鋼筋混凝土房屋抗震鑒定的評估體系探討

黃亮達(dá)

地震災(zāi)害是迄今為止人類仍難以抗拒的自然災(zāi)害，地震傷亡人數(shù)較多的重要原因是房屋質(zhì)量較差。隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地震將成為特別嚴(yán)重的災(zāi)難，尤其是在人口密集和日益復(fù)雜的生命線系統(tǒng)，現(xiàn)代化城市生命線工程中，其災(zāi)難性后果更不堪設(shè)想。

1 鋼筋混凝土房屋的抗震特點(diǎn)

1)隨著層數(shù)的增加，水平荷載的影響增加速度要比豎向荷載增加的快。這是因?yàn)樨Q向荷載及其引起的內(nèi)力隨著高度的變化，依據(jù)線性比例增加，但水平荷載沿高度非均勻的分布荷載，高度越高荷載就越大(風(fēng)荷載和地震荷載均如此)，它們形成的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和高度的平方成正比。2)任何材料承受大部分拉壓時，可以充分利用其強(qiáng)度而彎曲，這不能將材料的潛力全部發(fā)揮出來。這是因?yàn)檩S心受力較偏心受力或者受彎更合理。軸向力構(gòu)件的應(yīng)力均勻地分布在截面，整個材料強(qiáng)度得到充分利用，但是截面的彎曲應(yīng)力分布很不均勻，除了上下邊緣達(dá)到強(qiáng)度的指標(biāo)外，中間部分的材料沒有充分發(fā)揮作用。

2 評估體系設(shè)計(jì)

因?yàn)榈卣鹱饔玫牟淮_定性和復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)模型假設(shè)與實(shí)際情況的差異，以及目前的研究和實(shí)驗(yàn)水平還很難準(zhǔn)確地模擬地震的作用，從而使該結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)際抗震能力與計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)抗震能力有著些許差異。因此，抗震設(shè)計(jì)在很大程度上是一個近似的估算而已，精確計(jì)算沒有實(shí)際的意義?！案拍钤O(shè)計(jì)”是建筑結(jié)構(gòu)的宏觀規(guī)劃，布局和外觀，選型，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，材料，構(gòu)造設(shè)施等非結(jié)構(gòu)性的規(guī)定。在抗震設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)更重于計(jì)算和驗(yàn)算，因?yàn)樗梢愿玫胤从晨拐鹪O(shè)計(jì)思想，根本上解決了總體方案和抗震設(shè)計(jì)原則，從而避免了盲目的計(jì)算工作。概念設(shè)計(jì)是比較定性領(lǐng)域?？拐鹨?guī)范定義的抗震設(shè)防烈度是一個綜合指數(shù)，包括四個條件:抗震強(qiáng)度，抗震變形性能，結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)體系，抗震構(gòu)造。其中，前兩個可用定量計(jì)算以便控制;后兩者給出定性評估。為了簡化鑒定，本文利用抗震設(shè)計(jì)理念，根據(jù)現(xiàn)有的鋼筋混凝土房屋抗震的特點(diǎn)，參考現(xiàn)行的GB 50023-95建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中鋼筋混凝土多層房屋的識別方法，使用兩個不同等級水平的評估方法，建立評估體系。第一個層次的評估簡單方便，實(shí)行總體結(jié)構(gòu)宏觀控制的鑒定可以從抗震概念鑒定的角度，只考慮建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施這一要求。第二個層次的評估，在做出抗震評估計(jì)算時可以在原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)或竣工圖上表示的構(gòu)件截面，混凝土強(qiáng)度，配筋詳圖等上進(jìn)行，依據(jù)抗震能力指數(shù)作為指標(biāo)進(jìn)行評定，考慮結(jié)構(gòu)的構(gòu)造影響。建筑可以被確定為滿足抗震要求則必須符合第一級評估的各項(xiàng)要求時。除了具體要求外，當(dāng)不符合第一階段要求時，還可以進(jìn)行第二級別的鑒定。

3 鋼筋混凝土房屋抗震鑒定的第一級評估

1)結(jié)構(gòu)體系的評估。a.平面對稱簡單，凸出的部分短，簡單立面輪廓，階梯變化不超出一定比例(不包括凸出的樓電梯間);質(zhì)量，剛度和強(qiáng)度隨著高度沒有太大的變化。b.在建筑的長寬方面的比例不大于6.0。房屋結(jié)構(gòu)方面的高寬比例對于框架結(jié)構(gòu)不超過4，框架—抗震墻結(jié)構(gòu)不超過5，抗震墻結(jié)構(gòu)不大于6。建筑物的長寬比和高寬比的限制是結(jié)構(gòu)剛度，整體穩(wěn)定性，承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性宏觀控制。限制建筑物的高度與寬度的比例，這就限制了地震作用下橫向位移，減少地震的傾覆作用。c.抗震結(jié)構(gòu)體系符合嚴(yán)格的樓蓋表面的平面剛性，以確保其結(jié)構(gòu)中的垂直構(gòu)件承受水平力是據(jù)其抗側(cè)力剛度分布的，這樣結(jié)構(gòu)可以具有完整性。d.結(jié)構(gòu)主軸方向的側(cè)向剛度平衡可以有效的控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，由于地震的作用，其傳遞的途徑也比較清楚，結(jié)構(gòu)體系有多道抗震設(shè)防。e.框架結(jié)構(gòu)肩，雙向框架，裝配式框架，有整體鑄造節(jié)點(diǎn)。f.框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中，均勻、對稱、分散、周邊的抗震墻布置。對現(xiàn)澆或疊合梁板抗震墻之間樓，裝配式樓蓋不大于3，屋蓋的長寬不超過4。2)梁，柱，墻，混凝土強(qiáng)度實(shí)際要求達(dá)到不應(yīng)小于C18。3)抗震構(gòu)造措施。當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范在建設(shè)的重要性的基礎(chǔ)上分為四類，即特殊要求的建設(shè)，全國城市的生命線地震工程的施工，一般建筑和次要建筑。對特殊要求的建筑物，需要有專門研究抗震設(shè)計(jì)。重點(diǎn)建設(shè)抗震設(shè)防城市的生命線工程，它是增強(qiáng)抗震措施等級而不是要增強(qiáng)地震的作用水平，規(guī)范中抗震措施的提高就是增加結(jié)構(gòu)的整體性，變形能力和建筑的總體抗震能力。一般的建筑物，仍然使用設(shè)防烈度設(shè)計(jì)。次級建筑是為了減少地震措施的要求。當(dāng)今的混凝土房屋多是乙類或者丙類建筑。丙類建筑要求框架結(jié)構(gòu)的抗震等級是二級，在框架抗震墻結(jié)構(gòu)中，框架的抗震等級為四級，抗震墻的抗震等級是二級，抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震等級是四級。在一類建筑中，框架結(jié)構(gòu)的抗震等級是二級，框架抗震墻結(jié)構(gòu)中，框架的抗震等級是二級，抗震墻的抗震等級為二級，抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震等級為二級。

4 鋼筋混凝土房屋抗震鑒定的第二級評估

當(dāng)難以達(dá)到第一級評估時，根據(jù)現(xiàn)在的鋼筋混凝土房屋的特點(diǎn)，可以使用以下兩種方法，第二級別的評估來判斷。

1)方法一:在當(dāng)前的“建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的多層混凝土房屋的二級鑒定的方法，在進(jìn)行第二級評估時可以使用樓層綜合抗震能力指數(shù)法。第二級評估的步驟是:選擇具有代表性的平面結(jié)構(gòu)，計(jì)算樓層現(xiàn)有的受剪承載力;然后綜合考慮結(jié)構(gòu)的抗震能力指數(shù);最終判斷抗震性能。

2)方法二:依據(jù)現(xiàn)有的鋼筋混凝土房屋的特點(diǎn)，建筑結(jié)構(gòu)在位移基礎(chǔ)上的抗震設(shè)計(jì)理念，按照現(xiàn)行的建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)的要求，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，通過建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)方法進(jìn)行第二級評估。近年來，基于建筑抗震行為的設(shè)計(jì)思想引起了世界各地學(xué)者的廣泛關(guān)注，改變了傳統(tǒng)的以力量為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，形成了如今以變形為主的設(shè)計(jì)思想，建筑的行為水準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)變形的關(guān)系更加緊密。例如，鋼筋拉伸斷裂是受到了極限拉應(yīng)變控制，根據(jù)墻板開裂的位移角的大小來控制其橫向位移，鋼筋混凝土的極限壓應(yīng)變約束著混凝土的受壓破壞等，同時，鋼筋混凝土構(gòu)件屈服之后的抗剪強(qiáng)度和構(gòu)件的變形有著較大的關(guān)系，這就表明建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)地面運(yùn)動下的變形值都能較好的展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的水平?？梢詺w納為建筑行為的抗震設(shè)計(jì)最終會歸為結(jié)構(gòu)變形的抗震設(shè)計(jì)。按現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，對建筑不需考慮“大震不倒”的第三水準(zhǔn)，即不需對結(jié)構(gòu)作出罕遇地震作用下的抗震性能評價，不需驗(yàn)算罕遇地震作用下的彈塑性層間位移，只需作彈性層間位移驗(yàn)算。在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，衡量結(jié)構(gòu)破壞程度和性能水平的重要指標(biāo)是結(jié)構(gòu)的層間變形，根據(jù)當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，可以不用考慮建筑“大震不倒”的第三水準(zhǔn)和性能水平的重要指標(biāo)。

［1］張敏政.近年地震震害的幾點(diǎn)啟示［J］.工程抗震，2001(1):11-15.

［2］張國軍，劉伯權(quán)，李應(yīng)斌，等.抗震結(jié)構(gòu)破壞準(zhǔn)則的研究進(jìn)展［J］.四川建筑科學(xué)研究，2002，28(3):68-71.

［3］趙永船，鐘 銘.鋼筋混凝土橋墩震后損傷評估研究進(jìn)展［J］.山西建筑，2010，36(10):61-62.