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從結(jié)構(gòu)綜合抗震能力的角度審視既有房屋的抗震鑒定
[摘要] 在近期頻繁的地震地質(zhì)災(zāi)害面前,地震災(zāi)害對建筑物破壞所引起的人員傷亡已經(jīng)得到全社會(huì)的關(guān)注和重視。面對眾多存在隱患的建筑物,抗震鑒定工作的重要性和必要性已經(jīng)愈來愈突顯出來。建筑的結(jié)構(gòu)類型、建造年代、使用維護(hù)情況、施工質(zhì)量等情況的不同,抗震能力也有較大不同,在抗震鑒定實(shí)際工作中,由于現(xiàn)場檢測、鑒定條件所限,規(guī)范中鑒定程序規(guī)定的每一條要求往往不都是顯而易見的,比如砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱、圈梁配置;樓、屋蓋的支撐長度等等,這就需要鑒定人員通過結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力分析確定鑒定結(jié)果。從結(jié)構(gòu)綜合抗震能力的角度審視既有房屋的抗震鑒定,把握綜合抗震能力這個(gè)著眼點(diǎn),采用逐級(jí)鑒定方法,根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的本身特點(diǎn),可提高抗震鑒定的效率和可靠性。
[關(guān)鍵詞]綜合抗震能力,抗震鑒定
中圖分類號(hào):TU317.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: 文章編號(hào):
A general seismic capacity of existing buildings perspective of seismic appraisal
Wang Lu,Cai Qi
(Beijing Municipal Engineering Research Institute,Beijing 100037,China)
Abstract:geological disasters such as earthquakes frequently occurred recently, the damage of buildings caused by earthquakes has been paid attention of the whole society. faced the buildings with seismic risks, the importance and necessity of seismic appraisal was increasingly prominent. because of different structure types, building ages, use and maintenance conditions, construction quality, different buildings have quite different seismic ability. in practical seismic appraisal work, because limited conditions of on-site detection or seismic appraisal, not every requirements in specifications are obviously, such as constructional columns and ring beams in masonry structural; the length of the roof supported, etc, the personnel who analyzed the results of seismic capacity to determine the seismic capacity of existing buildings by way of structural general seismic capacity. from a general seismic capacity of existing buildings perspective of seismic appraisal, and grasp the focus integrated seismic capacity, using step by step identification method, based on characteristics of the building structure itself, can improve the the efficiency and reliability of seismic appraisal.
Keywords:general seismic capacity,Seismic appraisal
0 概述
在近期頻繁的地震地質(zhì)災(zāi)害面前,地震災(zāi)害對建筑物破壞所引起的人員傷亡已經(jīng)得到全社會(huì)的關(guān)注和重視。但是,包括學(xué)校房屋在內(nèi)的公共建筑中,仍然存在相當(dāng)一部分未考慮抗震設(shè)防,有些雖然考慮了抗震設(shè)防,但不能滿足重點(diǎn)設(shè)防類設(shè)防要求。
面對眾多存在抗震隱患的建筑物,抗震鑒定工作的重要性和必要性已經(jīng)愈來愈突顯出來。另一方面,鑒于現(xiàn)有需要抗震鑒定的建筑數(shù)量很大,建筑的結(jié)構(gòu)類型、建造年代、使用維護(hù)情況、施工質(zhì)量等情況的不同,抗震能力也有較大不同,需要有經(jīng)驗(yàn)、掌握抗震鑒定概念的抗震鑒定人員以實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)的原則根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別對待和處理,使之在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下盡可能達(dá)到最大可能達(dá)到的抗震防災(zāi)要求。
在抗震鑒定實(shí)際工作中,由于現(xiàn)場檢測、鑒定條件所限,規(guī)范中鑒定程序規(guī)定的每一條要求往往不都是顯而易見的,比如砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱、圈梁配置;樓、屋蓋的支撐長度等等,這就需要鑒定人員通過結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力分析確定鑒定結(jié)果。
1 抗震鑒定一般步驟
現(xiàn)有建筑的抗震鑒定是對房屋的實(shí)際抗震能力、薄弱環(huán)節(jié)等整體抗震性能做出全面正確的評價(jià)。除確定建筑物抗震設(shè)防類別、后續(xù)使用年限即抗震鑒定類別(分A、B、C三類)外,還應(yīng)包括下列步驟:
1.1 收集原始工程資料
抗震鑒定應(yīng)充分了解原始工程資料,如勘察報(bào)告、施工圖、施工記錄和竣工圖等工程驗(yàn)收資料,確定建筑的場地類別、地震分組等信息。資料不全時(shí),要有針對性的進(jìn)行必要的補(bǔ)充實(shí)測。
1.2 建筑現(xiàn)狀調(diào)查
了解實(shí)際情況與原始資料相符合的程度、施工質(zhì)量和維護(hù)及改變使用功能的等狀況;并注意有關(guān)非抗震質(zhì)量問題。
1.3 建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測
應(yīng)根據(jù)對建筑工程現(xiàn)場的檢查情況和檢測的目的,制定檢測方案和實(shí)施現(xiàn)場檢測。針對不同建筑的特點(diǎn),通過相應(yīng)的檢測手段掌握建筑相關(guān)參數(shù),包括建筑物的使用荷載、損傷等必要參數(shù),為下一步對建筑的綜合抗震能力分析做準(zhǔn)備。
1.4 綜合抗震能力分析
依據(jù)各類建筑的特點(diǎn),包括結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、材料強(qiáng)度、整體性連接構(gòu)造、局部易損易倒構(gòu)件等因素和抗震承載力結(jié)果,采取抗震概念的宏觀判斷和通過關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值判斷的綜合鑒定方法。因此,抗震鑒定的關(guān)鍵就是結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力分析。
1.5 鑒定結(jié)論與治理建議
對建筑整體抗震性能做出評價(jià)后,還應(yīng)對不符而鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求的建筑提出相應(yīng)的維修、加固、改造或更新等抗震減災(zāi)建議。
2 從結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力考量抗震鑒定結(jié)論
以往的抗震鑒定偏重于構(gòu)件、局部的鑒定,缺乏總體抗震性能的判斷。只要某部位不符合鑒定要求,則認(rèn)為該部位需要加固處理,增加了房屋加固面積;或者鑒定后形成新的薄弱環(huán)節(jié),抗震安全性仍不能保證。
要強(qiáng)調(diào)整個(gè)架構(gòu)總體上所具有的抗震能力,并把結(jié)構(gòu)構(gòu)件分為具有整體影響和局部影響兩大類,予以區(qū)別對待。前者不符合鑒定要求時(shí),則對綜合抗震能力影響較大;后者不符合抗震鑒定要求時(shí)只影響局部,有的在判斷總體抗震能力時(shí)可予以忽略,只需進(jìn)行局部構(gòu)造加強(qiáng)處理。
綜合抗震能力還意味著從結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)體系、抗震構(gòu)造、抗震承載力幾個(gè)側(cè)面進(jìn)行綜合考慮。
2.1 結(jié)構(gòu)布置對綜合抗震能力的影響
建筑結(jié)構(gòu)布置規(guī)則與否的劃分包含諸多因素,抗震鑒定中遇到不規(guī)則的建筑時(shí)應(yīng)注意提高有關(guān)部位的抗震鑒定要求;反之,則可全局考慮鑒定要求在綜合抗震能力中的影響。
結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性劃分沿高度方向的舉例如下:
1) 突出屋面的小建筑尺寸不大,局部縮進(jìn)的尺寸也不大;
2) 抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)、不錯(cuò)位,無抽梁、柱、墻的現(xiàn)象,且橫截面面積的改變不大;
3) 相鄰層的質(zhì)量變化不大;
4) 相鄰層的剛度及連續(xù)三層的剛度變化平緩;
5) 相鄰層的樓層受剪承載力變化平緩等。
結(jié)構(gòu)布置合理性劃分沿水平方向的舉例如下:
1) 平面上局部突出的尺寸不大;
2) 抗側(cè)力構(gòu)件、質(zhì)量分布在本層內(nèi)基本對稱;
3) 抗側(cè)力構(gòu)件呈正交或基本正交分布,使抗震分析可在兩個(gè)主軸方向分別進(jìn)行;
4) 樓蓋平面內(nèi)無大洞口,抗震橫墻間距滿足要求,可不考慮側(cè)向力作用下樓蓋平面內(nèi)的變形。
2.2 結(jié)構(gòu)體系對綜合抗震能力的影響
檢查現(xiàn)有建筑的結(jié)構(gòu)體系是否合理,可對其抗震性能的優(yōu)劣有初步的的判斷??芍饕獧z查如下內(nèi)容:
1) 各種結(jié)構(gòu)類型的建筑適用高度;
2) 豎向構(gòu)件上下連續(xù);
3) 注意可能引起整個(gè)結(jié)構(gòu)失效的關(guān)鍵構(gòu)件;
2.3 抗震構(gòu)造對綜合抗震能力的影響
建筑結(jié)構(gòu)的多個(gè)構(gòu)件之間要形成整體受理的空間體系,結(jié)構(gòu)整體性的強(qiáng)弱直接影響結(jié)構(gòu)的抗震性能。整體性連接主要包括:
1) 裝配式樓、屋蓋自身連接的可靠性;
2) 樓、屋蓋與大梁和墻(柱)的連接;
3) 墻體、框架等豎向構(gòu)件自身連接的可靠性。
2.4 抗震承載力對綜合抗震能力的影響
抗震承載力是判定結(jié)構(gòu)抵抗地震作用重要的指標(biāo)。在抗震鑒定中,抗震承載力結(jié)果可以作為抗震綜合能力判定的主要但非唯一的依據(jù)。抗震承載力驗(yàn)算方法除建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中涉及的樓層平均抗震能力指數(shù)、樓層綜合抗震能力指數(shù)、墻段綜合抗震能力指數(shù)等方法外,還可以運(yùn)用PKPM等建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)軟件建模計(jì)算。
抗震鑒定時(shí),若結(jié)構(gòu)現(xiàn)有抗震承載力較高,則除了保證結(jié)構(gòu)整體性所需的構(gòu)造外,延性方面的構(gòu)造鑒定要求可視情況調(diào)整降低;反之,現(xiàn)有抗震承載力較低,則可用較高的延性構(gòu)造要求予以補(bǔ)充。
其中,結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有承載力取決于:
1) 長期使用后材料現(xiàn)有的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;
2) 構(gòu)件(包括鋼筋)扣除各種損傷、修飾后實(shí)際具有的尺寸和截面面積;
3) 構(gòu)件承受的重力荷載代表值。
3 實(shí)例
3.1 建筑概況
某教學(xué)樓建于上世紀(jì)80年代,建筑面積約1800㎡,平面布置呈“L” 形。該建筑物樓、屋面均采用鋼筋混凝土預(yù)制板,構(gòu)造柱和圈梁設(shè)置情況不明。該教學(xué)樓主體為地上4層磚砌體結(jié)構(gòu),層高3.6m,建筑總高15.2m,屬縱橫墻混合承重體系,外墻厚度均為370mm,內(nèi)墻厚度均為240mm.,屋面為上人屋面。教室橫墻間距9.6m,縱墻間距6.6m。砂漿強(qiáng)度均為M10.0(10.0kN/mm2),磚強(qiáng)度均為MU7.5(7.5kN/mm2)。樓面恒載為5.0kN/㎡(包括樓板自重),活載為2.0kN/㎡;樓梯間恒載為6.0kN/㎡(包括梯板自重),活載為2.0kN/㎡;屋面恒載為6.0kN/㎡(包括樓板自重),活載為2.0kN/㎡。平面布置見圖1。
圖1 教學(xué)樓首層平面圖(mm)
3.2 抗震鑒定
根據(jù)抗震鑒定的一般程序,先確定建筑抗震設(shè)防類別為乙類,抗震鑒定類別為B類。
3.2.1 一級(jí)抗震鑒定
分別對建筑的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、材料強(qiáng)度、整體性連接構(gòu)造、局部易損易倒構(gòu)件按照抗震鑒定要求進(jìn)行鑒定。
不符合一級(jí)鑒定的項(xiàng)目有:抗震橫墻間距;未查明的項(xiàng)目有:圈梁設(shè)置;梁的支承形式及長度;縱橫墻交接處有鋼筋拉接設(shè)置。
3.2.2 二級(jí)抗震鑒定
對于B類建筑,抗震承載力驗(yàn)算一般采用規(guī)范法。通過PKPM建模計(jì)算。根據(jù)抗震結(jié)果,綜合考慮一級(jí)抗震鑒定中結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、材料強(qiáng)度、整體性連接構(gòu)造、局部易損易倒構(gòu)件對建筑抗震承載力的影響,分析建筑的綜合抗震能力。
PKPM建模驗(yàn)算抗震承載力所需尺寸、材料強(qiáng)度、荷載、地質(zhì)情況等參數(shù)均根據(jù)工程鑒定檢測結(jié)果取值。建筑首層抗震承載力驗(yàn)算結(jié)果見圖2。
圖2 教學(xué)樓首層抗震承載力驗(yàn)算結(jié)果
3.3 抗震鑒定結(jié)論
根據(jù)抗震承載力驗(yàn)算,建筑首層大部分墻段的結(jié)構(gòu)抗力與效應(yīng)之比小于1.0,則該層墻體截面抗震承載力不滿足要求。并且,綜合一級(jí)抗震鑒定中結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、材料強(qiáng)度、整體性連接構(gòu)造、局部易損易倒構(gòu)件的鑒定結(jié)果,構(gòu)造措施未能對抗震承載力有效加強(qiáng)。故,該建筑抗震鑒定結(jié)果為不滿足抗震要求,建議對抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行加固處理。
4 結(jié)語
《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)中的“綜合抗震能力指數(shù)”,就是力圖使綜合抗震能力的判斷有個(gè)相對的數(shù)量尺度。
抗震鑒定工作本身所具備的特點(diǎn)決定了其是一項(xiàng)以實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)為原則,綜合各方面因素,同時(shí)考量建筑個(gè)體差異與建筑內(nèi)部各構(gòu)件之間協(xié)同工作共同抵御地震作用的復(fù)雜工作。
從結(jié)構(gòu)綜合抗震能力的角度審視既有房屋的抗震鑒定,把握綜合抗震能力這個(gè)著眼點(diǎn),采用逐級(jí)鑒定方法,根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的本身特點(diǎn),可提高抗震鑒定的效率和可靠性。
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