工程抗震研究方法

1. 建设工程抗震包括哪几个方面工作

（一）高层建筑工程超限设计可行性论证报告应说明其超限的类型（如高度、转换层形式和位置、多塔、连体、错层、加强层、竖向不规则、平面不规则、超限大跨空间结构等）和程度，并提出有效控制安全的技术措施，包括抗震技术措施的适用性、可靠性，整体结构及其薄弱部位的加强措施和预期的性能目标。 （二）岩土工程勘察报告应包括岩土特性参数、地基承载力、场地类别、液化评价、剪切波速测试成果及地基方案。当设计有要求时，应按规范规定提供结构工程时程分析所需的资料。 （三）结构设计计算书应包括：软件名称，力学模型，电算的原始参数（是否考虑扭转耦连、周期折减系数、地震作用修正系数、内力调整系数、输入地震波和峰值加速度等），结构自振周期、振型、位移、扭转位移比、结构总重力和地震剪力系数、楼层刚度比、墙体（或筒体）承担的地震倾覆力矩等整体计算结果，主要构件的轴压比、剪压比和应力比控制等。 对计算结果应进行分析。采用时程分析时，其结果应与振型分解反应谱法计算结果进行比较。对多个软件的计算结果应加以比较，建议选择专业而有经验的咨询公司进行计算分析。 上海凯德数值提供专业的地震弹塑性时程分析报告，和抗震设防专项审查报告的咨询。 （四）初步设计文件的深度应符合《建筑工程设计文件编制深度的规定》的要求，设计说明要有建筑抗震设防分类、设防烈度、设计地震分组或设计地震动参数、混凝土结构的抗震等级等内容。 （五）抗震试验数据和研究成果，要有明确的适用范围和结论。

2. 防震措施分两大类分别是工程防震和什么

防震措施分两大类分别是工程防震和非工程防震

防灾措施可分两大类:即工程防灾和非工程防灾。工程防灾是防震减灾的重要方面。因为地震所造成的人员伤亡和财产损失,主要是因建筑物倒塌和工程设施破坏造成。

工程防灾措施主要包括:

(1)制定工程建设抗灾规划;

(2)制定各种工程抗灾技术规范和法规;

(3)工程设防。工程设防的重点在于生命线工程,易产生次生灾害的工业系统,以及水库,水坝,防汛抗洪工程等。

(4)工程鉴定与加固。对达不到抗震要求的工程实施加固措施,提高建筑物抗震性能。

工程防灾是防震减灾的重要方面。因为地震所造成的人员伤亡和财产损失,主要是因建筑物倒塌和工程设施破坏造成。

一、工程防震

1.开展活断层研究的重要性

地下活断层是地震灾害之源。唐山大地震就是在地震前没有发现地下活断层，只按烈度六度进行建筑设防，因此造成了巨大损失。为了抗御地震灾害，保障社会稳定和经济发展，我们天津市应加强对地下活断层的研究，开展这项工作是非常重要的。

2.为什么要进行地震小区划

地震小区划更有小区域的特点，为场地工程建设提供防震减灾技术，其技术水平约超前建筑规范十年左右。这项工作可尽快的把先进技术转化成生产力。国家也要求大、中城市都要开展地震小区划工作。它可为工程抗震设计、防震减灾规划、土地利用规划、地震保险等提供可靠的依据，社会效益、经济效益、环境效益显着，也是"以预防为主"防震减灾工作方针落实的重要措施之一。

3.工程场地的地震安全性评价

由于建筑物的破坏往往与建筑物所在的场地和地基的抗震性能有关，因此为了减轻地震灾害，减少经济损失和人员伤亡，在工程建设时需要考虑工程建设场地可能遭遇到的地震危险程度(即地震危险性)。

二、非工程防震

非工程性防御措施是指旨在增强全社会的防震减灾意识，提高避险、自救、互救的能力，以及抗震救灾准备等方面的灾害预防活动。非工程性防御措施主要内容涉及应急避难场所规划和建设、抗震救灾资金、物资储备、地震应急知识宣传普及活动和地震应急救援演练、地震灾害保险等方面的制度和规定。

3. 谁能告诉我关于混凝土细观力学方面的知识

混凝土细观力学研究进展及评述

(1.北京工业大学分部，北京 100044；2.中国水利水电科学研究院 工程抗震研究中心，北京 100044)

摘要：本文介绍了混凝土细观力学的研究方法，总结了到目前为止在细观层次上对混凝土实验研究和数值模拟的研究成果，详细分析讨论了格构模型、随机骨料模型和随机力学特性模型3种细观力学数值模型的优缺点。目前混凝土细观力学的研究主要集中对细观数值模型的研究，已建立起来的细观数值模型仍待完善，同时尚缺乏系统的各相材料力学特性参数试验测定成果。用细观力学数值模拟取代部分试验任务还要做很多工作。
关键词：混凝土；细观力学；数值模拟；试验研究
中图分类号：TV313 文献标识码：A

1 引言

混凝土是由水、水泥和粗细骨料组成的复合材料。一般从特征尺寸和研究方法的侧重点不同将混凝土内部结构分为三个层次(如图1)：(1)微观层次(Micro-level)。材料 的结构单元尺度在原子、分子量级，即从小于10-7cm～10-4cm着眼于水泥水化 物的微观结构分析。由晶体结构及分子结构组成，可用电子显微镜观察分析，是材料科学的研究对象；(2)细观层次(Meso-level)。从分子尺度到宏观尺度，其结构单元尺度变化范围在10-4厘米至几厘米，或更大些，着眼于粗细骨料、水泥水化物、孔隙、界面等细观结构，组成多相复合材料，可按各类计算模型进行数值分析。在这个层次上，混凝土被认为是一种由粗骨料、硬化水泥砂浆和它们之间的过渡区(粘结带)组成的三相材料。砂浆中的孔隙很小而量多，且随机分布，水泥砂浆力学性能可以看作细观均质损伤体。相同配合比、相同条件的砂浆试件，通常其力学性能也比较稳定，可以由试验直接测定。由泌水、干缩和温度变化引起粗骨料和水泥砂浆之间产生初始粘结裂缝，而这些细观内部裂隙的发展将直接影响混凝土的宏观力学性能；(3)宏观层次(Macro-level)。特征尺寸大于几厘米，混凝土作为非均质材料存在着一种特征体积，一般认为是相当于3～4倍的最大骨料体积。当小于特征体积时，材料的非均质性质将会十分明显；当大于特征体积时，材料假定为均质。有限元计算结果反映了一定体积内的平均效应，这个特征体积的平均应力和平均应变的关系成为宏观的应力应变关系。

图1 混凝土的层次结构示意

长期以来，人们对混凝土材料和构件宏观力学性能的劣化直至破坏全过程的机理、本构关系、力学模型和计算方法都非常重视，并且用各种理论和方法进行了研究。为了研究其材料组织结构和裂缝的开展以及在单轴、双轴、三轴应力的作用与强度之间的关系，人们作了大量试验。强度理论也从最简单的最大拉应力理论、最大拉应变理论，发展到单剪应力系列、八面体剪应力系列、双剪应力系列，直至现在的统一强度理论[1]。关于混凝土本构关系的研究也有大量文献，概括起来混凝土本构关系模型[2,3]主要有以下三种：(1) 弹性本构模型，包括线弹性和非线性弹性本构模型；(2)以经典塑性理论为基础的本构模型；(3)基于不可逆热力学的本构模型，包括内蕴时间模型和损伤力学模型。

对混凝土细观结构的研究表明，即使在加载以前，混凝土内部已有微裂缝存在。这种微裂缝一般首先在较大骨料颗粒与砂浆接触面(粘结带)上形成，即所谓的初始粘结裂缝。这是由于水泥砂浆在混凝土硬化过程中干缩引起的。砂浆和粗骨料接触面处是混凝土内部的薄弱环节，正是这种接触面导致混凝土具有较低的抗拉强度。粘结裂缝的数量取决于许多因素，包括骨料尺寸及其级配、水泥用量、水灰比、固化强度、养护条件、环境湿度和混凝土的发热量等。由于骨料和砂浆的刚度不同，在加载过程中，这种裂缝还将进一步发展，以致使混凝土在宏观上的应力应变曲线呈现出非线性。不均匀性是混凝土材料的最本质的特点，微裂缝是决定其性能的主导因素。

材料和物理学家从微观的角度研究微缺陷产生和扩展的机理，但是所得结果不易与宏观力学量相关联。而着眼于宏观裂纹分析的混凝土裂断力学理论和方法，主要研究裂纹尖端附近的应力场、应变场和能量释放率等，以建立宏观裂纹起裂、裂纹的稳定扩展和失稳扩展的判据。但是断裂力学无法分析宏观裂纹出现以前材料中微缺陷或微裂纹的形成及其发展对材料力学性能的影响。

为了建立混凝土细微观结构各种缺陷及其特性的不均匀性与其在宏观力学特性的关系，自20世纪70年代末[4]，人们发展了混凝土细观力学研究方法。

2 混凝土细观力学的研究方法

细观力学将混凝土看作由粗骨料、硬化水泥胶体以及两者之间的界面粘结带组成的三相非均质复合材料。选择适当的混凝土细观结构模型，在细观层次上划分单元，考虑骨料单元、固化水泥砂浆单元及界面单元材料力学特性的不同，以及简单的破坏准则或损伤模型反映单元刚度的退化，利用数值方法计算模拟混凝土试件的裂缝扩展过程及破坏形态，直观地反映出试件的损伤断裂破坏机理。由于细观上破坏或损伤单元刚度的退化，使得混凝土试件所受荷载与变形之间的关系表现为非线性。

细观力学的研究需要将试验、理论分析和数值计算三方面相结合。试验观测结果提供了细观力学的实物物性数据和检验判断标准；理论研究总结出细观力学的基本原理和理论模型；数值模拟计算是细观力学不可少的有效研究手段。人们可以在细观层次上合理地采用各相介质本构关系的情况下，借助于计算机的强大运算能力，对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟，而且能够避开试验机特性对于试验结果的影响。数值模拟可直观再现混凝土细观结构损伤和破坏过程。

当前混凝土细观力学数值模拟主要沿着两个方向进行：(1)将连续介质力学、损伤力学和计算力学相结合去分析细观尺度的变形、损伤和破坏过程，以发展较精确的细观本构关系和模拟细观破坏的物理机制；(2)基于对细观结构和细观本构关系的认识，将随机分析等理论方法与计算力学相结合去预测材料的宏观性质和本构关系，对混凝土试件的宏观响应进行计算仿真。

3 混凝土细观力学的试验研究

随着自动控制系统和电液伺服加载系统在结构试验中的广泛应用，从根本上改变了试验加载的技术，由过去的重力加载逐步改进为液压加载，进而过渡到低周反复加载、拟动力加载以及地震模拟随机振动台加载等。CT扫描，微波内部成像，声发射以及光纤应变传感器等已应用于解决应力、位移、裂缝、内部缺陷、损伤及振动的量测问题[5～14]。在试验数据的采集和处理方面，实现了量测数据的快速采集、自动化记录和数据自动处理分析等。与计算机联机的拟动力伺服加载系统可以在静力状态下量测结构的动力反应。由计算机完成的各种数据采集和自动处理系统可以准确、及时、完整地收集并表达荷载与试件材料行为的各种信息。

试验的作用有两个方面：一方面，为细观数值模拟提供基础数据，包括试样组成材料的细观力学性质、试样的尺寸等；另一方面，检验数值模拟结果的可靠性。在从细观层次入手进行混凝土的断裂过程模拟时，混凝土被视为由砂浆基质、粗骨料以及两者之间界面组成的复合材料，必须通过试验确定这三相组成材料的力学性质(包括 弹性模量、强度、本构关系等)，以此为基础才能进行混凝土试样的断裂过程模拟，但是模拟结果还必须与真实试件的宏观试验结果进行比较，以验证其正确性和适用性。

但在细观层次上，研究混凝土各相材料的试验资料并不多。进行细观力学数值模拟试验要以基本试验数据为基础，数值模拟的结果最终还要得到宏观试验结果的验证。作者所见的国内最早进行水泥浆体与骨料界面结合能力试验研究是同济大学的吴科如等人[15]，文献[15]设计了4种结合类型，分别测定了大理石粗骨料与水泥浆体结合面的劈拉强度和断裂能，并讨论了增强硬化水泥浆体-粗骨料界面结合力对混凝土断裂能的影响。刘光廷等[16]给出了粗骨料、水泥浆体及其结合面的抗拉强度、弹模等统计参数。宋玉普[17]介绍了全级配混凝土试件进行的系列试验，研究了全级配混凝土试件单轴抗拉、抗压、襞裂抗拉和抗折的强度及变形等特性，对试件的破坏形态及裂纹传播路径等进行了统计处理。van Mier J G M[18] Horsch T和Schlangen E[20,21]等[19]给出了混凝土三相组成材料的力学特性具有参考价值的试验资料。文献[18]系统地讨论了混凝土单轴压、单轴拉，剪切(Ⅱ，Ⅲ及混合型)微裂缝产生、扩展过程和细观力学机制，研究了骨料尺寸、类型、水灰比、养护条件以及压板摩擦约束和刚度对试验结果的影响。Hordijk D A[22]基于非线性断裂力学，比较系统地进行了素混凝土试件单轴拉伸和疲劳加载以及四点弯曲梁循环加载试验及数值模拟，绘出了应力变形全曲线，并总结了相应的本构关系。应该指出，上述文献有关骨料、固化水泥砂浆基质的力学特性都有一些试验统计数据，而水泥骨料结合面力学特性指标的试验研究则较为少见。组成混凝土各相材料的力学特性是进行数值模拟的基础。为了获得这些基本参数，有针对性地进行试验，特别是对水泥骨料结合面的力学特性开展研究是必不可少的。

“九五”期间，中国水利水电科学研究院结合小湾高拱坝工程，进行了大坝全级配混凝土静、动态试件的试验研究[23]。该项试验研究试件样本容量较少，但据此得出的初步结论表明：在与高拱坝长周期相应的加载速率下，全级配混凝土和湿筛混凝土的动态抗压强度及动态抗压弹性模量较静态值提高幅度不等，但都低于目前规范所规定的30%；在试验的加载速度下，全级配混凝土的动态弯拉强度和动态弯拉弹性模量较静态值提高幅度均低于30%。另外，特别值得注意的是，具有初始静载试验的极限弯拉强度并不小于动态弯拉强度，不同初始静载对极限弯拉强度未见有不利的影响。

混凝土是一种多相介质的复合材料，其力学特性与所采用的水泥标号、骨料质量、水灰比、混凝土的配合比、制作方法、养护条件以及混凝土龄期等有关。试验时采用的试件尺寸和形状、试验方法和加载速度不同，测得的数据也不同。因此，深入系统地进行全级配大坝混凝土的静、动态试验研究，弄清全级配混凝土和湿筛混凝土的力学特性及其在不同初始静载时的动强度变化规律对高拱坝抗震设计是至关重要的。这是我国强震区高拱坝抗震研究中的薄弱环节，急需加强。

4 细观力学数值模拟研究

混凝土力学试验是研究其断裂过程和宏观力学性质的基本手段。但是，由于试验条件的限制，往往其试验结果不能反映试件的材料特性，而只能反映整个试样-加载系统的结构特性。细观力学数值模拟，在计算模型合理和混凝土各相材料特性数据足够精确的条件下，可以取代部分试验，而且能够避开试验条件的客观限制和人为因素对其结果的影响。Wittmann F H[24]和Zaitsev Y V[4,25]把混凝土看作非均质复合材料，在细观层次上研究了混凝土的结构、力学特性和裂缝扩展过程。随着计算技术的发展，在细观层次上利用数值方法直接模拟混凝土试件或结构的裂缝扩展过程及破坏形态，直观地反映出试件的损伤破坏机理引起了广泛的注意。近十几年来，基于混凝土的细观结构，人们提出了许多研究混凝土断裂过程的细观力学模型，最具典型的有格构模型(Lattice model)、随机粒子模型(Random particle model)[26]、Mohamed A R[27]等提出的细观模型、随机骨料模型(Random aggregate model)及唐春安等人[28,29]提出的随机力学特性模型等。这些模型都假定混凝土是砂浆基质、骨料和两者之间的粘结带组成的三相复合材料，用细观层次上的简单本构关系来模拟复杂的宏观断裂过程。另外，文献[30～32]根据混凝土材料特性与分形维数的相关关系，运用分形方 法定量描述了混凝土的损伤演化行为。

4.1 格构模型 格构模型将 连续介质在细观尺度上被离散成由弹性杆或梁单元连结而成的格构系统，如图2。每个单元代表材料的一小部分(如岩石、混凝土的固体基质)。网格一般为规则三角形或四边形，也可是随机形态的不规则网格。单元采用简单的本构关系(如弹脆性本构关系)和破坏准则，并考虑骨料分布及各相力学特性分布的随机性。计算时，在外载作用下对整体网格进行线弹性分析，计算出格构中各单元的局部应力，超过破坏阈值的单元将从系统中除去，单元的破坏为不可逆过程。单元破坏后，荷载将重新分

图2 格构模型

配，再次计算以得出下个破坏单元。不断重复该计算过程，直至整个系统完全破坏，各单元的渐进破坏即可用于模拟材料的宏观破坏过程。

格构模型思想产生于50多年前，当时由于缺乏足够的数值计算能力，仅仅停留在理论上。20世纪80年代后期，该模型被用于非均质材料的破坏过程模拟[18,20,21,33～36]。后来，Schlangen E等人[20,21,33～36]将格构模型应用于混凝土断裂破坏研究，模拟了混凝土及其它非均质材料所表现的典型破坏机理和开裂面的贯通过程。van Mier J G M在文献[18]中用该模型模拟了单轴拉伸、联合拉剪、单轴压缩试验。在国内，杨强等人[37-39]采用格构模型模拟了岩石类材料开裂、破坏过程以及岩石中锚杆拔出试验。上述研究都是针对平面问题进行的，据有关资料介绍，van Mier J G M等人正将格构模型应用于混凝土开裂的三维问题研究。有关研究表明，利用格构模型模拟由于拉伸破坏所引起的断裂过程是非常有效的，但用于模 拟混凝土等材料在压缩荷载(包括单轴压缩和多轴压缩)作用下的宏观效应时，结果不够理想。另外，用该模型得到的荷载-位移曲线呈脆性，与混凝土的实际不符[35]。实际上，格构模型采用的杆单元的本构关系和破坏准则较为简单，但不能反映单元实际变形形态，单元的破坏为不可逆过程，因此很难反映卸载问题。

4.2 随机骨料模型 将混凝土看作由骨料、硬化水泥胶体以及两者之间的粘结带组成的三相非均质复合材料。借助由富勒(Fuller)三 维骨料级配曲线转化到二维骨料级配曲线的瓦拉文公式[40]确定骨料颗粒数，按照蒙特卡罗方法(Monte Carlo Method)在试件内随机生成骨料分布模型。将有限元网络投影到该骨料结构上(如图3)，或对试件剖面内的粗骨料及水泥砂浆基底直接进行有限元网格剖分，然后根据骨料在网格中的位置判定单元类型(如：骨料单元、固化水泥砂浆单元及界面单元)，并依单元类型赋予相应的材料特性。由于各相材料的弹性常数、强度不同，以及破坏单元刚度的变化，使得混凝土试件所受荷载与变形之间的关系表现为非线性。利用考虑混凝土弹性模量或强度退化的非线性有限元方法计算模拟混凝土试件的裂缝扩展过程及破坏形态，直观地反映试件的损伤断裂破坏机理。随机骨料模型未考虑各相材料力学特性分布的随机性，如何合理地选择破坏单元的本构关系和破坏准则或各相材料的损伤演化模型也需要进一步研究。
骨料单元(灰色)；砂浆单元(无色)；
界面单元(黑色)
图3 随机骨料模型及单元属性定义

目前的研究基本上限于平面问题。刘光廷[16]用随机骨料模型数值模拟了混凝土材料的断裂。宋玉普[17]基于随机骨料模型模拟计算了单轴抗拉、抗压的各种本构行为，计算了双轴下的强度及劈裂破坏过程，并引入了断裂力学的强度准则，模拟了各种受力状态下的裂纹扩展。黎保琨等人[41～43],对碾压混凝土细观损伤断裂进行了研究，模拟了碾压混凝土静力特性及试件尺寸效应。以上研究基于瓦拉文公式所确定的圆形骨料模型都假定骨料颗粒为球型。为了尽可能模拟实际骨料的形态，王宗敏[44]利用一种凸多边形骨料模型，按正交异性损伤本构关系，数值模拟了混凝土应变软化与局部化过程。高政国等[45]进一步研究了二维混凝土多边形随机骨料的投放算法，确定了以面积为标度的骨料侵入判断准则和凸多边形骨料生成方式，在此基础上形成二维混凝土骨料投放算法。现已提出以体积为标度的三维混凝土骨料随机投放方法[46]。

4.3 随机力学特性模型 该模型是唐春安等人[28,29]提出的(如图4)。为了考虑混凝土各相组分力学特性分布的随机性，将各组分的材料特性按照某个给定的Weibull分布来赋值。各个组分(包括砂浆基质、骨料和界面) 投影在网格上进行有限元分析，并赋予各相材料单元以不同的力学参数，从数值上得到一个力学特性随机分布的混凝土数值试样。用有限元法计算这些细观单元的应力和位移。按照弹性损伤本构关系描述细观单元的损伤演化。按最大拉应力(或者拉应变准则)和摩尔库仑准则分别作为细观单元发生拉伸损伤和剪切损伤的阈值条件。文献[29]利用该模型分别对混凝土单轴拉压、双轴拉压组合、拉伸Ⅰ型断裂、三点弯拉以及剪切断裂进行了较为系统的数值模拟。但没有考虑试件内各级配骨料分布的随机性。实际上混凝土的骨料级配及骨料空间分布的随机性，对计算结果均有影响。

图4 随机力学特性模型

到目前为止，在细观层次上对混凝土数值模拟大都为平面静力问题，并仅限于少级配小尺寸混凝土试件的研究，多数文献注重对破坏过程的数值模拟，距可以替代部分试验的目标还相差甚远，而模拟全级配混凝土在静、动力作用下的破坏过程仍是一项空白。

5 结束语

迄今为止，尽管应用格构模型进行数值模拟的成果较多，并且有很多优点，但该类模型不能反映单元实际变形形态，单元的破坏为不可逆过程，很难反映卸载和动力反复加载问题。随机骨料模型未考虑各相力学特性在计算域内的随机分布，而随机力学特性模型未考虑骨料颗粒在计算域内的随机分布。实际上，粗骨料颗粒在试件域内的随机分布及各相细观材料的力学特性在试件域内的随机分布对混凝土试件的宏观力学特性均有一定影响，因此，这些细观模型均有待改进。混凝土细观力学是建立在实际试验基础上的，混凝土各相介质的力学特性、损伤本构关系及其损伤演化规律都必须经过试验测定。 将连续介质力学、损伤力学和计算力学相结合，输入参数的不定性与概率统计理论相结合，试验与计算相结合的细观力学方法，已经架起了混凝土微观结构与宏观力学特性的连接桥梁，试验观测手段的改进和计算机技术的飞速 发展给混凝土细观力学的研究展示了广阔的前景。

http://www.cws.net.cn/Journal/iwhrxb/200402/09.html
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4. 如何减少地震造成的损失

一、吸收工程抗震的研究成果，保障建设工程抗震能力：第一，今后灾区重建，新农村建设，城市建设中应使已有的研究成果得以落实；第二，在隧道、城市地下铁路（比如石家庄地下铁路线的）以及其他地下工程建设中，也应充分吸收工程抗震的研究成果；第三，人居工程要注意地震等地质灾害的规避和防治，比如新农村建设，应该请地质专家选址。
二、建立抵御地震灾害的公共安全体系：第一，城市规划、建筑物规划、管网设置，应考虑防震需要，并设置必要疏散场地；第二，加大宣传教育力度，实施经常性的警报、演习，增强全民的安全意识和应对灾害的自救互救能力；第三，以科技为支撑，构建应对灾害保障公共安全的预测、评估、决策和调度体系；第四，加大对应急救援专用技术和设备的研究开发力度。
三、建立地震等巨大灾害的保险保障制度：第一，对地震等巨大灾害更应建立风险分担和分散机制，应加快我国的巨灾保险法律制度的建设，可以考虑采用商业保险与政策性保险相结合的思路，对特殊地区的特定建筑物进行政策性的强制保险。第二，加强宣传，提高百姓的保险意识，意识到保险在现代社会中的重要价值。
四、加强与建设工程质量相关的立法：第一，我国已基本建立了建设工程抗震减灾的法律体系，但应进一步完善；第二，进一步提高生命线工程（如人员集中活动或居住的学校、医院等建筑物）抗震设防等级标准；第二，制定《建设工程质量责任法》，强化工程质量终身责任；第二，对公共建筑的建设引入社区监督机制；第四，加强乡村建筑的防震减灾立法；第五，修订并严格执行招投标法，力促解决建筑市场恶性竞争带来的工程质量问题。
五、修改地震预报制度和地震局名称，修改防震减灾法：第一，改变地震预报方式和统一发布制度，像天气预报和空气质量预报那样进行地震概率预报；将地震预报的发布权力下放交给省级地震局；第二，修改地震局名称为“防震减灾局”；第三；以建筑质量为核心修改《防震减灾法》，完善配套法规

5. 地震动的主要特性有哪些基本要素简述他们是如何影响地震动的

一、地震动是指由震源释放出的能量产生的地震波引起的地表附近土层（地面）的振动，是工程地震研究的主要内容，地面运动就是对结构的输入。地震动可以用地面的加速度、速度或位移的时间函数表示。

地震动：加速度a(t)，速度v(t)，位移u(t)，通称为地震动时程。地震地面运动（Earthquake ground motion）有时也简称地震动。

地震动是引起震害的外因，其作用相当于结构分析中的荷载，差别在于结构工程中常用荷载以力的形式出现，而地震动以运动方式出现，常用荷载大多数是竖向作用，地震动则是竖向、水平甚至扭转同时作用的。

二、对工程抗震而言，地震动的特性至少需要用三个参数来描述，即地震动三要素：

振幅－工程中最感兴趣的量；

频谱－使破坏有选择（对结构）；

持时－影响结构的累积损伤破坏。

地震经验表明，各类结构的震害表现是这三个基本要素综合影响的结果，而单一因素与震害表现之间的关系往往缺乏明显的统计规律。

例如，仅仅依靠振幅的大小有时不能很好的解地震引起的破坏程度，因为中等振幅am

＋长持时Td的地震引起的破坏可能大于大振幅am＋短持时Td地震引起的破坏。

图5.6给出了一地震动的时程曲线，从中可以直观观测到地震动的振幅和持时，也可以粗略发现地震动频谱在随时间的延续而发生变化，但对频谱的详细和深入的分析还需进一步借助谱分析理论和方法。

6. 建筑如何防震

这个问题很大，我还是简单说几句。建筑防震对一般的建筑抗震如住宅楼抗震要求7级在设计的时候把地震荷载考虑进去，再进行配筋就行了；对已有的建筑物进行抗震设防时，可以通过建筑加固的方式如进行基础加固，柱梁的加固等等。当然对于抗震要求特别高的如台北101，也可以通过阻尼器来调节震动频率从而减小地震对建筑物的影响；还可以通过改变建筑基础的自由度来进行抗震如地震发生时建筑基础及其上部主体作为一个整体允许发生一定的移动从而来减小地震的作用，当然这种方法对建筑基础的要求会特别的高。

7. 地震预测

地震预测从时间尺度来说可分为长期预测和短期预测。在我国的地震预测工作中又分为长期、中期、短期和临震四个层次。从强度来说，则可分为特大地震预测（8～8.5级）、大震预测（7～8级）、强震预测（6～7级）和中等地震预测（5～6级）四个层次。就预测的方法、思路来分，有确定性地震预测和概率性地震预测。前者认为按成因观点去预测更具有物理意义，后者认为在成因不明情况下用概率预测更现实。

图13.3.3 中国地震带分布（指发生7级以上地震的地震带）

13.3.2.1 在工程抗震意义上的地震预测——长期预测

这个预测主要是指地震烈度区划工作。即把国土上今后某时段内可能遇到不同强度的地震区域划分出来，以供建设单位参考进行设计抗震。在大震后重建家园时也要考虑较长时间可能遇到的地震及强度，这也是长期地震预测。关于中国的地震烈度区划工作，建国以来曾进行过四次。下面我们从科学思路上加以介绍。1955～1957年，在苏联专家帮助下，由李善邦先生领导完成了中国第一代地震烈度区划图。该图的区划原则是“重演类比原则”，即历史上某地遭遇过多大地震，将来还会重演；已知在什么地质构造条件下发生了某种强度的地震，别处类似地质构造条件的地方将来可能也会发生类似强度的地震。第二代中国地震烈度区划图是1977年编制出版的。它的区划原则没有关键词表达，我们按其实质称其为“缺震找主原则”，即在一个地震带和地震区内统计它们已经发生的不同震级地震的数目比例和活动水平，即所谓的b值曲线；然后按此曲线去外推未来一定时段内可能还会发生不同震级的地震多少次；再按地震活动的指标和发震构造的指标去找这个缺的地震可能在哪个具体地段发生，这就是“找主”。一旦认定，即把该强度的地震安放在这个具体地段，然后按它们发生时的波及情况去区划其影响范围内的地震烈度。以上两代地震烈度区划图，都是具有一定成因背景来做未来地震烈度区划的。

第三代地震烈度区划图是1990年问世的。考虑到现时地震成因还不很清楚，因之把地震发生的事件当作随机性事件来考虑，并借鉴美国学者Cornell提出的地震危险性概率方法加以改进和充实编制了中国第三代地震烈度区划图。具体做法是通过区域地震活动性、地球物理场和地震地质条件的认识，划分出能反映地震活动特征和地震活动水平的统计单元，即地震区和带（共得出27个带）。再以地震带为基础，统计大小地震的震级-频度关系，分析未来100年内该带的地震活动趋势，由此确定该地震带的地震年平均发生率。在地震带中以强震发生的地质标志和地震活动图像为依据，进一步划分出具有不同震级上限的潜在震源区（共得733个潜在震源区）。对于这些潜在震源区，考虑各种预测因素，按震级间隔分档，分配地震年平均发生率于每个潜在震源区内。以上是从发震的震源来讲的。对于某地点上遭遇的地震烈度来说，则当地发生的地震与外来地震的波及烈度都要考虑，这就涉及到等震线衰减的研究。在进一步预测未来各潜在震源区地震发生时强调了地震发生的随机性，此时如知道某种震级地震的年平均发生率，则可用分段的泊松过程来求未来一定时段内不同震级地震发生的概率。对某一点上的地震烈度来说，凡影响到该点达6度破坏的地震，包括当地和周围地震带和潜在震源区发生的地震概率都要考虑。这就要把各概率迭加起来，即所谓该点上的全概率。在全国3万个控制点上都求全概率，最后把超越概率达10%的那个烈度定为该点上今后50年内的烈度，并把同样烈度的点连起来即得到全国地震烈度区划图。这个图上的烈度与第一代、第二代烈度区划图上的定义不同。第一代和第二代为今后一定时段内的最高烈度，而第三代图上的烈度是概率性的，其中还包含有10%的概率可能超过此烈度。在地震烈度区划中有用烈度表示的，还有用振动三参数（最大振动的加速度值，最大振动的持时，和最大震动的周期）表示的。这两个表示是有关联性的，但也各有其优缺点。烈度值的优点是综合性的，它可包括振动、地裂、地陷、崩塌等，但物理意义含混。三参数物理思路明确，但却不能包括大量其他现象。因之前者可称为综合烈度，后者可称为物理烈度。

第四代地震烈度区划图的编图思路是与第三代相似的，但不再用烈度表示了，而是用加速度峰值A和地震反应谱特征周期T_g来表示。这些值是与烈度有一定关系的。概率的规定仍是采用50年超越概率为10%来考虑，即某地点所定的A和T_g在今后50年内超过它们的概率为10%。由于不同的场地其地震波的反应谱不一样，所以规定这个图上所标的加速度峰值A和T_g是在平均场地上，即中硬场地上的数值。另外，由于我国缺乏全国各地点上实际观测到的A和T_g值，烈度值是有的；于是把美国的不同烈度下的A和T_g值经过转换而成为中国不同烈度所相应的A和T_g值。鉴于中国东部和西部同样震级的地震其烈度衰减不同，所以又分别对中国东西部定出了不同A和T_g的衰减关系，以用于中国地震动参数区划图。这个中国地震动参数区划图与以前三次区划图不同的地方是，它作为中华人民共和国国家标准，从2001年2月2日起强制执行。这个图公布后不久，2001年11月14日昆仑山口西发生的8.1级地震和2003年2月24日新疆巴楚伽师发生的6.8级地震都超过了该图上的标准。因此，我们认为，地震烈度区划或地震动参数区划工作还需进一步深入研究。

我国海域也有强地震活动，有关人员也在1987年作了一个较概括的海域地震烈度区划图。海域区划图与陆地区划图的最大不同处是海区内有的地方组成岩石圈上层的花岗岩层很薄或缺失，称为海洋型地壳，那里不发生大震。

13.3.2.2 监测、预测意义上的地震预测

这是指中期（数年尺度）、短期（数月尺度）和临震（数天尺度）三个时间尺度的地震预测。现在人们习惯于把这三个时间段的预测称为地震预测。下面我们分别作些讨论。

预测的物理基础有以下几个方面。

a.大震前震源区有微裂缝出现。这个现象是人们从岩石模拟实验中得出的，即岩石加压后快接近岩石大破坏时，岩石中先有小破裂发生，并伴有声发射现象。这相当于地壳中完整岩石破裂错动发生大地震前，震源地方先有小破裂发生。这种小破裂包括剪切型小破裂，引张型小破裂和扩容型小破裂。所谓扩容型小破裂是裂缝面走向平行于压力方向的破裂。以上几种类型的小破裂发生则会伴有波速异常、前震、地声以及电磁波前兆等。另外，也可能伴有重力异常前兆。

b.大震前的预滑（或称预位移）出现。在地质上老断层因受构造力的正压力分量作用粘住的情况下，当构造力的剪切应力促使断层大错动前，断层面上就先有慢慢的小幅滑动，这就是预滑或称预位移。预位移的发育程度与作用在断层面上的构造压力大小有关，压力太小了，预位移和大错动就重合在一起同时发生了。另外预位移大小也与后面主震震级大小有关。震级大时预位移的幅度也越大。根据实验和天然地震可知，预位移的幅度约为后面大震时错动幅度的2%～5%。预位移的发生可引起地形变、地倾斜、地应力、地下水位变化以及长周期地震波等前兆。

c.大震前的让位运动。大震发生前与震源相关联的周围构造环境要发生变动，特别是在大震断层盘欲错动的方向上构造运动产生的让位更为重要，它使断层盘体缓慢向前运动最后发生大错动。这种让位运动也是大震发生的前兆基础之一，它可在GPS测量、基线测量、地下流体逸出等方面表现出前兆。一般让位的范围越大，后面的地震也就越大。这就导致了前兆范围越大，后面地震越大的关系。它是震级预报的基础之一。1976年唐山大震前，在其震源断层东南盘欲错动的方向上有大范围地裂缝发生，这可能就是构造让位的表现。

d.预测地震的外因条件。在大量前兆现象出现的情况下，估计可能要发生地震了，但哪一天或哪几天发生还是不知道的。于是人们就参考可能触发地震的外因（如引潮力大的初一和十五，易于发生气象过程变化的节气以及可能触发地震的磁暴等）出现的时间，来预测这个地震可能出现的时间。以上这种预测是把前兆和外因单独考虑的。如果认为临震前震源地方已经很不稳定了，平时不起作用的微小外因此时可激励震源过程从而表现出与外因同步的较明显的前兆，则可认为大震快要发生了，并用外因再出现的时间预测大震发生的时间，这就是“调制模式”预测地震的思想。

e.关于地震的地点预测。地震预测必须是时间、地点和强度的三要素预测。其中地点预测更难。对于这个问题，一般认为地点可能会在地震带交会区、以往震中迁移所至地区、能量未释放的地震空区、前震发生地区和能圈定应力积累单元的震源孕育模式所代表的地区。另外，大震平静期中发生过6级地震的地方在下一个大震高潮来临时该地方也是大震预测的选择区之一。

f.关于特大震和大震的预测。这里谈的是7级到8.5级大地震的预测问题。我们认为对如此大的地震必须专门研究，其规律不宜与中小型地震预测指标和思路混在一起。对于这种特大震和大震的预测首先要用历史上的震例建立起预测模式，例如三性法，即周期性、倍周期性和黄金分割性组合的方法是可用的，它在预测实践中曾取得了较好的效果。

预测地震的战略有以下几个方面。

a.块、带、源、兆、场、触、报的预测思路。即块体与块体之间有相对运动，遂成为地震带，而带中有积累应力的地段和调整应力的地段，因之就有若干个震源。找到源后，再研究它孕育和发生时牵动的地区范围多大，这就是场。在震源地方有预滑或其附近有让位时就会出现前兆，这就是兆，然后考虑外因的触发，最后预测和预报地震。

b.关于渐近式预测与跨越式预测。所谓渐近式预测就是在中期预测有可能发震的地区，不断加强监测和追踪以实现地震预测。所谓跨越式预测就是根据地震活动周期和外因调制触发地震的周期跨越式地预测何时可能发生地震。在这里要讨论一下混沌问题。现代物理学中发现了事物确定性演变过程中会出现混沌，有混沌就不易作早期预测了。对于地震来说，混沌的原因是因为震源演变过程中出现了原来不知道的变化（涨落），它改变了以前按确定性演化所作的预测。这就是早期不可预测的混沌。渐近式预测是不断追踪的，如有原来不知道的变化就可监测到，从而在新的条件下作预测仍是可能的。另外震源地方在临震前有外因在震源区和其周围大范围作用，它可协同震源地方各个不稳定处共同进入剧烈不稳定而发震，这样亦可用外因再出现的时间作跨越式地震预测。

c.关于短临地震预测的战略。这个战略是：抓短期、捕临震、以场求源、以源求源、源场结合求强度，因地制宜、不断拦截、综合分析。所谓以源求源就是大震震源区的预测或前震都属于源的前兆，研究它就可圈定震源所在地段。所谓不断拦截就是前兆可能几起几落，我们不知道哪一次发震，所以我们要每出现一次就作三要素的考虑。可能虚报，但一旦报准，就能减少损失。

8. 中国建筑学会抗震防灾分会的学术活动

1978年5月地震工程学术委员会在徐州成立，193人参加，收到论文93篇。1981年12月在无锡召开了学术会议，76人参加，收到论文五十余篇，其内容主要有以下几个方面：抗震设计理论及计算方法、农村建筑抗震、抗震加固技术和工程结构抗震试验研究。1984年6月由建设部抗震办公室委托中国建筑科学研究院工程抗震所及分会在北京举办了：“城市抗震防灾研究班”，会上就地震危险性分析、地震小区划、生命线工程抗震、震害预测、工程决策等专题作了报告，并结合我国在这方面的情况作了介绍。1984年11月第2届委员会换届大会暨城市抗震防灾学术研讨会在黄山召开，97人参加，收到论文四十余篇。1984年与中国地震学会在上海联合举办了全国地震工程会议，会议印发了两本《地震工程论文集》，收入论文85篇，另外还有七十多篇论文和报告以单行本形式进行了交流。1984年8月由建设部抗震办公室和研究会联合主办的《工程抗震》杂志第1次编委会在北京举行。1985年年会在漳州召开，109人参加。1986年为总结唐山地震以来的抗震工作经验，先后召开了两次国内和国际唐山地震10周年学术交流会，国内会议名为“唐山地震10周年抗震防灾经验总结暨第8次全国抗震工作会议”，会议印发了“中国抗震防灾论文集”，约有90篇论文，主要内容有：抗震防灾工作综述、地震危险性分析及小区划、场地地基与基础抗震、结构抗震计算方法及抗震可靠度、工业与民用建筑抗震、抗震鉴定与加固、桥梁与水工结构抗震、管道井架高炉与储仓结构抗震、试验设施与试验技术；国际会议名为：“城市抗震防灾学术讨论会”，参加会议的有日本、美国、加拿大、新西兰、前南斯拉夫、罗马尼亚、阿尔及利亚、埃及等国家。会议主要讨论了3个方面的内容：唐山抗震防灾的经验及教训、建筑结构的抗震鉴定与加固和建筑结构及公共设施的抗震设计、地震工程方面的研究发展方向和国际合作。1987年在武汉举办了第2届全国地震工程学术会议，235人参加，收到二百三十多篇论文和8篇特约报告稿。1989年举办了全国首届构筑物抗震学术交流会，72人参加，这次交流会的征文范围主要是围绕《构筑物抗震设计规范》的内容，收到论文63篇，其中有关场地、地基及尾矿坝方面的14篇、结构抗震理论研究的5篇、框排架结构7篇、贮仓通廊与支架15篇、井塔井架8篇、储液槽罐5篇、电视塔及烟囱6篇、抗震加固实例及其它3篇。1991年11月召开了第3届高层建筑抗震技术交流会，一百六十多人参加，收到论文97篇，分为结构抗震理论及试验分析、工程抗震设计与研究、结构振动控制等。1991年11月第3届地震工程委员会第1次会议在哈尔滨举行，与会同志听取了“关于第3届地震工程委员会的工作总结报告”。1991年11月在宁波召开了“地基抗震学术交流会”。1998年8月在昆明举办了第3届生命线地震工程学术研讨会，来自美国、日本和我国的学者、专家共七十多人参加，会议由日本负责出版了论文集，2003年10月在青岛召开了第4届研讨会。1998年10月在北京举行第5届全国地震工程会议，这次会议上，在综合抗震防灾和强震地面运动、震害调查，场地效应及地基抗震，城市及企业的抗震防灾技术，建筑结构的地震反应，建筑结构的抗震设计、施工、鉴定、加固与改造，重大工程、生命线及设备抗震，工程结构隔震、控震技术以及结构和构件的试验技术等几个方面进行了大会交流，并出版了两本论文集，收入152篇论文。1999年11月在南京召开了学术报告会，请若干抗震界专家对最新抗震理论与实践作了详细报告，有近一百人参加。2000年8月在昆明市召开了全国学术研讨会，研讨内容主要围绕新修订的建筑抗震设计规范第4章有关问题进行研讨，60人参加，提交了7个专题的报告，本次会议出版了“工程抗震”增刊，登载了17篇论文。2000年9月在兰州举办了现代地震工程研讨会，一百余人参加，这次会议对近些年国内国外大地震对城镇的危害进行了深入的总结与交流，发表论文二十多篇，由《工程抗震》杂志分3期发表。2001年1月在北京召开了一次小型专题专家研讨会，二十余人参加，主要围绕新规范增加的“断裂工程影响评价”相关条文进行专项研讨，为这些条文的最后确定奠定了基础。2002年11月在南京举行第6届了全国地震工程会议，这次会议上就强震观测、地面运动与震害，场地和地基基础，结构地震反应分析，结构抗震设计、鉴定、加固和改造，隔震与振动控制理论和应用，工程结构性态检测与健康诊断，生命线工程和重大工程抗震，抗震试验技术和结构试验研究，城市防震减灾及标准规范等方面进行交流。正式出版了两本论文集。1998年和2000年先后在汕头和杭州，研究委员会的工作和进行学术交流。1999年和2001年先后在大连和南宁举办了较大规模的学术研讨会，两次研讨会均有一百多人参加，每次交流五十多篇论文，也均有论文集出版。

9. 建设工程的抗震要求，应当什么部门确定

建设工程的抗震要求由当地地震局确定。应当进行地震安全性评价的建设工程，其抗震设防要求必须按照地震安全性评价结果确定；其他建设工程的抗震设防要求按照国家颁布的地震动参数区划图或者地震动参数复核、地震小区划结果确定。

应当进行地震安全性评价的建设工程的建设单位，必须在项目可行性研究阶段，委托具有资质的单位进行地震安全性评价工作，并将地震安全性评价报告报送有关地震工作主管部门或者机构审定。

下列地区应当根据需要和可能开展地震小区划工作：

(一)地震重点监视防御区内的大中城市和地震重点监视防御城市；

(二)位于地震动参数0.15g以上(含0.15g)的大中城市；

(三)位于复杂工程地质条件区域内的大中城市、大型厂矿企业、长距离生命线工程和新建开发区；

(四)其他需要开展地震小区划工作的地区。

(9)工程抗震研究方法扩展阅读：

《建设工程抗震设防要求管理规定》第一条 为了加强对新建、扩建、改建建设工程(以下简称建设工程)抗震设防要求的管理，防御与减轻地震灾害，保护人民生命和财产安全，根据《中华人民共和国防震减灾法》和《地震安全性评价管理条例》，制定本规定。

第四条 建设工程必须按照抗震设防要求进行抗震设防。应当进行地震安全性评价的建设工程，其抗震设防要求必须按照地震安全性评价结果确定;其他建设工程的抗震设防要求按照国家颁布的地震动参数区划图或者地震动参数复核、地震小区划结果确定。

10. 图元抗震考虑与工程抗震考虑有什么区别

1、箍筋弯钩长度不同

选择“图元抗震考虑”则非框架梁、基础梁等非抗震构件的箍筋弯钩长度按非抗震考虑；如果选择“工程抗震考虑”则非框架梁、基础梁等非抗震构件的箍筋弯钩长度按抗震考虑。

2、基础梁钢筋量不同

选择图元抗震考虑与工程抗震考虑，软件计算的基础梁钢筋量是不同的。

3、箍筋弯钩平直段长度不同

图集里箍筋弯钩长度的平直段长度，图元抗震和工程抗震是不一样的。

(10)工程抗震研究方法扩展阅读：

工程抗震主要有以下基础工作：

1、开展活断层研究的重要性

地下活断层是地震灾害之源。唐山大地震就是在地震前没有发现地下活断层，只按烈度六度进行建筑设防，因此造成了巨大损失。

2、要进行地震小区划的重要性

地震小区划更有小区域的特点，为场地工程建设提供防震减灾技术，其技术水平约超前建筑规范十年左右。这项工作可尽快的把先进技术转化成生产力。国家也要求大、中城市都要开展地震小区划工作。

它可为工程抗震设计、防震减灾规划、土地利用规划、地震保险等提供可靠的依据，社会效益、经济效益、环境效益显着，也是“以预防为主”防震减灾工作方针落实的重要措施之一。

3、工程场地的地震安全性评价

由于建筑物的破坏往往与建筑物所在的场地和地基的抗震性能有关，因此为了减轻地震灾害，减少经济损失和人员伤亡，在工程建设时需要考虑工程建设场地可能遭遇到的地震危险程度（即地震危险性）。