百科知识 现行《建筑抗震鉴定标准》中若干问题的商榷

现行《建筑抗震鉴定标准》中若干问题的商榷

时间:2023-05-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:近年来的研究成果表明:A、B两类建筑大震作用计算时的折减系数大约为0.84、0.92,要高于小震下地震动参数的折减系数,因此,按现行鉴定标准中的折减系数用于大震弹塑性分析是不偏于不安全的。因此,按现行鉴定标准求得的现有受剪承载力偏高。

现行《建筑抗震鉴定标准》中若干问题的商榷

5.1 关于地震作用的计算

2009年版鉴定标准中的B类钢筋混凝土房屋是按构件承载力验算方法进行第二级鉴定的,其中地震作用计算时采用的反应谱(简称鉴定谱)与现行抗震设计规范中的反应谱(简称设计谱)是有差别的。鉴定谱是沿袭了89版抗震设计规范中的反应谱,与场地类别和设计远震、近震相关,而2001版抗震设计规范后取消了远、近震这一概念,以设计地震分组替代。为使两者协调统一,鉴定标准中给出了不同设计地震分组下抗震鉴定时的场地特征周期值,由此也产生了按鉴定谱与设计谱计算的地震作用的误差,这种误差有时还很大。

以Ⅲ类场地、设计地震第二组为例进行鉴定谱与设计谱的比较,结果如图3-5-1所示。由于场地特征周期的差异(鉴定谱为0.4s,设计谱为0.55s),在反应谱下降段差鉴定谱要比比设计谱低达25%。

图3-5-1 鉴定谱与设计谱对比

5.2 不同后续使用年限下的地震作用折减

2009年版鉴定标准引入后续使用年限的概念,其目的是对地震作用及相应的构造措施进行折减,使现有建筑在规定的后续使用年限内具有相同概率保证前提下实现三水准设防目标。

鉴定标准中对地震作用的折减是在承载力抗震调整系数中体现的,B类建筑抗震鉴定的承载力调整系数γRa与设计规范的承载力抗震调整系数γRE一致,即:γRaRE;A类建筑抗震鉴定的承载力调整系数γRa与设计规范的承载力抗震调整系数γRE的0.85倍,即:γRa=0.85γRE,相当于A类建筑取0.75的地震作用折减系数,B类建筑取0.88的折减系数。 应引起注意的是,上述折减系数是基于后续使用年限内超越概率63.2%得到的,即为多遇烈度地震影响下的地震动参数折减系数,对于一些需进行罕遇大震作用下弹塑性分析的重要建筑,其地震参数应按超越概率2%~3%进行分析。近年来的研究成果表明:A、B两类建筑大震作用计算时的折减系数大约为0.84、0.92,要高于小震下地震动参数的折减系数,因此,按现行鉴定标准中的折减系数用于大震弹塑性分析是不偏于不安全的。

5.3 A、B两类建筑抗震鉴定方法的统一

自95版鉴定开始,现有建筑的抗震鉴定强调房屋的综合抗震能力评定,体现在结构的楼层综合抗震能力指数上。

2009版鉴定标准中,B类多层砌体房屋也给出了类似于A类砌体房屋的楼层综合抗震能力指数评价方法,其验算公式统一表达为式3.1.1。A、B两类建筑的差别反映在烈度影响系数上,体现了两类建筑地震作用折减系数的不同,因此,多层砌体房屋已在真正意义上实现了综合抗震能力的评定。

然而对于钢筋混凝土房屋,A类采用的是基于屈服强度系数法的楼层综合抗震能力评定,其计算公式见式3.1.2,且鉴定标准中规定该方法仅限于不超过10层的房屋;而B类钢筋混凝土房屋则仍是采用设计规范的构件层次上抗震承载力验算方法,计算公式见式3.1.3,这与鉴定标准体系中的综合抗震能力评定方法是相悖的。

5.4 楼层现有受剪承载力的计算

现行鉴定标准对钢筋混凝土柱的受剪承载力是基于以下两种破坏模式计算的:第一种模式是假定强梁弱柱模式,且框架柱上、下端均出现塑性铰求得该柱的受剪承载力(也称拟弱柱法);第二种破坏模式是柱斜截面受剪破坏,求得受剪承载力。最后取上述两种破坏模式的较小值作为该框架柱的受剪承载能力。楼层的现有受剪承载力取该楼层全部柱的受剪承载力之和。

钢筋混凝土房屋的楼层受剪承载力有多种计算方法,如拟弱柱法、塑性铰机制法和节点平衡法,分析表明上述3种算法中拟弱柱法计算值最大、塑性铰机制法次之、节点平衡法最小。另外实际震害也表明,在同一楼层内未发现所有框架柱上、下端出现塑性铰,而且按中国规范设计的框架柱在地震中也很少出现剪切破坏(短柱除外)。因此,按现行鉴定标准求得的现有受剪承载力偏高。

5.5 钢筋混凝土房屋的体系影响系数(www.daowen.com)

现行鉴定标准中,钢筋混凝土房屋的体系影响系数按结构体系的合理性、材料的强度等级、构件配筋及连接的可靠性几个方面考虑,按与不同版本的抗震设计规范的对比结果取值。如A类建筑进行鉴定时主要是与A类及非抗震设计要求进行对比,满足A类要求时取1.0,不满足时取0.8;B类建筑鉴定时主要是与A类、B类的要求对比,满足B类取1.0,满足A类时取0.8。

上述体系影响系数的取值方法较粗略,没有根据具体影响结构抗震性能各项因素的重要性、不符合的程度给出具体的值。在结构的规则性要求,A、B两类建筑的要求是相同,但标准中没有对结构竖向刚度分布、承载力分布的不规则程度给出相应的体系影响系数。构件的变形能力与轴压比、箍筋配置有直接的关系,但现行标准中A类建筑(9度除外)没有轴压比的控制要求,不同轴压比、箍筋间距情况下的体系影响因素也没有差别。

5.6 解决问题的初步设想

⒈地震作用计算与抗震验算

⑴建议采用设计谱取代鉴定谱,使得现有建筑抗震鉴定与新建工程抗震设计地震作用计算的反应谱水准一致,避免因今后《建筑抗震设计规范》反应谱的再次调整造成地震作的差异。

⑵为反映对于不同后续使用年限A、B两类建筑地震作的差异,可采用两种方法处理:①沿用现行鉴定标准中的抗震鉴定承载力调整系数方法;②直接规定小震作用相应的地震作用折减系数,承载力调整系数与抗震设计规范的规定一致。

⑶在楼层现有受剪承载力计算方面,应根据构件的实际配筋分析塑性铰出现的先后顺序、破坏机制,研究简便实用的计算方法。

⒉构造影响系数细化

近年来中国建筑科学研究院工程抗震研究所进行了一系列的试验,取得了一些研究成果:

⑴通过不同轴压比、不同箍筋间距与体积配箍率的15根框架柱的拟静力试验,分析了柱的延性性能,初步给出了综合考虑轴压比、箍筋间距、体积配箍率的构造影响系数取值表。

⑵对于抗侧刚度不规则的结构,可根据上下刚度比确定其影响系数,一般不规则结构可取0.85~1.0,特别不规则的结构可取0.60~0.85。对于楼层承载力不规则的结构,由于综合抗震能力指数法中已进行了楼层承载力的计算,可暂不考虑其不规则性的影响。

⒊性能化抗震鉴定是发展方向

现行鉴定标准中,对不同建造年代的现有建筑采用不同的后续使用年限进行抗震鉴定,性能化抗震鉴定的思想已在标准初露端倪,今后在标准就更加明确地体现。

⑴明确不同后续使用年限现有建筑的抗震设防目标。A类建筑以“大震不倒”为设防目标,允许结构构件小震下有轻微至中等程度的破坏,但应控制在“可修”范围之内;B类建筑以“小震不坏、大震不倒”为设防目标,与现行抗震设计规范一致。

⑵统一A、B两类钢筋混凝土房屋的抗震鉴定方法,多层钢筋混凝土房屋一律采用基于屈服强度系数的综合抗震能力指数验算方法,高层钢筋混凝土房屋探索适宜、简便的综合抗震能力评定方法。

⑶制定合理的综合抗震能力指数控制指标。现行鉴定标准中对A类钢筋混凝土房屋以综合抗震能力指数β≥1.0作为评价是否满足抗震鉴定要求的标准,β值大小与结构在预期地震作用下的破坏程度有一定的相关性。根据以往的实际震害及近年来试验研究表明,β值在2.0时部分结构构件将会开裂,β值在1.0左右时部分结构构件将处于屈服状态,而β<0.7时结构有倒塌的可能。因此,如果A、B两类建筑统一采用综合抗震能力指数方法鉴定时,对B类房屋的控制指标应更严一些。

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