百科知识 建筑抗震鉴定基本概念和技术的发展

建筑抗震鉴定基本概念和技术的发展

时间:2023-05-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:⒉《工业与民用建筑抗震鉴定标准》TJ23-77该标准是在唐山地震后由国家基本建筑委员会委托所属的建筑科学研究院联合一些设计单位,在《京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准》进行修订而成。

建筑抗震鉴定基本概念和技术的发展

1.1 建筑抗震鉴定技术的发展

⒈《京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准》(试行)

该标准在海城地震后由当时的国家基本建设委员会委托所属的国家建委建筑科学研究院(中国建筑科学研究院前身)工程抗震研究所主持完成。该标准是在邢台地震后1968年国家建委京津抗震办公室颁发的五本抗震鉴定标准(草案)的基础上修订而成,这五本标准分别为:《京津地区一般民用房屋抗震鉴定标准》、《北京地区一般单层工业厂房抗震鉴定标准》、《北京地区旧建筑抗震鉴定标准》、《京津地区农村房屋抗震检查要求和抗震措施要点》以及《京津地区烟囱及水塔抗震鉴定标准》进行修订而成。其主要特点如下:

适用范围:适用于京津地区(7、8度设防区)。

鉴定烈度:一般建筑物(相当于现在的标准设防类),按基本烈度降低一度(设计烈度)鉴定,7度时不降低;重要建筑物(相当于现在的重点设防类),按基本烈度进行鉴定;特别重要的建筑物(相当于现在特殊设防类),经国家批准,可按基本烈度提高一度鉴定。

设防目标:在遭遇相当于鉴定采用烈度的地震影响时,抗震鉴定的设防目标是一般不致产生严重破坏,显然这个设防目标是很低的。

抗震鉴定方法:主要是按抗震构造措施及抗震承载力两个方面进行鉴定,其中抗震构造措施的要求相对偏松,抗震承载力验算主要是按设计规范的方法进行构件承载力的验算,但多层砖房的抗震承载力验算有了面积率简化计算方法。在该标准没有钢筋混凝土房屋抗震鉴定的相关内容,但有单层钢筋混凝土厂房的相关内容。

⒉《工业与民用建筑抗震鉴定标准》TJ23-77

该标准是在唐山地震后由国家基本建筑委员会委托所属的建筑科学研究院联合一些设计单位,在《京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准》进行修订而成。同前一标准相比在以下几个方面有了变化:

适用范围:由原标准的“京津地区”扩大到“全国范围7~9度抗震设防区”。

鉴定烈度:与前一版本相比没有变化,但自78抗震规范颁布实施后,设计烈度采用基本烈度,鉴定烈度与设计烈度一致。

设防目标:对抗震鉴定与加固的设防目标进行了统一,即在遭遇相当于鉴定采用烈度的地震影响时,一般不致倒塌伤人或砸坏重要生产设备,经修理后仍可继续使用(相当于中震不倒),这个目标较前一版标准有很大提高。

抗震鉴定方法:仍从抗震构造措施与抗震承载力两个方面进行,抗震构造措施的要求比前一版本有所提高,抗震承载力验算也仍以构件承载力的验算为主(多层砖房保留了面积率简化计算方法)。该版标准中增加了钢筋混凝土房屋的章节。

⑶《建筑抗震鉴定标准》GB50023-95

1989年颁布的《建筑抗震设计规范》GBJ11-89明确提出了两阶段、三水准的设计方法,并且要求建筑按其重要性分为甲、乙、丙、丁四个设防分类等级,总结唐山大地震后我国开展抗震鉴定与加固工作的经验,由中国建筑科学研究院会同有关单位对TJ23-77进行修订,形成国家标准GB50023-95,同前几次标准的修订不同,本次修订在技术上有了重大进步。

适用范围:根据唐山大地震后建设部的有关规定,将抗震鉴定的适用范围扩大到了6度设防区。

鉴定烈度:与新版《建筑抗震设计规范》相适应,明确规定抗震鉴定的设防烈度按基本烈度考虑,抗震承载力验算按多遇地震影响考虑。

设防目标:在遭遇到相当于抗震设防烈度的地震影响时,一般不致倒塌伤人或砸坏重要生产设备,经修理后仍可继续使用,与TJ23-77的设防目标相同,相当于中震不倒。

设防标准:对于量大面广的丙类建筑,抗震验算和抗震构造均按抗震设防烈度的要求采用;乙类建筑的抗震验算按设防烈度的要求采用,抗震构造按提高一度的要求采用(9度不提高);甲类建筑的抗震验算和抗震构造按专门规定采用;丁类建筑的抗震验算可适当降低要求,抗震构造按降低一度的要求采用,6度设防区可不做抗震鉴定。

抗震鉴定方法:95版的鉴定标准在鉴定方法有了重大改进,提出了综合抗震能力的概念,基于筛选法的原理提出了两级鉴定方法,第一级鉴定是抗震构造措施的鉴定,第二级鉴定以抗震承载力验算为主结合第一级鉴定的结果进行综合抗震能力的评定。当第一级鉴定满足要求时,可不再进行第二级鉴定;当第一级鉴定有多项要求不满足或某些构造措施与鉴定要求相差较大,也可不进行第二级鉴定直接判定为不满足鉴定需进行加固。在第二级鉴定中,除采用设计规范的方法进行构件承载力验算外,砌体结构主要采用面积率方法计算楼层综合抗震能力指数,钢筋混凝土结构主要采用屈服强度方法计算楼层综合抗震能力指数。

⑷《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009

汶川地震后,《建筑抗震鉴定标准》进行了紧急修订,并于2009年7月1日正式实施。同95版的鉴定标准相比,在以下几个方面有了技术上的改进。

引入了后续使用年限的概念。09版鉴定标准中按现有建筑的建造年代和设计依据的标准规范系列,划分为30、40和50年三个档次,分别称为A、B、C类建筑。不同后续使用年限的建筑,第一级鉴定(或抗震措施鉴定)的要求不同,第二级鉴定采用的方法不同,抗震鉴定的流程不同,其达到的设防目标也有所不同。

抗震鉴定的设防目标更加明确。09版鉴定标准的《建筑抗震设计规范》的三水准设防目标相对应,后续使用年限50年的现有建筑与现行抗震设计规范的设防目标完全一致,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”;后续使用年限少于50年的现有建筑,其设防目标略低于新建工程,着重强调满足“大震不倒”的目标,遭受多遇地震影响时主体结构构件的破坏程度控制在中等破坏以内。

提高了学校、医院等重点设防类建筑的设防标准。鉴于汶川地震中小学校舍破坏严重,09版鉴定标准中对于重点设防的A类建筑专门列条款规定了抗震措施的要求,B类建筑则按得高一度的要求进行抗震措施鉴定,底层框架砖房、内框架房屋不得作为重点设防类建筑使用,总体上重点设防类建筑的鉴定要求明显提高。

1.2 什么样的建筑需进行抗震鉴定

现行鉴定标准1.0.2条规定了该标准的适用范围是是6~9度区的现有建筑。现有建筑系指除古建筑、新建建筑、危险建筑以外,迄今仍在使用的既有建筑,也就是说现有建筑只是既有建筑中的一部分。一般情况下,需进行抗震鉴定的现有建筑是经安全性鉴定(不遭受地震作用情况下)仍能正常使用的建筑,因此危险房屋(包括烂尾楼)不能按本标准进行鉴定。需要进行抗震鉴定的“现有建筑”标准1.0.6条规定主要有以下几类:

⒈已接近设计年限的建筑。如上世纪五六十年代设计建造的房屋。

⒉原设计未考虑抗震设防或抗震设防偏低的房屋。如我国建国初期设计建筑的房屋,这类房屋一般未考虑抗震设防或按当时的苏联规范进行抗震设计,设防标准达不到现行国家标准规定的要求。

⒊当地设防烈度提高了建筑。如汶川地震发生后,地震灾区部分地区的设防烈度进行了调整,对于设防烈度提高地区的房屋需进行抗震鉴定。

⒋设防类别提高了的建筑。如汶川地震后,《建筑工程抗震分类标准》进行了修订,中小学校建筑由原来的标准设防类提高到了重点设防类,这类建筑需要进行抗震鉴定。

⒌需进行大修改造的建筑。由于使用条件发生变化、结构布局发生变化,这类房屋也需要进行鉴定。

古建筑及属于文物的建筑,有专门的要求。新建建筑,其抗震安全性评估属于判断房屋的设计和施工是否符合抗震设计及施工规范的要求,因此不能按本标准的规定进行新建工程的抗震设计,也不得以本标准作为新建工程未执行设计规范的借口。

1.3 抗震鉴定时后续使用年限的确定

后续使用年限系指现有建筑抗震鉴定后继续使用所约定的一个时期,在这个时期内,建筑不需要重新鉴定和相应的加固就能按预期的目的使用、完成预定的功能。09版鉴定标准中依据现有建筑的建造年代和设计依据的标准规范系列,划分为30、40和50年三个档次,分别称为A、B、C类建筑。不同后续使用年限的建筑,第一级鉴定(或抗震措施鉴定)的要求不同,第二级鉴定采用的方法不同,抗震鉴定的流程不同,其达到的设防目标也有所不同。同一建筑按不同的后续使用年限鉴定,会得到不同的抗震鉴定结论,因此正确地确定后续使用年限至关重要,标准中的具体规定如下:

⒈在70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有建筑,其后续使用年限不应少于30年;在80年代建造的现有建筑,宜采用40年或更长,且不得少于30年。

⒉在90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不宜少于40年,条件许可时应采用50年。

⒊在2001年以后(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限宜采用50年。

应注意的是,标准给出的是最低的合理后续使用年限,当经济和技术条件许可时,应采用就高不就低的原则,尽可能提高鉴定要求。

由于09版鉴定标准正式颁布实施时,当时的抗震设计规范为01版抗规,而现行的为10版抗规。因此,对按01抗规设计建造的建筑,其后续使用年限按原设计建投入使用算起50年,或按鉴定加固后续使用年限45年考虑。

对于改造工程项目,情况相对比较复杂,应具体情况具体分析。

⒈当工程项目仅涉及到非主要承重构件的局部改动时可不进行抗震鉴定(前一问题的情况除外)。

⒉当大范围内的非主要承重构件导致结构的受力特点、计算模型发改变时,或主要承重构件发生改动时,按标准规定的后续使用年限进行抗震鉴定。

⒊对于扩建项目,当扩建部分与现有建筑可分为独立的单体考虑时,扩建部分按现行抗震设计规范进行设计,现有建筑部分按鉴定标准的要求进行鉴定加固;当扩建部分与现有建筑不可分离时,宜根据扩建部分与现有建筑的比例确定后续使用年限,并宜通过专家论证方式确定。

⒋对于增层改造项目,根据现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008的规定,建筑下部区段的设防类别不应低于上部区段,对于现有建筑改造工程而言,要求下部区段的设防标准不低于上部区段。因此,增层结构应满足现行设计规范的要求,而下部原有结构的鉴定要求也应高于现有建筑鉴定而接近或达到新建工程的要求,实际操作时可以采用综合抗震能力鉴定的原则,但不能直接套用抗震鉴定标准的具体要求。

1.4 抗震鉴定的设防目标

鉴定标准1.0.1条给出现有建筑抗震鉴定的设防目标:符合本标准要求的现有建筑,在预期的后续使用年限内具有相应的抗震设防目标:后续使用年限50年的现有建筑,具有与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011相同的设防目标;后续使用年限少于50年的现有建筑,在遭遇同样的地震影响时,其损坏程度略大于按后续使用年限50年鉴定的建筑。

上述设防目标包括着三层含义:

⒈现有建筑随后续使用年限的不同,其抗震设防目标会有所不同。后续使用年限长,所达到的抗震设防目标高,后续使用年限短,所达到的抗震设防目标就要低一些。当后续使用年限选择50年时,与新建工程的设计基准期相同时,其设防目标应该与新建工程的“小震不坏、中震可修、大震不倒”设防目标的含义完全一致。

⒉现有建筑抗震鉴定的设防目标是在后续使用年限内具有相同概率保证的前提下,实现与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的一致,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。对于现有建筑而言,其“小震”、“中震”、“大震”的概念是在后续使用年限内超越概率分别为63.2%、10%、2~3%时对应的烈度或地震作用影响,这即体现了《建筑抗震设计规范》的三水准抗震设防思想,又反映了现有建筑抗震鉴定与加固的特点。

根据地震作用及抗震综合构造影响系数与不同后续使用年限关系的研究成果,在全国范围内平均,30、40、50年地震作用的相对比例大致是0.75、0.88和 1.00;抗震构造综合影响系数的相对比例,6度为0.76、0.90、1.0,7度为0.71、0.87、1.0,8度为0.63、0.84、1.0,9度为0.57、0.81、1.0(在本节后续疑问解释中还会详细说明)。据此,考虑到95版鉴定标准的抗力调整系数取设计规范的0.85倍,89版设计规范系列的场地设计特征周期比2001版规范约减少10%且材料强度大致为2001版规范系列的1.05~1.15,于是可以认为:95版鉴定标准、89版设计规范和2001版设计规范大体上分别在使用年限30年、40年和50年具有相同的概率保证。

⒊由于现有建筑按不同后续使用年限鉴定时的基准不同,是在相对意义上具有相同的概率保证。因此,对于后续使用年限少于50年的建筑,与后续使用年限为50年的建筑或新建工程相比,在遭受相同的地震作用影响时,其破坏程度是不一样的。现有建筑按少于50年后续使用年限鉴定加固时的三水准设防目标的确切含义是:当遭遇低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,主体结构构件可能会有轻微损坏;在遭受本地区设防烈度的地震影响时,结构可能会有严重的损坏,修复难度高、所花费的代价会很大;当遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时,不致倒塌伤人。

1.5 抗震鉴定的设防标准

设防标准指取决于烈度和设防分类的设防要求尺度,根据我国现行国家标准《建筑工程抗震设防分标准》GB50223-2008的规定,现有建筑的抗震设防类别同样划分为标准设防类、重点设防类、特殊设防类和适度设防类。

⒈各类建筑的抗震措施和抗震验算综合鉴定的要求

⑴标准设防类:简称丙类,应按本地区设防烈度的要求核查其抗震措施并进行抗震验算。

⑵重点设防类:简称乙类,6~8度应按比本地区设防烈度提高一度的要求核查其抗震措施,9度时应适当提高要求;抗震验算应按不低于本地区设防烈度的要求采用。

应注意的是,在《鉴定标准》中,凡明确提及乙类建筑的鉴定要求时,直接按本地区设防烈度核查,不再按提高一度的要求核查。

⑶特殊设防类,简称甲类,应经专门研究按不低于乙类的要求核查其抗震措施,抗震验算应按高于本地区设防烈度的要求采用。

⑷适度设防类,简称丁类,7~9度时应允许按比本地区设防烈度降低一度的要求核查其抗震措施,抗震验算应允许比本地区设防烈度适当降低要求;6度时应允许不做抗震鉴定。

⒉现有建筑的设防标准的调整因素

现有建筑的设防标准尚可根据建筑存在的有利和不利因素进行适当调整:

⑴I类场地的丙类建筑,7~9度时,其构造措施可按降低一度的要求鉴定。

⑵对建在Ⅳ类场地、复杂地形、不均匀地基上的建筑以及同一建筑单元存在不同类型基础时,应考虑地震影响复杂和地基整体性不足等不利影响。这类建筑要求上部结构的整体性更强一些,或抗震承载力有较大富余,一般可根据建筑实际情况,将部分抗震构造措施的要求按提高一度考虑,例如增加地基梁尺寸、配筋和增加圈梁数量、配筋等的鉴定要求。

⑶对有全地下室、箱基、筏基和桩基的建筑可放宽对上部结构的部分构造措施要求,如圈梁设置可按降低一度考虑,支撑系统和其它连接的鉴定要求,可在一度范围内降低,但构造措施不得全面降低。

⑷对密集建筑群中的建筑,例如市内繁华商业区的沿街建筑,房屋之间的距离小于8m或小于建筑高度一半的居民住宅等,根据实际情况对较高的建筑的相关部分,以及防震缝两侧的房屋局部区域,构造措施按提高一度考虑。

⑸对建造于7度(0.15g)和8度(0.30g)设防区的现有建筑,当场地类别为Ⅲ、Ⅳ类时,与现行设计规范协调,丙类建筑要求分别按8度和9度的构造措施进行鉴定,乙类建筑尚应进一步提高鉴定要求。

现有丙类、乙类建筑抗震鉴定的设防标准详见表3.1.1。

乙、丙类设防时应检查的抗震措施、抗震构造和抗震验算  表3.1.1

注:8*、9*表示比8、9度更高的要求。

1.6 综合抗震能力评定方法

95版鉴定标准之前的抗震鉴定与加固,偏重于逐个构件、部件的鉴定,缺乏总体抗震性能的判断。只要某部位不符合鉴定要求,则认为该部位需要加固处理,不仅增加了房屋的加固量,而且还有可能加固后形成新的薄弱环节,抗震安全性能仍得不到保证。例如,天津市第二毛纺厂的三层框架,加固时忽视了整体观点,局部加固形成新的明显的薄弱层,导致在宁河地震中整体倒塌(见图3-1-1)。

自95《鉴定标准》后,对现有建筑的抗震鉴定强调的是综合抗震能力,而不再针对单个构件。所谓综合抗震能力是指整个建筑结构考虑其构造和承载力等因素所具有的抵抗地震作用的能力,若结构现有承载力较高,则除了保证整体性所需的构造外,延性方面的构造鉴定要求可适当降低;反之,现有承载力较低时,则可用较高的延性构造予以弥补。

综合抗震能力实际上是反映了建筑结构受地震影响时的耗能能力。根据结构在地震作用中的性能表现可划分为三类结构:⑴强度结构,其抗震性能曲线见图3-1-2中曲线a,这类结构的抗震承载力较高,但变形能力稍差;⑵延性结构,其抗震性能曲线见图3-1-2中的曲线c,这类结构的抗震承载力不高,但变形能力强;⑶中等延性结构,其抗震性曲线见图3-1-2中曲线b,这类结构具有一定的抗震承载力,同时也具备一定的变形能力。从能量耗散的角度来看,当三条曲线下所包围的面积相同时,这三条结构在地震中的耗能能力相当,说明这三类结构的综合抗震能力也相当的。

图3-1-1 唐山地震中天津某毛纺厂因加固措施不当形成薄弱层整体体倒塌

图3-1-2中还有三条曲线(记为曲线A、B、C),分别表示同一结构分别按A类建筑、B类建筑和C类建筑鉴定时的目标要求曲线。当结构的性能曲线与目标曲线相交,则表示其综合抗震能力满足相应的鉴定要求,不相交时则表示不能满足相应的鉴定要求。如曲线a所表示的结构虽然具有最高的抗震承载力,但由于其变形能力差,仅能满足A类建筑的鉴定要求,不能满足B、C类建筑的鉴定要求;曲线b所表示的结构尽管抗震承载力远不及结构a,但由于其变形能力好,也能满足A类建筑的鉴定要求;而曲线c所表示的结构承载力是最低的,但变形能力却是最强的,不仅能满足A类建筑的鉴定要求,还能满足B类建筑的鉴定要求。

综合抗震能力评定方法在现行鉴定标准中体现为两级鉴定。第一级鉴定(B类建筑称为抗震措施鉴定)是以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价,一般来说包括结构体系、材料实际强度、整体性连接构造和局部易损易倒部位构造四方面的鉴定内容;第二级鉴定(B类建筑称为抗震验算)以抗震验算为主结合构造影响进行综合评价,可采用标准中给出的简化计算方法或按规范方法进行构件承载力验算。对于A类建筑,当满足第一级鉴定的各项要求时,可不再进行第二级鉴定,否则应进行第二级鉴定并结合第一级鉴定的构造影响,对抗震能力进行综合评定。与A类建筑不同的是,B类建筑即使满足抗震措施鉴定的各项要求时,仍应进行抗震承载力验算,但可参照A类建筑的方法,计及构造的影响对抗震能力进行综合评定。

此外,与《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999相协调,B类建筑当抗震措施满足鉴定要求时,主要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的95%、次要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的90%,也可认为满足鉴定要求不进行加固处理。这里主要抗侧力构件系指为结构提供主要抗侧刚度及承受主要水平地震作用的构件,如框架柱、钢筋混凝土抗震墙等,次要抗侧力构件则是指框架梁及剪力墙中的连梁等。

图3-1-2 现有建筑抗震性能曲线

1.7 现有建筑的抗震概念鉴定思想(www.daowen.com)

⒈建筑结构的规则性要求

现有建筑的“规则性”是客观存在的,抗震鉴定遇到不规则、复杂的建筑,需采用专门的手段来判断,并注意提高有关部位的鉴定要求。

平面规则性要求(图3-1-3):①抗侧力构件、质量在本层内基本对称布置;②抗侧力构件呈正交或基本正交分布,使抗震分析可在两个主轴方向分别进行;③平面上局部突出的尺寸不大;④楼盖平面内无大洞口,抗震墙间距不过大,可不考虑侧向力作用下楼盖平面内的变形。

图3-1-3 建筑平面不规则示例

竖向规则性要求(图3-1-4):①突出屋面的小建筑尺寸不大,局部缩进的尺寸也不大(B1/B≥5/6~3/4);②抗侧力构件上下连续,不错位,无抽梁、抽柱,且横截面面积的改变不大;③相邻层质量变化不大(如m1/m2≥4/5~3/5);④相邻层刚度及连续三层的刚度变化平缓;

图3-1-4建筑竖向不规则示例

当建筑的平立面、质量、刚度分布和墙体等抗侧力构件的布置在平面内明显不对称时,应进行地震扭转效应不利影响的分析。当结构竖向构件上下不连续或刚度沿高度分布突变时,应找出薄弱部位并按相应的要求鉴定。

⒉结构体系的合理性

抗震鉴定时,检查现有建筑的结构体系是否合理,可对其抗震性能的优劣有初步的判断。除了在结构布置中的规则性判断外,尚有下列内容:

⑴多层砖房、多层内框架和底层框架砖房、钢筋混凝土框架房屋,在不同烈度下有各自的最大适用高度,当房屋高度超过时,鉴定时要采用比较复杂或专门的方法。

⑵要注意部分结构或构件破坏导致整个体系丧失抗震能力或丧失对重力的承载能力的可能性,提高这些结构或构件的鉴定要求。

⑶当房屋有错层或同一房屋有不同的结构类型相连,如部分为框架、部分为砌体,而框架梁直接支承在砌体结构上;天窗架为钢筋混凝土,而端部由砖墙承重;排架柱厂房单元的端部和锯齿形厂房四周直接由砖墙承重等。由于各部分动力特性不一致,相连部分受力复杂,要考虑相互间的不利影响。

⑷房屋端部有楼梯间、过街楼,或砖房有通长悬挑阳台,或厂房有局部平台与主体结构相连,或不等高厂房的高低跨交接处,要考虑局部地震作用效应增大的不利影响。

⒊材料实际强度等级的最低要求

现有建筑抗震鉴定时,控制材料最低强度等级的目的与新建建筑有所不同,通过控制最低强度等级,不仅可使现有建筑的抗震承载力和变形能力有基本的保证,而且在一定程度上可缩小抗震验算的范围。受历史条件的限制,鉴定的要求要低于对新建工程的设计要求。

⒋构件型式的检查

砌体结构的窗间墙、门洞边墙段等的宽度不宜过小;钢筋混凝土框架不宜有短柱,纵向钢筋和箍筋要符合最低要求,钢筋混凝土抗震墙的高厚比也不宜过大;单层钢筋混凝土柱厂房不应有п形天窗架、无拉杆组合屋架,薄壁工字形柱、腹板大开孔工字形柱和双肢管柱等也不利于抗震;单层砖柱厂房不宜有变截面的砖柱。

这些构件,或者承载力不足,或者延性明显不足,或者连接的有效性难于保证。

⒌结构的整体性连接构造

建筑结构的多个构件、部件之间要形成整体受力的空间体系,结构整体性的强弱直接影响整个结构的抗震性能。

装配式楼、屋盖自身连接的可靠性,包括有关屋架支撑、天窗架支撑的完整性。 ⑵楼、屋盖和大梁与墙(柱)的连接,包括最小支承长度,以有锚固、焊接和拉结措施等的可靠性。

⑶墙体、框架等竖向构件自身连接的可靠性,包括纵横墙交接处的拉结构造、框架节点的刚接或铰接方式,以及柱间支撑的完整性。

⒍非结构构件的要求

非结构构件包括围护墙、隔墙等建筑构件,女儿墙雨棚、出屋面小烟囱等附属构件,以及各种装饰构件。对其倒塌伤人或加重震害的鉴定要求,与新建工程的设计要求大体相当。

⑴女儿墙等出屋面悬臂构件要有锚固,无锚固时要控制最大高度,出入口及人流通道处尤为重要。

⑵砌体围护墙、填充墙等要与主体结构拉结,防止倒塌伤人;对于布置不合理,如不对称布置造成扭转效应,嵌砌不到顶形成短柱或对柱有附加内力,厂房一端有墙一端敞口或一侧嵌砌一侧贴砌等,均要考虑其不利影响;对于构造合理、拉结可靠的砌体填充墙,可做为抗侧力构件计及其抗震承载力。

⑶较重的装饰物与主体结构应有可靠连接。

⒎场地条件和基础类型的利弊

现有建筑的抗震鉴定,以上部结构为主,而地下部分的影响也要适当注意。

⑴I类场地上的建筑,上部结构的构造鉴定,丙类建筑可降低一度采用。

⑵对全地下室、箱基、筏基和桩基等整体性较好的基础类型,上部结构的部分鉴定要求可在一度范围内适当降低,但不可全面降低。

⑶对Ⅳ类场地、复杂地形、严重不均匀土层和同一单元存在不同的基础类型或埋深不同,有关的鉴定要求相对提高。

⑷8、9度时,尚应检查饱和砂土、饱和粉土液化的可能,并根据液化指数判断其危害性。

1.8 地震作用计算

地震作用及相应的计算方法与鉴定时采用的后续使用年限相关。不同后续使用年限在相同超越概率保证条件下的地震动参数及相应的构造措施是有差别的。

根据全国45个城市地震危险性分析得到的以50年后续年限为基准的多遇烈度地震作用影响系数随不同后续使用年限的比值变化曲线见图3-1-5,相应数值列于表3.1.1。结果表明不同设防区的地震作用影响系数变化不大,后续使用年限短,地震作用影响系数小,后续使用年限长,地震作用影响系数就大,后续使用年限为30年、40年时的地震影响系数大致为50年后续使用年限时的0.75、0.88倍。

同样也可以得到图3-1-6所示以50年后续年限为基准的抗震构造综合影响系数随不同后续使用年限的变化曲线,相应数值列于表3.1.2。总的规律同地震作用影响系数与不同后续使用年限的规律一致,但与地震作用影响系数不同的是,抗震构造综合影响系数的变化不仅与后续使用年限相关,而且与所在地区的抗震设防烈度相关,低烈度区曲线变化平缓,即与后续使用年限的关系相对不明显,高烈度曲线较陡峭,即与后续使年限的关系较明显。

据此,现有建筑的抗震鉴定可按业主的需求以及抗震加固的经济性和可行性,选择少于50年的后续使用年限的要求进行鉴定与加固,地震作用可适当降低,抗震构造措施也可适当放松。

图3-1-5 地震影响系数-后续使用年限关系

图3-1-6 抗震构造措施-后续使用年限关系

地震作用影响系数随后续使用年限变化 表3.1.1

 抗震构造影响系数随后续使用年限变化  表3.1.2

后续使用年限的引入是符合我国防震减灾的基本国情的。我国现有建筑需要鉴定和加固的数量很大,情况又十分复杂:结构类型不同、建造年代不同、设计时所采用的设计规范、地震动区划图的版本不同、施工质量不同、使用者的维护不同,投资方也不同,导致彼此的抗震能力有很大的不同。对现有建筑一律按现行设计规范的要求进行处理,不仅加固所花费的代价很高,而且现有的技术条件也不能达到要求。通过减少后续使用年限,适当降低建筑的地震作用和抗震构造措施的要求,使得现有建筑在现有经济技术条件下,分别达到其最大可能的达到的抗震防灾要求。

后续使用年限的引入也是与国标标准的精神一致的。在1998年的国际标准《结构可靠性总原则》ISO2394中,也开始提出既有建筑的可靠性评定方法,强调了依据用户提出的使用年限对可变作用采用系数的方法折减,并对结构实际承载力(包括实际尺寸、配筋、材料强度、已有缺陷等)与实际受力进行比较从而评定其可靠性,当可靠程度不足时,鉴定的结论可包括:出于经济理由保持现状、减少荷载、修补加固或拆除等。

1.9 抗震承载力验算

现行鉴定标准中给出了两种抗震承载力的验算方法。一是简化计算方法,如多层砌体房屋的面积率方法,钢筋混凝土房屋屈服强度系数方法,简化方法一般适用于A类建筑的抗震承载力验算(B类砌体结构除外)。二是构件承载力验算方法,即按现行抗震设计规范的公式进行构件承载力验算(包括砌体结构与钢筋混凝土结构)。

⒈多层砌体房屋面积率方法

式中:1ψ- 整体影响系数,根据第一级鉴定中房屋的不规则性、非刚性和整体性连接情况确定;

2

ψ- 局部影响系数,根据第一级鉴定中易引起局部倒塌各部位的情况确定;

A- 验算楼层或墙段在1/2层高处的墙体水平净截面面积(不包括高宽比大于4的墙段);

Ab- 验算楼层的建筑平面面积或验算墙段的实际承载面积;

o

ξ- 抗震墙基准面积率(以7度区为基准计算得到);

λ- 地震烈度影响系数。A类建筑6~9度时分别为0.7、1.0、1.5、2.5,B类建筑6~9度时分别为0.7、1.0、2.0、4.0。7度(0.15g)时,A、B类建筑分别取1.25、1.5,8度(0.30g)时,A、B类建筑分别取2.0、3.0。 ⒉屈服强度系数法

式中:1ψ- 整体影响系数,根据第一级鉴定中结构体系、梁柱配筋及轴压比等情况确定;

2

ψ- 局部影响系数,根据第一级鉴定中局部构造情况(如是否有与砌体相连的框架、填充墙与框架的连接、抗震墙之间的楼屋盖长宽比)确定;

Vy- 楼层的现有受剪承载力,根据构件的实际有效截面尺寸、实际配筋及现场实测评定的材料强度标准值计算;

Ve- 按弹性小震计算的楼层地震剪力。

⒊构件抗震承载力验算方法

按构件抗震承载力验算的统一公式为:

式中: S- 结构构件内力(轴向力、剪力、弯矩等)组合的设计值; R- 结构构件承载力设计值;

γRa - 抗震鉴定用的承载力调整系数。多层砌体房屋γRaRE ;A类钢筋混凝土构

件γRa=0.85γRE ,B钢筋混凝土构件γRaRE

1.10 抗震鉴定的工作内容与要求

一般说,抗震鉴定是对房屋所存在的缺陷进行“诊断”,包括下列步骤:

⒈原始资料收集,如勘察报告、施工图、施工记录和竣工图、工程验收资料等,资料不全时,要有针对性地进行必要的补充实测。对结构材料的实际强度,应按现场检测确定。

⒉建筑现状的调查,调查建筑现状与原始资料相符合的程度,有无增建或改建以及其他变更结构体系和构件情况。如有无剥落、开裂、不均匀沉降、腐蚀,变形缝宽度不足或缝隙被堵塞,发现相关的非抗震缺陷。

⒊综合抗震能力分析。应根据各类结构的特点、结构布置、构造和抗震承载力等因素,采用相应的逐级鉴定方法,进行建筑综合抗震能力的分析。

⒋对现有建筑的整体抗震性能做出评价。

⑴当评定为满足抗震鉴定要求时,鉴于按不同后续使用年限进行鉴定可能会得到不同的鉴定结论。因此,应注明鉴定时所选用的后续使用年限。

⑵对不符合鉴定要求的建筑,应提出相应的抗震减灾对策和处理意见。一般有以下几种情况:①维修。指仅少量次要构件不满足要求,尚不明显影响结构抗震能力,只需结合日常维修进行处理即可;②加固。不满足抗震鉴定要求,但从技术与经济的角度可通过加固达到鉴定标准的要求;③改变用途。不满足抗震鉴定要求,且从技术与经济的角度加固难度较大,但可通过改变建筑用途降低其设防类别,使之通过加固甚至无需加固就能达到按新用途的鉴定要求;④更新。结构体系明显不合理、加固难度很大、代价高,这类建筑可结合城市规划予以拆除,短期内需继续保留使用,应采取应急措施。

现有建筑抗震鉴定的流程见图3-1-7。

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