學(xué)研究院等。1964年提出我國第二個抗震設(shè)計規(guī)范草案“地震區(qū)建筑設(shè)計規(guī)范(草案稿)",該規(guī)范中不再包括水工結(jié)構(gòu)部分,但除建筑物部分外,還包括給排水、農(nóng)村房屋、道橋等。此規(guī)范有如下特點:與1 9 5 9年草案相同,由于無成熟的全國地震烈度區(qū)劃圖,只采用若干重要城市的基本烈度作參考;廢棄了1959年草案中按蘇聯(lián)經(jīng)驗采用的場地烈度概念,對場地影響不采用調(diào)整烈度的方式去處理,而采用調(diào)整反應(yīng)譜的方法,這一方法的引入要早于美國和日本十幾年后;改變了1 9 5 9年草案中將場地分為三類的單純宏觀方法,而采用多物理指標(biāo)法分為四類;將1959年草案中的地震系數(shù)kc改寫為C與k兩個系數(shù)的乘積Ck,使地震系數(shù)k明確表示實際地震動,即k=amax/g,amax為地震最大水平或豎向加速度;而用結(jié)構(gòu)系數(shù)C明確表示結(jié)構(gòu)非彈性反應(yīng)的影響,隨結(jié)構(gòu)類型而異,變化于1/3到1之間;采用兩種公認(rèn)的方法,即等效靜力法與反應(yīng)譜法;對下述結(jié)構(gòu)應(yīng)計算豎向地震力:穩(wěn)定性依賴于自重維持的結(jié)構(gòu),如重力壩與擋土墻;位于高烈度區(qū)(震中區(qū))的以自重為主要荷載的結(jié)構(gòu),如大跨橋梁與屋蓋結(jié)構(gòu);根據(jù)國內(nèi)實測結(jié)果與理論研究,給出了多層磚石房屋、多層鋼筋混凝土樓房、壩、橋墩、煙囪與高架塔的自振周期計算公式。
1970年國家建委重新組織建筑科學(xué)研究院等單位主編我國建筑抗震規(guī)范,1972年提出了工業(yè)與民用建筑抗震規(guī)范草案,廣泛征求意見,并于1974年出版了我國第一部正式批準(zhǔn)的抗震規(guī)范《工業(yè)與民建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJll-74(試行)》,此規(guī)范僅包括工業(yè)與民用建筑部分,不包括給排水與道橋等。該規(guī)范繼承了1 96 4年規(guī)范草案中關(guān)于按場地土壤調(diào)整反應(yīng)譜的規(guī)定,不用場地烈度一詞,但改場地土為三類;同時,根據(jù)我國近十余年地震現(xiàn)場經(jīng)驗,提出了砂土液化判別公式。1978年根據(jù)海城、唐山地震震害經(jīng)驗,對1974版規(guī)范進(jìn)行了修改,正式出版了《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJll-78》。
1977年由建筑科學(xué)研究院主編《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)TJ22-77》正式批準(zhǔn)試行。這是我國第一個正式批準(zhǔn)試行的抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn),在國際上也是首創(chuàng),其中包括多層磚房、內(nèi)框架房屋、單層鋼筋混凝土廠房、多層鋼筋混凝土框架房屋、單層空曠房屋與單層磚柱廠房、舊式木房、磚木房屋、農(nóng)村房屋、煙囪與水塔等。
1982年由建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé)主編,考慮對《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJll-78》進(jìn)行修訂,并于1987年完成《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ11-89》的送審稿,1989年由建設(shè)部批準(zhǔn),1990年正式實施。這一規(guī)范的主要特點是:采用了以概率可靠度為基礎(chǔ)的三水準(zhǔn)(小震不壞、中震可修、大震不倒)兩階段(小震下得截面抗震驗算和大震下的結(jié)構(gòu)變形驗算)的抗震設(shè)計思想;提出了6度區(qū)的建筑抗震設(shè)防的要求;提出了建筑的重要性分類概念,以基本烈度和建筑重要性分類共同確定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn);采用了4類場地分類,并在地震作用計算中考慮了遠(yuǎn)近震的影響;在地震作用計算方法中增加了結(jié)構(gòu)時程分析法作為補充計算,同時,還考慮了扭轉(zhuǎn)和豎向地震效應(yīng)的計算;在截面承載力驗算中引入了抗震調(diào)整系數(shù),取代了TJ11-78的總安全系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)。
1994年由于中國建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé),開始了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ11-89》修訂的準(zhǔn)備工作,并于1997年7月通過了修訂大綱,全面開始修訂工作。2001年4月,最終完成了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001》的報批稿。2001年7月建設(shè)部正式批準(zhǔn)并與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布這一規(guī)范。與GBJ11-89規(guī)范相比,GB50011-2001規(guī)范的主要改進(jìn)之處在于:在抗震設(shè)防依據(jù)上取消了設(shè)計近震、遠(yuǎn)震的概念,代之以設(shè)計地震分組概念;提出了長周期和不同阻尼比的設(shè)計反應(yīng)譜;增加了結(jié)構(gòu)規(guī)則性定義,并提出了相應(yīng)的抗震概念設(shè)計;新增加了若干類型結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則。
美國
在美國,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范可以追述到上世紀(jì)二三十年代。1929年,太平洋沿岸房屋管理局(the Pacific Coast Building Officials),即后來的ICBO(International Conference of Building Officials),在第一版統(tǒng)一建筑規(guī)范(Uniform Building Code,簡稱UBC)的附錄中以非強制性條文的形式,給出了第一套綜合性抗震設(shè)計方法。在這本早期的規(guī)范中,包含了地震區(qū)劃、結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計以及側(cè)向抵抗力等今天規(guī)范仍然使用的基本概念。1933年的加州Long Beach地震后,加利福利亞政府采取了Field法案和Riley法案,對建筑抗震提出了強制性要求。
20世紀(jì)40年代末期,加州大學(xué)的一些研究者開始與加州工程師協(xié)會(Structural Engineers Association of California, SEAOC)的成員開展合作,致力于地面運動及結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)的研究。1952年,SEAOC與ASCE(American Society of Civil Engineers)聯(lián)合發(fā)布了一個報告,將反應(yīng)譜原理引入了地震工程領(lǐng)域。1960年,SEAOC對這一報告進(jìn)行了擴(kuò)充,發(fā)布了第一版的《推薦側(cè)向力條文及評注》(Recommended Lateral Force Provisions and Commentary),即通常所謂的藍(lán)皮書(Blue Book)。后來在SEAOC地震學(xué)分會的努力下,經(jīng)周期性的修改與再版,藍(lán)皮書已成為UBC及其它規(guī)范中抗震條文的資料來源。在藍(lán)皮書中,明確提出了建筑的三級性能標(biāo)準(zhǔn):1)允許建筑抵抗較低水準(zhǔn)的地震動而不破壞,2)在中等水平地震動作用下主體結(jié)構(gòu)不會破壞,但非結(jié)構(gòu)構(gòu)件會有一些破壞,3)在強烈地震作用下,建筑不會倒塌,確保生命安全。這些基本性能目標(biāo)作為建筑抗震設(shè)計規(guī)范的基本原則一直沿用至今。
1960年的藍(lán)皮書概括總結(jié)了當(dāng)時地震工程界的理論成果與實際經(jīng)驗。在此后的一段時間內(nèi),以藍(lán)皮書為基礎(chǔ)的UBC規(guī)范保持了相對的穩(wěn)定。然而,1971年2月的San Fernando地震造成的大范圍破壞,令工程師們大為震驚。根據(jù)這次地震震害教訓(xùn),UBC規(guī)范采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施:提高了設(shè)計內(nèi)力的水準(zhǔn);對重要的結(jié)構(gòu),特別是涉及公共健康與安全的建筑,采取了更加保守的標(biāo)準(zhǔn);在高烈度地震,對混凝土結(jié)構(gòu)的延性構(gòu)造提出了強制性要求。
盡管SEAOC根據(jù)San Fernando地震的教訓(xùn),在1973 UBC和1976 UBC中采取了很多改進(jìn)措施,但非常顯然的是,人們需要對過去的抗震設(shè)計方法進(jìn)行認(rèn)真的回顧和徹底的審視。為此,SEAOC專門組織了一個應(yīng)用技術(shù)委員會(Applied Technology Council, ATC),負(fù)責(zé)籌集資金,指導(dǎo)焦點問題的研究與探討,目的在于改進(jìn)建筑抗震設(shè)計方法。在NSF(National Science Foundation)的資助下,ATC在全國范圍內(nèi)組織了大批著名的地震工程研究者以及有實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員來開展這項研究工作,最終發(fā)布了影響深遠(yuǎn)的成果報告ATC 3-06。在這一報告中,引入了線性動力分析方法,并且第一次嘗試性的對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的風(fēng)險水準(zhǔn)進(jìn)行了量化。ATC 3-06明確提出,規(guī)范設(shè)計的目的應(yīng)該是在平均重現(xiàn)期475年地震作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)能確保生命安全。ATC 3-06的這一建議在1988 UBC中已被正式采用。
到上世紀(jì)70年代中期,人們已清楚地意識到,地震已不僅僅是加州的麻煩,在美國地其他地區(qū)也會發(fā)生San Fernando地震那樣的大地震,于是便有了NEHRP(National Earthquake Hazards Reduction Program)的產(chǎn)生。20世紀(jì)80年代,NEHRP提出了許多重要的目標(biāo),包括制定和應(yīng)用工程抗震的國家標(biāo)準(zhǔn)、研制對現(xiàn)有危險房屋進(jìn)行風(fēng)險識別和減輕風(fēng)險的方法等。共有四家聯(lián)邦機(jī)構(gòu)參與了NEHRP計劃,其中美國地質(zhì)調(diào)查局USGS(United State Geologic Survey)負(fù)責(zé)強地面運動特征的研究,NSF和NIST(National Institute of Science and Technology)分別負(fù)責(zé)資金和技術(shù)支持,而FEMA(Federal Emergency Management Agency)則負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)制定作為規(guī)范基礎(chǔ)和實踐標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性文件。
FEMA的研發(fā)計劃主要集中于兩個方面,即研制可用于減輕現(xiàn)有建筑地震風(fēng)險的使用工具以及制定全國范圍可用的新建建筑規(guī)范。如前所述,UBC規(guī)范是在SEAOC推薦條文的基礎(chǔ)上制定的,雖然根據(jù)最新的研究成果和第一手的震害資料,UBC進(jìn)行了不斷的更新與改進(jìn),但是它基本上只用于美國西部地區(qū)。在美國中部及東北部地區(qū),使用的是由BOCA制定的規(guī)范,而在美國東南部地區(qū)則主要使用SBCCI制定的規(guī)范。需要說明的是,BOCA和SBCCI的規(guī)范均采用了ANSI-58.1(即后來的ASCE 7)等國家規(guī)范的推薦條文;而在1995年以前,ANSI/ASCE規(guī)范的抗震設(shè)計條文均是以早期的UBC為基礎(chǔ)的,并沒有包括1971年San Fernando地震后UBC規(guī)范的一些重大改進(jìn)。
在FEMA的資助下,為了制定所謂的NEHRP Provisions,BSSC(Building Seismic Safety Council)在全國范圍內(nèi)召集工程技術(shù)人員、企業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的代表,組成了條款更新委員會PUC(Provisions Update Council),并于1985年發(fā)布了第一版NEHRP Provision。以后為了和模式建筑規(guī)范的再版周期相適應(yīng),BSSC每3年都會對NEHRP Provisions進(jìn)行更新和再版。但是,最初的1985和1988兩個版本的NEHRP Provisions并沒有被任何模式規(guī)范所采用,直到1993年,ASCE 7基于1991 NEHRP Provisions進(jìn)行抗震條款修改時,這種情況才有所改觀。后來,BOCA和SBCCI規(guī)范進(jìn)行修改時均采用了ASCE 7的抗震條款。當(dāng)時,ICBO也曾考慮采用NEHRP Provisions,但是一項研究表明:按照UBC規(guī)范進(jìn)行設(shè)計的結(jié)構(gòu)完全能滿足NEHRP Provisions的要求,因此,ICBO最終還是沒有采用NEHRP Provisions。
盡管有證據(jù)表明UBC和NEHRP Provisions是相當(dāng)?shù)?,但是關(guān)于這一點的真實性在地震工程界仍然存在很大爭議。1995年,上述三本規(guī)范的編制機(jī)構(gòu)決定成立一個聯(lián)合會,即國際規(guī)范協(xié)會ICC(International Code Council),負(fù)責(zé)制定一套單一的模式建筑規(guī)范,以取代過去三家機(jī)構(gòu)的各自規(guī)范。ICC的初衷是想利用BOCA、ICBO和SBCCI的規(guī)范中各自最好的部分組成一本新的規(guī)范在2000年發(fā)布。但是,由于作為BOCA和SBCCI規(guī)范基礎(chǔ)的1991 NEHRP Provisions在2000年時可能會過時,而且在其中也沒有考慮1989年Loma Prieta、1994年Northridge以及1995年Kobe等地震的震害教訓(xùn)和啟示,同時,它也沒有考慮最新的地震危險性分析結(jié)果。
鑒于此,ICC、BSSC、SEAOC以及ASCE等機(jī)構(gòu)達(dá)成了一個非正式協(xié)議,幾家機(jī)構(gòu)將合作編制1997 NEHRP Provisions,并將其作為2000 IBC規(guī)范的基礎(chǔ)。為此,SEAOC首先解決了1997 UBC的改進(jìn)問題:采用了以強度理論為基礎(chǔ)的設(shè)計方法,吸取了Northridge和Kobe等地震震害的教訓(xùn),考慮近場效應(yīng)修改了地面運動模型。與此同時,參與BSSC PUC計劃的SEAOC成員也將上述建議帶到了1997 NEHRP Provisions 中;此外,1997 NEHRP Provisions還采用了USGS最新的地震參數(shù)區(qū)劃圖,增加了組合結(jié)構(gòu)體系以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)定。
1997 UBC和1997 NEHRP Provisions與之前的版本相比,最大的改進(jìn)之處就在于:引入了新的場地效應(yīng)系數(shù)、采用了新的地震動參數(shù)區(qū)劃圖、改進(jìn)了主體結(jié)構(gòu)與材料相關(guān)的設(shè)計條文。
2000年,以1997 NEHRP Provisions為基礎(chǔ)的2000 IBC規(guī)范正式發(fā)布實施,取代了UBC、BOCA和SBCCI等規(guī)范,從而使美國的新建建筑規(guī)范達(dá)到了統(tǒng)一。以后,為了和模式建筑規(guī)范的再版周期相適應(yīng),ICC每3年對IBC規(guī)范進(jìn)行一次更新和再版,于是便有了2003 IBC(以后稱為IBC-2003)的產(chǎn)生。
與制定新建建筑的設(shè)計規(guī)范相比,制定既有建筑的評估與加固方法則要面臨著完全不同甚至更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在1980年以前,人們很少對既有建筑進(jìn)行評估或加固。當(dāng)需要進(jìn)行評估或加固時,一般是按現(xiàn)行規(guī)范(用于新建建筑設(shè)計)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。這樣做的結(jié)果就是結(jié)構(gòu)加固的代價太高,而且也不可靠。因為現(xiàn)行規(guī)范對結(jié)構(gòu)側(cè)向強度的要求是在假定結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)則性和延性的基礎(chǔ)上的,而對于既有的危險建筑來說,一般都不會具有這樣的規(guī)則性和結(jié)構(gòu)延性的。
在NSF的資助下,ATC開展了ATC 14項目研究計劃,提出了對既有建筑進(jìn)行風(fēng)險評估的標(biāo)準(zhǔn)方法。后來,在FEMA的繼續(xù)資助下,這一方法在ATC 22、FEMA178以及FEMA310中得到不斷的修改和擴(kuò)充。然而,盡管這些報告提供了完整的建筑風(fēng)險識別方法,但是它們并沒有提供相應(yīng)的加固方法。為了彌補這一缺憾,F(xiàn)EMA與ATC、BSSC以及ASCE等機(jī)構(gòu)開展合作,最后發(fā)布了第一本真正意義上的基于性能抗震設(shè)計規(guī)范FEMA273。與此同時,ATC也發(fā)布了一本類似的、用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的ATC-40報告。