抗震設(shè)計規(guī)范及鑒定標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展淺析

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摘要:主要從抗震設(shè)計及鑒定規(guī)范更替對地震作用的影響出發(fā)，通過對我國抗震及鑒定規(guī)范發(fā)展的梳理，以探究各個時期規(guī)范的不同點(diǎn)及相關(guān)性，結(jié)合一段時期以來我國房屋設(shè)計抗震水平的發(fā)展對既有建筑抗震鑒定工作的影響，闡明不同時期、不同發(fā)展階段建造的房屋，與現(xiàn)行抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)性，為結(jié)構(gòu)抗震鑒定工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞:抗震規(guī)范;鑒定標(biāo)準(zhǔn);地震作用

1概述

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2020年，我國既有建筑的保有量接近600億m2，大量既有建筑由于歷史原因及現(xiàn)實(shí)問題，均面臨著加固改造、功能提升等問題，20世紀(jì)50年代以前，我國建造了大量的建筑，由于當(dāng)時我國的具體國情及科技水平，這些建筑大都沒有進(jìn)行抗震設(shè)計或抗震設(shè)防水平較低，現(xiàn)如今，這些建筑中仍有相當(dāng)大體量仍處于服役狀態(tài)，供人們生產(chǎn)及生活所用，隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展及科學(xué)水平的提升，在當(dāng)時背景下建造的多數(shù)房屋已不能滿足我國現(xiàn)階段的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，對此類建筑開展抗震鑒定工作，了解既有房屋的現(xiàn)有抗震水平，并進(jìn)行抗震加固，是新時期亟需解決的具體問題。羅開海等［1］對我國建筑抗震設(shè)防水準(zhǔn)的現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行了梳理和分析，并對我國建筑抗震設(shè)防水準(zhǔn)進(jìn)一步發(fā)展需要研究和完善的問題進(jìn)行了總結(jié)和展望。宇文興偉［2］對我國既有磚混房屋結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固設(shè)計研究的重要性及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概括性地論述，明確了我國目前建筑行業(yè)發(fā)展的方向以及對既有建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定和加固設(shè)計研究等相關(guān)工作的意義，并通過工程實(shí)例，給出了既有磚混結(jié)構(gòu)的抗震鑒定及加固方法。通過對歷次地震震害的調(diào)查，嚴(yán)格按照相關(guān)時期的抗震規(guī)范設(shè)計的房屋或經(jīng)過抗震鑒定后進(jìn)行加固的房屋，在歷次地震中，均基本完好，未設(shè)防或設(shè)防水平較低后期沒有進(jìn)行抗震加固的房屋，在歷次地震中震害明顯，甚至有的房屋已經(jīng)坍塌。震害損傷如圖1～圖4所示。本文旨在通過對我國抗震設(shè)計規(guī)范修訂過程的梳理及相應(yīng)時期抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的頒布，了解不同時期、不同背景下我國抗震規(guī)范對建筑抗震的影響及抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，并通過對建筑荷載規(guī)范的歷次修訂，闡述荷載變化對結(jié)構(gòu)地震作用的影響，對抗震鑒定有一個具體的把握。

2建筑抗震設(shè)計規(guī)范的發(fā)展

我國的抗震設(shè)計規(guī)范始于新中國成立后，20世紀(jì)50年代后期，我國相繼開展了建筑抗震設(shè)計規(guī)范的編制工作，1959年及1964年，我國編制了《地震區(qū)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(草案稿)》(未頒發(fā))，1966年邢臺地震后，在京津地區(qū)抗震辦公室的領(lǐng)導(dǎo)下，編制了《京津地區(qū)建筑抗震設(shè)計暫行規(guī)定》(69暫行規(guī)定)，作為地區(qū)性的抗震設(shè)計規(guī)范，從69暫行規(guī)定開始，我國7度地區(qū)的一些基本建設(shè)，已經(jīng)開始采取抗震設(shè)防工作。直至1974年，我國才正式頒布了第一本指導(dǎo)全國建筑抗震設(shè)計的規(guī)范，即TJ11—74工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范(試行)，試行時間為1974年12月1日。這本規(guī)范的頒布，標(biāo)志著我國全面進(jìn)入房屋抗震設(shè)計時期，為后續(xù)的抗震規(guī)范的修訂及編寫提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。1976年，隨著唐山大地震的發(fā)生，我國對74版抗規(guī)進(jìn)行修訂，在1978年，我國頒布了TJ11—78工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范(簡稱78抗規(guī))為全國通過設(shè)計規(guī)范，施行時間為1979年8月1日。78抗規(guī)吸取了唐山地震的震害經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了我國抗震水平的發(fā)展。在1989年及2001年，我國又對抗震規(guī)范進(jìn)行了修訂，并相繼頒布了GBJ11—89建筑抗震設(shè)計規(guī)范(簡稱89抗規(guī))，自1990年1月1日起施行及GB50011—2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范(簡稱01抗規(guī))，自2002年1月1日起施行。01版抗規(guī)的實(shí)施，標(biāo)志著我國進(jìn)入結(jié)構(gòu)抗震新的發(fā)展時期，基礎(chǔ)理論趨于完善，2008年5·12大地震后，我國對01版抗規(guī)進(jìn)行局部修編，總結(jié)了汶川地震的經(jīng)驗(yàn)，并頒布了GB50011—2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范(08版)。2010年至今，我國又頒布了GB50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范(簡稱10抗規(guī))［3］，施行日期2010年12月1日及GB50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2016版)。

3建筑抗震規(guī)范修訂對多遇地震作用的影響

在1974年抗規(guī)以前，我國的抗震設(shè)計規(guī)范對房屋的設(shè)計主要體現(xiàn)在以抗震構(gòu)造措施為主進(jìn)行設(shè)計，按照我國建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的原則，1974年抗規(guī)在進(jìn)行地震作用計算時，引入了結(jié)構(gòu)影響系數(shù)。對于74抗規(guī)(試行)及78抗規(guī)，即Q0=Cα1Geq，其中Q0為底部總地震剪力;C為結(jié)構(gòu)影響系數(shù)，對于混凝土結(jié)構(gòu)房屋取0．3，對砌體結(jié)構(gòu)取0．35;α1為地震影響系數(shù)，對于多層框架結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)，因地震影響曲線一般在水平段，則α=αmax，不同抗震設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)各計算參數(shù)及總地震基底剪力如表1所示。89抗規(guī)取消了結(jié)構(gòu)影響系數(shù)，并引入了抗震等級的概念，對抗震設(shè)計實(shí)行三水準(zhǔn)兩階段的設(shè)計理念，考慮了強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)連接弱構(gòu)件的設(shè)計方法，抗震承載力分項系數(shù)γRa，此時基底剪力Q0=α1Geq，α1=αmax，不同抗震設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)各計算參數(shù)及總地震基底剪力如表2所示。對于混凝土結(jié)構(gòu)，抗震承載力分項系數(shù)取值范圍為0．75～0．85，對于砌體結(jié)構(gòu)，抗震承載力分項系數(shù)取值范圍為0．9～1．0，又由于89抗規(guī)以前采用的計算方法為單一系數(shù)法，89抗規(guī)開始采用多系數(shù)的可靠度設(shè)計方法，綜合考慮各個系數(shù)的調(diào)整，89抗規(guī)在考慮抗震承載力分項系數(shù)后，其地震作用大體與74及78抗規(guī)相當(dāng)［4］。01抗規(guī)計算地震力方法基本與89抗規(guī)一致，考慮到89抗規(guī)的場地設(shè)計特征周期比01抗規(guī)減少10%，且材料強(qiáng)度大致為01抗規(guī)系列規(guī)范的1．05～1．15，于是可以認(rèn)為89抗規(guī)地震作用大致相當(dāng)于01抗規(guī)的0．88倍［5］。10抗規(guī)地震作用計算方法、場地特征周期等與01抗規(guī)保持一致，但較01抗規(guī)，10抗規(guī)提高了強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎等內(nèi)力調(diào)整系數(shù)，具體見表3。

4建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

我國的抗震鑒定工作始于唐山大地震之后，為了吸取唐山地震中建筑物及構(gòu)筑物的震害經(jīng)驗(yàn)，我國頒布了第一本建筑抗震鑒定規(guī)范，即TJ23—77工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，并于1977年12月1日開始試行，這本規(guī)范在74抗規(guī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂，考慮當(dāng)時我國的國情及經(jīng)濟(jì)狀況，77鑒定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在按74抗規(guī)進(jìn)行抗震強(qiáng)度驗(yàn)算時，安全系數(shù)可取不考慮地震作用時數(shù)值的65%，低于74抗規(guī)規(guī)定的不小于80%。1995年，在89抗規(guī)的基礎(chǔ)上，我國頒布了GB50023—95建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，并于1996年6月1日正式實(shí)施，95抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)引用了89抗規(guī)的設(shè)計方法，并將房屋按不同結(jié)構(gòu)類型分為一級鑒定及二級鑒定，綜合考慮了結(jié)構(gòu)抗震承載能力及結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的影響，并規(guī)定對混凝土結(jié)構(gòu)，承載力抗震影響系數(shù)可取設(shè)計規(guī)范的0．85倍，也體現(xiàn)了我國的具體國情及針對老舊房屋所采用的有針對性的方法。2009年，在充分總結(jié)汶川大地震的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，我國對95抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，并于2009年6月5日頒布了GB50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，新規(guī)范于2009年7月1日開始實(shí)施，此本規(guī)范，系統(tǒng)的將我國既有房屋按照建設(shè)年代分為A，B，C三個類別，針對不同的建設(shè)年代，規(guī)定了采用不同的鑒定方法，即在20世紀(jì)70年代以前建造的既有房屋，其后續(xù)使用年限不應(yīng)少于30a，在80年代建造的既有房屋，后續(xù)使用年限不宜少于40a，且不得少于30a，為A類建筑，在90年代建造的既有建筑，后續(xù)使用年限不宜少于40a，條件許可時應(yīng)采用50a，在2001年以后建造的既有建筑，后續(xù)使用年限宜采用50a。后續(xù)使用年限30a，40a，50a，分別對應(yīng)A類、B類、C類建筑。對于A類建筑，在70年代及以前，我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較為薄弱，在當(dāng)時的大的背景下，我國建造了一批不設(shè)防或設(shè)防烈度較低的建筑，針對此類房屋，考慮鑒定后的加固量及實(shí)際情況，規(guī)范規(guī)定，仍按95抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鑒定，此時的地震作用大致相當(dāng)于01抗規(guī)的0．75倍。對于B類建筑，在建造此類建筑時，我國已有較為成熟的抗震規(guī)范，全國大部分區(qū)域基本處于抗震設(shè)防區(qū)域，此類建筑一般是在78抗規(guī)及89抗規(guī)的規(guī)定下進(jìn)行設(shè)計并建造完成的，由前文分析，兩本規(guī)范的地震作用大致相當(dāng)，規(guī)范規(guī)定，此類建筑仍采用89抗規(guī)進(jìn)行鑒定，地震作用大致相當(dāng)于01抗規(guī)的0．88倍。對于C類建筑，即按01抗規(guī)及以后設(shè)計的既有房屋，規(guī)定直接按現(xiàn)行國家抗規(guī)進(jìn)行鑒定，由于10版抗規(guī)的施行，相對01抗規(guī)，內(nèi)力調(diào)整系數(shù)有了提高，可能會引起地震作用的增大。

5建筑荷載規(guī)范的發(fā)展對地震作用的影響

我國的荷載規(guī)范編制始于建國初期，1954年及1958年我國相繼編制了《荷載暫行規(guī)定》結(jié)規(guī)1－54及結(jié)規(guī)1－58，這兩本規(guī)范主要以引進(jìn)蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)為主，直至1974年，我國才真正頒布了自主的并且較為完整的荷載規(guī)范，即TJ9—74工業(yè)與民用建筑荷載規(guī)范，1987年，在大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，以GBJ68—84建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，基于概率論極限設(shè)計方法的荷載規(guī)范開始頒布，后續(xù)我國又相繼頒布了GB50009—2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，GB50009—2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006版)及GB50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，縱觀荷載規(guī)范的發(fā)展，對于一般民用建筑，活荷載有較大提高，住宅、宿舍、旅館等從1．5kN/m2提高到2．0kN/m2，教室等從2．0kN/m2提高到2．5kN/m2，食堂等荷載沒有變化，對于一般工業(yè)建筑，與歷次荷載規(guī)范值相同，一般仍取2．0kN/m2［6］。根據(jù)長期以來對建筑荷載的把握，一般多層及高層建筑的豎向荷載平均值約為15kN/m2，框架結(jié)構(gòu)大約為12kN/m2～14kN/m2，剪力墻和筒體結(jié)構(gòu)大約為14kN/m2～16kN/m2，砌體結(jié)構(gòu)大約為18kN/m2～20kN/m2。綜合來看，活荷載在混凝土及砌體結(jié)構(gòu)形式中所占的比重較小，約占全部豎向荷載的15%～20%［7］，規(guī)范修訂，建筑活荷載的提高，對地震作用的影響較小，在鑒定工作定性判斷中，可不考慮此部分影響。

6結(jié)語

對20世紀(jì)70年代以前建造的房屋，未經(jīng)過抗震設(shè)計或抗震設(shè)防水平較低，經(jīng)過可靠性鑒定仍可繼續(xù)使用的，采用95版鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鑒定，一般仍需要進(jìn)行抗震加固;對采用89抗規(guī)進(jìn)行設(shè)計的房屋，抗震鑒定仍采用89抗規(guī)，對于施工質(zhì)量無缺陷，材料強(qiáng)度無退化，使用功能無改變，可初步判定抗震水平滿足相應(yīng)規(guī)范要求;對2001年之后建造的房屋，抗震鑒定采用10抗規(guī)(16版)，由于地震分組、內(nèi)力調(diào)整系數(shù)等進(jìn)行了調(diào)整，抗震鑒定時應(yīng)引起注意。開展既有結(jié)構(gòu)的鑒定工作，要結(jié)合鑒定標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計規(guī)范，按照老房子老方法，新房子新方法的鑒定理念，充分了解既有建筑的歷史情況，掌握其設(shè)計資料，在開展具體鑒定工作前，能夠定性把握建筑的抗震性能。鑒定工作過程中，應(yīng)重點(diǎn)把握建筑的使用功能、地震設(shè)防烈度及設(shè)防類別的變化。材料強(qiáng)度因碳化、風(fēng)化等隨時間的變化引起的降低，可能會影響最后的鑒定結(jié)果。本文僅就地震作用的變化對抗震鑒定的影響進(jìn)行分析，為了滿足我國現(xiàn)有房屋小震不壞、中震可修、大震不倒的設(shè)計思想，鑒定過程中應(yīng)結(jié)合抗震構(gòu)造措施，對既有建筑進(jìn)行綜合評判。對既有建筑的改建、擴(kuò)建進(jìn)行鑒定，應(yīng)執(zhí)行現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。

作者:宋春雷 單位:中電投工程研究檢測評定中心有限公司