閱讀 1134 次 淺談一個既有建筑抗震鑒定與改造加固
我們在對一個既有建筑進(jìn)行抗震鑒定和加固的時候,不得不考慮其建成年代,這個建筑用了多長時間了,當(dāng)時的抗震設(shè)計什么水平,執(zhí)行的什么規(guī)范,今后計劃還工作年限多長等。綜合考慮這些因素(包括業(yè)主的意見)將既有建筑鑒定和加固分成A、B、C三類。要想正確的劃分和有針對性的采取鑒定和加固措施,必須了解建筑的歷史和我國抗震設(shè)計規(guī)范、抗震鑒定和加固規(guī)范的歷史沿革和主要內(nèi)容以及之間的差別。
一:抗規(guī)歷史發(fā)展之《78規(guī)范》
新中國成立之初,百廢待興,工程師對地震災(zāi)害還缺乏感性認(rèn)識,實話說也顧不上,主要是參考前蘇聯(lián)規(guī)范。曾經(jīng)在1959、1964年編寫過《地震區(qū)建筑抗震設(shè)計草案》,但未正式頒布,但對當(dāng)時的建筑抗震起了不少作用。該草案地震力按彈性基底剪力法,考慮了實際建筑彈塑性階段地震力的減少引入了折減系數(shù)C。那時還根本談不上抗震概念、措施和構(gòu)造等。
1966年邢臺等地震對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生命財產(chǎn)造成重創(chuàng),此后建筑抗震逐漸被重視。1974年《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范(試行)》TJ11-74正式頒布實施。
1976年唐山地震造成了世界近代地震史上少有的災(zāi)難,也全面推動了防震防災(zāi)技術(shù)的發(fā)展,隨著人們對地震災(zāi)害不斷的經(jīng)驗積累和對地震作用機(jī)理的不斷研究深入,1978年國家基本建設(shè)委員會發(fā)布《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范》TJ11-78(簡稱78規(guī)范),F(xiàn)在學(xué)術(shù)界一般把我國規(guī)范發(fā)展劃分為四個大的階段,第一階段就是《78規(guī)范》!78規(guī)范》理論方法基本與《74規(guī)范》相同,明確了中震為基本烈度(按中震計算彈性地震并用系數(shù)C進(jìn)行折減),將《74》規(guī)范的振型分解法移到了正文(但因當(dāng)時計算機(jī)水平,振型分解法幾乎只是理論,實際工程主要還是基底剪力法),考慮彈塑性影響折減系數(shù)C劃分的更詳細(xì)了,還有增加一個重要的內(nèi)容,就是磚混結(jié)構(gòu)的圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)造措施。
主要內(nèi)容如下:
(1)設(shè)防烈度未7~9度地區(qū),無6度區(qū)。
(2)以基本烈度(中震)作為單一水準(zhǔn)的抗震設(shè)防。
(3)場地劃分類別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,給出了液化土的判定方法。
(4)用地震反應(yīng)譜確定不同場地的地震荷載(當(dāng)時叫地震荷載,不是地震作用):
(5)地震下構(gòu)件強(qiáng)度驗算都是按單一的安全系數(shù)(或容許應(yīng)力法)計算,還沒有現(xiàn)在的基于概率理論的極限狀態(tài)的分項系數(shù)法及考慮不同構(gòu)件的地震效應(yīng)系數(shù)的。
(6)對磚混結(jié)構(gòu)給出了詳盡的構(gòu)造措施。是結(jié)合中國國情的經(jīng)濟(jì)合理有效的方法。讀者可以對比現(xiàn)在規(guī)范不同結(jié)構(gòu)形式的抗震概念規(guī)定、抗震措施、強(qiáng)柱弱梁等調(diào)整系數(shù)、構(gòu)造做法,差距就可以看出來了,也可以了解當(dāng)時設(shè)計的建筑的抗震情況。
二:抗規(guī)歷史發(fā)展之《89規(guī)范》
《89規(guī)范》是我國抗震規(guī)范發(fā)展的第二個階段,1990年實施,與《78》規(guī)范并行三年,過渡期結(jié)束,1993年又進(jìn)行了局部修訂。
76年唐山地震后,后又相繼發(fā)生了很多次包括6級及以上的地震,提供了很多地震經(jīng)驗,也是對《78》規(guī)范的一個檢驗。改革開放后我國科研院所等吸收了很多國外先進(jìn)的抗震設(shè)計理念,比如基于概率的極限狀態(tài)設(shè)計、三水準(zhǔn)抗震設(shè)計等。經(jīng)過11年的研究發(fā)展,最終頒布了《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB11-89》(簡稱《89抗規(guī)》),主要內(nèi)容如下(大家可對比下與《78規(guī)范》和現(xiàn)行《2010抗規(guī)》的區(qū)別):
(1)將地震區(qū)擴(kuò)大到6度區(qū)。
(2)由單水準(zhǔn)設(shè)防過渡到三水準(zhǔn)設(shè)防,。ㄖ姓鹪O(shè)防烈度-1.55度)、中、大震(中震+1度)對應(yīng)著50年、475年、約2000年的地震重現(xiàn)期,標(biāo)志著我國的抗震技術(shù)和國際接近同一水平了。
(3)場地劃分為四類更詳細(xì)了,對液化土的判定分初步和詳細(xì)判定。
(4)不再叫地震荷載而是地震作用,更科學(xué)。反應(yīng)譜進(jìn)行了較大幅度的修改,自震周期最長3S,大于3S要專門研究。
(5)按“兩階段設(shè)計”,第一按考慮小震作用組合的極限狀態(tài)設(shè)計法,代替地震影響系數(shù)C,并引入抗震承載力調(diào)整系數(shù)!89規(guī)范》在小震計算上和《78規(guī)范》的地震作用相當(dāng)。所以《89》規(guī)范即采用的新的設(shè)計理念又延續(xù)了《78規(guī)范》。
(6)《89規(guī)范》規(guī)范增加了小震下結(jié)構(gòu)水平位移的控制。
(7)增加了第二階段的“大震不到”的設(shè)計,要求對甲類建筑和帶薄弱層的高層進(jìn)行彈塑性階段的驗算,是對《78》規(guī)范的一個重大改進(jìn)。
(8)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)增加了結(jié)構(gòu)時程分析和輸入多條地震加速度時程的內(nèi)容。
(9)提出了宏觀的抗震概念設(shè)計,比如選址、結(jié)構(gòu)體型、結(jié)構(gòu)形式、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料施工等具體規(guī)定。
(10)特別重要的是,《89抗規(guī)》根據(jù)不同的結(jié)構(gòu),分別規(guī)定了抗震措施、抗震等級、計算要點(如內(nèi)力修正等)和抗震構(gòu)造要求等。
從上述這些內(nèi)容看,除現(xiàn)在先進(jìn)的性能化設(shè)計和減隔震外未包含外,《89抗規(guī)》的抗震設(shè)計理念基本形成了現(xiàn)行抗規(guī)的框架,后來的抗規(guī)主要是深化完善和提高。
三:抗規(guī)歷史發(fā)展之《2001抗規(guī)》
《89規(guī)范》實施十余年來,吸取國內(nèi)外大量震害的經(jīng)驗和抗震技術(shù)研究更新,新《2001抗規(guī)》進(jìn)行修訂并于2001頒布實施,與幾乎同時頒布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》配套,進(jìn)入了我國抗規(guī)發(fā)展的第三階段。除延續(xù)《89抗規(guī)》的基本理念外,有以下不同之處:
(1)改進(jìn)了場地分類和液化土的判別方法。
(2)不再使用地震烈度,而是采用設(shè)防烈度的更科學(xué)的名稱,配合小、中、大的設(shè)防目標(biāo)。
(3)將場地的近、中、遠(yuǎn)震更科學(xué)的劃分成三個地震分組。
(4)地震反應(yīng)譜延長的6S,并引入了阻尼比的影響,以及速度控制段和位移控制端采用不同的地震影響系數(shù)計算公式。
(5)增加了最小地震剪力系數(shù)。
(6)完善修改了彈性時程和彈塑性時程分析法,引入靜力PUSH OVER分析。
(7)非常重要的是,針對不同的建筑重新劃分了抗震等級、抗震概念設(shè)計更加細(xì)化、便于實際操作,抗震措施、內(nèi)力調(diào)整有較大的提高和調(diào)整、更加明確細(xì)化提高了抗震構(gòu)造要求。
(8)增加了多層和高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計內(nèi)容。
(9)增加了隔震、減震的設(shè)計內(nèi)容。
2007年國家著手對《2001抗規(guī)》進(jìn)行修訂,但突然遇到2008年的汶川地震,修訂暫停。2008年吸取汶川地震的經(jīng)驗頒布了《2001抗規(guī)2008年修訂》,與未修訂版主要不同如下:
(1)修改了西北幾省的設(shè)防烈度,增加了山地建筑的專門要求。
(2)提高了中小學(xué)校房屋的設(shè)防類別。
(3)從概念設(shè)計角度,對建筑結(jié)構(gòu)體系抗震要求進(jìn)行了改進(jìn),比如框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。
(4)增加了樓梯間的抗震要求。
(5)抗震結(jié)構(gòu)材料和施工要求進(jìn)行了局部調(diào)整。
(6)增加了一些強(qiáng)條要求。
四:抗規(guī)歷史發(fā)展之《2010抗規(guī)》
《2001抗規(guī)2008修訂版》是汶川地震后的緊急修訂,2009年正式頒布了《2010抗規(guī)》,2016年對這本規(guī)范進(jìn)行了修訂即《2010抗規(guī)2016版》,這是我國抗規(guī)的第四個階段。因《2010抗規(guī)》與《2016修訂版》區(qū)別不大,故本文只是介紹《2010抗規(guī)》與《2001抗規(guī)》的主要區(qū)別。
(1)對場地劃分、液化土判別、地震影響系數(shù)進(jìn)行了微調(diào)。
(2)增加了以豎向地震力為主的工況組合。
(3)細(xì)化和增強(qiáng)了概念設(shè)計和各類建筑的抗震措施的內(nèi)容。
(4)增加了大跨度屋蓋建筑、地下建筑、鋼支撐混凝土框架和鋼框架混凝土筒體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)和多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容。
(5)新增了對有專門要求的建筑進(jìn)行抗震性能設(shè)計的要求,給出了性能化設(shè)計的原則規(guī)定和參考指標(biāo)。
五:目前抗規(guī)存在的問題及鑒定加固要注意的問題
(1)規(guī)范規(guī)定的“強(qiáng)柱弱梁”,但實際破壞幾乎都發(fā)生在柱端而不是梁端,這是梁與樓板整體澆筑大大增大了梁抗彎能力所致,這個問題在改造加固設(shè)計中要注意。
(2)磚混底框結(jié)構(gòu)可能存在的倒塌、轉(zhuǎn)換層可能存在的倒塌、連續(xù)倒塌、防震縫碰撞問題。
(3)很多新的抗震設(shè)計方法和理念已經(jīng)有所發(fā)展,抗震加固更需要采用先進(jìn)的設(shè)計方法,比如減震技術(shù)等。
六:抗震鑒定和加固規(guī)范歷史沿革之《77鑒規(guī)及配套圖集》
抗震鑒定規(guī)范和加固規(guī)范是配套的,其同期的鑒定和加固標(biāo)準(zhǔn)抗震要求是相同的,我們合在一塊說。
抗震鑒定和加固規(guī)范的編制總是晚于同期的抗規(guī),針對的是同期抗規(guī)頒布以前已經(jīng)建造的房屋。我國的抗震鑒定與加固標(biāo)準(zhǔn)主要經(jīng)歷了以下三個階段。
第一階段為試點起步階段(1966一1976年),大致是1966年的河北邢臺地震后至1976年的唐山大地震前。1968年編制了京津地區(qū)一般民用建筑、單層工業(yè)廠房、舊建筑、農(nóng)村房屋及煙囪、水塔等的抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)(草案)和抗震措施要點;1975年編制了《京津地區(qū)工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(試行),9月正式實施,該標(biāo)準(zhǔn)主要是適用于北京和天津地區(qū)。這個鑒定標(biāo)準(zhǔn)是針對以前未進(jìn)行抗震設(shè)計的房屋的,該階段的主要特點是研究探索抗震鑒定與加固的基本技術(shù)與管理方法。
第二階段為1976一1989年,大致是唐山大地震后至抗震設(shè)計規(guī)范(GBJ 11一89)正式頒布實施之前。在此期間我國開展了大規(guī)模的抗震鑒定與加固的研究與工程應(yīng)用,頒布實施了適用抗震設(shè)防烈度7一9度區(qū)的《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(TJ23一77),及配套的《工業(yè)抗震加固參考圖集GC一01》、《民用建筑抗震加固參考圖集J GC一02》(簡稱《77鑒規(guī)及配套圖集》)。這個鑒定規(guī)范及加固圖集是按照《74抗規(guī)》的抗震性能要求編制的。
七:抗震鑒定和加固規(guī)范歷史發(fā)展之《95鑒加規(guī)》
第三階段為綜合發(fā)展階段(1989一2009年),大致是《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB J一89)正式頒布實施之后。在此期間我國頒布實施比較科學(xué)合理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),即《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB 50023一95》(簡稱95鑒標(biāo));《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程JGJ 116一98》(簡稱98加標(biāo))。這兩本標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)《89抗規(guī)》的抗震性能要求編制的。
該階段的特點有如下幾項。
(l)考慮到低烈度設(shè)防區(qū)發(fā)生高烈度地震影響的可能性較大,因此將需進(jìn)行抗震鑒定與加固的范圍擴(kuò)大到了6度區(qū)。
(2)現(xiàn)有建筑的抗震鑒定方法有了重大改動,《77鑒規(guī)及配套圖集》強(qiáng)調(diào)單個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震能力評定,《95鑒標(biāo)》則是強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)抗震能力的綜合分析。
(3)這一時期的許多老舊建筑,其使用功能已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要,需進(jìn)行建筑的功能改造,結(jié)合功能改造進(jìn)行抗震鑒定加固也是這一時期的重要特點。
八:現(xiàn)行《2009鑒標(biāo)》和《2009加標(biāo)》
經(jīng)過十多年的發(fā)展和《2010抗規(guī)》頒布實施,及中國改革開放幾十年來已經(jīng)進(jìn)入城市建筑更新改造大規(guī)模發(fā)展時期,《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB 50023一95》簡稱《95鑒標(biāo)》和《98加標(biāo)》已經(jīng)不能適應(yīng)形式的發(fā)展了。主要以下幾點:
(1)《95鑒標(biāo)》和《98加標(biāo)》適用于《89抗規(guī)》實施以前的設(shè)計建造的房屋,主要針對建造于20世紀(jì)90年代以前的建筑的震前抗震鑒定和加固。汶川地震后,我國現(xiàn)有建筑的情況發(fā)生了很大變化。按照《89抗規(guī)》設(shè)計建造的房屋也已使用了20多年,一些房屋或在地震中遭受了不同程度的破壞,或是當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度進(jìn)行了調(diào)整,或是設(shè)防類別進(jìn)行了調(diào)整,這類房屋也需要進(jìn)行抗震鑒定。然而《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023一95)中未涉及到。
(2)現(xiàn)有建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)
《95鑒加標(biāo)》將現(xiàn)有建筑抗震鑒定的設(shè)防目標(biāo)保持與《77鑒標(biāo)》基本一致,比《89抗規(guī)》對新建工程規(guī)定的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低。
《95鑒加標(biāo)》是在1977年唐山大地震后發(fā)布的《77鑒標(biāo)及圖集》基礎(chǔ)上修訂而成的,針對建造于20世紀(jì)90年代以前的建筑,在震前進(jìn)行抗震鑒定和加固的要求編制的。按照國家的技術(shù)政策,考慮當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件和需要加固工程量很大的具體情況,鑒定和加固的設(shè)防目標(biāo)略低于設(shè)計規(guī)范的設(shè)防目標(biāo),設(shè)防目標(biāo)只提到了“中震可修”或是“中震不倒”,沒有說明大震下的性能如何、沒有體現(xiàn)“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)。
(3)重點設(shè)防類的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步提高
鑒于漢川地震中,中小學(xué)校舍破壞嚴(yán)重、學(xué)生傷亡數(shù)量較大,成為政府與社會的關(guān)注焦點,要求提高校舍類建筑的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。為此,修訂后的《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50223一2 00 8)將校舍類建筑由原來的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類提高到重點設(shè)防類,同時也要求在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高現(xiàn)有重點設(shè)防類建筑的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)行《2009鑒標(biāo)》和《2009加規(guī)》在以下四方面進(jìn)行了重大調(diào)整。
(l)引入后續(xù)使用年限的概念
后續(xù)使用年限是指對現(xiàn)有建筑繼續(xù)使用所約定的一個時期,在這個時期內(nèi),建筑只需進(jìn)行正常維護(hù)而不需進(jìn)行大修就能按預(yù)期目的使用、完成預(yù)定的功能。近年來的研究結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)的地震作用和抗震構(gòu)造措施要求和后續(xù)使用年限密切相關(guān)。在具有相同概率保證的前提下,后續(xù)使用年限短,地震作用就小,抗震構(gòu)造措施也可適當(dāng)放松,后續(xù)使用年限長,地震作用就大,抗震構(gòu)造措施要更嚴(yán)一些。本次標(biāo)準(zhǔn)修訂,將抗震鑒定與后續(xù)使用年限結(jié)合起來,針對不同時期建成的房屋,采用不同的后續(xù)使用年限進(jìn)行鑒定,給這些房屋的抗震鑒定與加固提供了出路,具有重要的現(xiàn)實意義。
(2)規(guī)定了不同后續(xù)使用年限建筑的抗震鑒定方法
后續(xù)使用年限為30年的建筑,稱A類建筑,基本沿用《95鑒標(biāo)》中的方法鑒定。后續(xù)使用年限為40年的建筑,稱B類建筑,采用相當(dāng)于《89抗規(guī)》的方法進(jìn)行鑒定。后續(xù)使用年限為50年的建筑,稱C類建筑,采用現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的方法進(jìn)行鑒定。
(3)規(guī)定了不同后續(xù)使用年限建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)
符合《2009鑒標(biāo)》要求的現(xiàn)有建筑,在預(yù)期的后續(xù)使用年限內(nèi)具有相應(yīng)的抗震設(shè)防目標(biāo);后續(xù)使用年限50年的現(xiàn)有建筑,具有與現(xiàn)行國抗規(guī)相同的設(shè)防目標(biāo);后續(xù)使用年限少于50年的建筑,在遭遇同樣的地震影響時,其損壞程度略大于按照后續(xù)使用年限50年鑒定的建筑。
(4)提高重點設(shè)防類(乙類)建筑的鑒定要求
從抗震措施、抗震驗算、場地類別、砌體房屋的高度和層數(shù)以及其他構(gòu)造要求、鋼筋混凝土房屋的體系和驗算方面、內(nèi)框和底框等的相關(guān)規(guī)定等方面提出了重點設(shè)防類(乙類)建筑的鑒定的特殊要求。
本文簡單論述了我國從建國到現(xiàn)在70多年來抗震規(guī)范和鑒定的發(fā)展過程,這樣我們就可以了解不同時期的既有建筑的抗震能力和鑒定依據(jù),對目前不同年代既有建筑的鑒定加固方法依據(jù)知道其歷史淵源,對于確定既有建筑的分類鑒定方法和鑒定是不可缺少的。
參考文獻(xiàn):
1、《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023-2009)及《建筑抗震結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)程》JGJ116-2009疑問解答,史鐵花
2、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的發(fā)展沿革及最新修訂,王亞勇、戴國瑩
以上信息由CCRRN文徑網(wǎng)絡(luò)建筑設(shè)計咨詢整理
原文標(biāo)題:土木吧丨淺談既有建筑鑒定與改造加固(十九)
來源作者:土木吧 王鎖軍
特別提示:本信息來自網(wǎng)絡(luò),如有著作版權(quán)及知識產(chǎn)權(quán)問題請聯(lián)系刪除。