既有建筑抗震鉴定地震影响系数的取值探究_陈锦.pdf

年第 期总第 期福 建 建 筑 既有建筑抗震鉴定地震影响系数的取值探究陈 锦（福建省永正工程质量检测有限公司 福建福州）摘 要：根据后续工作年限的不同，将既有建筑分为、三类建筑。为确保不同类别既有建筑在后续工作年限内，和新建建筑的抗震设防目标达到一样的概率保证，实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标，拟通过调整地震影响系数，改变地震作用的计算。通过地震影响系数最大值折减方法、特征周期折减方法和双折减方法的比较，给出不同类别既有建筑地震影响系数的取值方法建议。关键词：抗震鉴定；地震影响系数；后续工作年限中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（.，）：，：，.，.，.：；作者简介：陈锦（），男，工程师。：收稿日期：引言 对于既有建筑的抗震鉴定，若按新建建筑的要求进行验算，势必会造成结构安全性能方面的极大浪费，与结构设计的经济性原则背道而驰。既有建筑鉴定与加固通用规范（）提出了后续工作年限的说法，即对既有建筑进行抗震鉴定后，结构能够继续维持预定使用功能的时限。其原则是令既有建筑在后续工作年限内一样能满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标，与新建建筑具有相同的概率保证。换句话来说，后续工作年限小于 年的既有建筑和设计工作年限为 年的新建建筑相比，在相同的地震作用下，前者的破损程度要大于后者。现行规范只给出设计工作年限为 年的建筑进行抗震设计的地震影响系数，对于后续工作年限小于 年的既有建筑未作明确规定，显然会对建筑抗震鉴定计算地震作用的工作造成影响，不利于抗震设防目标的合理实现。因此，研究不同后续工作年限下的地震影响系数，保证抗震鉴定与原设计具有同样的概率，值得深入考察。周锡元通过公式推导，给出了 个水准下的设计重现期，建议了一种可用于估计不同设计工作年限结构抗震设防烈度的计算方法。戴国莹提出了通过降低地震影响系数最大值，来获得与原设计时相同的概率保证。毋剑平在此基础上，通过 个城镇地震作用的计算，给出了不同后续工作年限下，建筑抗震鉴定的地震影响系数取值。后续工作年限为 年时，系数取值为 ；后续工作年限为 年时，系数取值为；后续工作年限为 年时，系数取值为；后续工作年限为 年时，系数取值为 。福 建 建 筑 年针对建筑抗震鉴定工作的两本规范进行阐述，结合对不同后续工作年限下的三类建筑的地震影响系数取值方法进行探讨，以期实现既有建筑与新建建筑具有相同概率水准的设防目标。鉴定标准与通用规范的区别建筑抗震鉴定的主要依据规范，为建筑抗震鉴定标准（）和既有建筑鉴定与加固通用规范（），以下简称“鉴定标准”和“通用规范”。鉴定标准为 年发行，通用规范为 年发行，现将二者的主要区别进行梳理。表 不同规范关于后续工作年限的定义建筑分类后续工作年限鉴定标准通用规范 年 年以内 年 年以上 年以内 年 年以上 年以内表 不同建造年代下三类建筑的详细信息建筑分类建造年代执行规范剩余工作年限后续工作年限 年以前 年 年以内 年 抗规 年 年 年 抗规 年 年 年以后 抗规现行抗规 年 年 注：抗规指建筑抗震设计规范（），抗规指建筑抗震设计规范（），抗规指建筑抗震设计规范（），现行抗规指建筑抗震设计规范（）年版。其一是关于不同后续工作年限既有建筑的定义。通用规范规定，类建筑的后续工作年限为 年以内（含 年），而在鉴定标准中，类建筑是后续工作年限为 年的建筑，二者区别如表 所示。由于、三类建筑的建造年代不同，对应原设计时执行的建筑抗震设计规范 版本也有所区别（以下简称“抗规”），表 给出三类建筑的详细信息。其二是关于抗震承载力的验算，通用规范规定 类和 类建筑可以适当降低现行规范要求，以进行抗震措施的核查。其中，类建筑的地震影响系数最大值，应不低于现行规范的，类建筑为，类建筑为，且不应低于原建造时抗震设计要求的相应值。而鉴定标准中，并未作出此类相关规定。实际既有建筑抗震鉴定的后续工作年限往往少于 年，且不论是“鉴定标准”，还是“通用规范”，均没有明确指出不同后续工作年限下的地震影响系数，因此对这方面的研究刻不容缓。类建筑的探讨 年以前建造的 类建筑，未执行 “抗规”，结构抗震要求较低，后续工作年限为 年以内。而在 年 年之间建造的房屋，属于执行“抗规”的 类建筑，结构进行一定程度的抗震设计，后续工作年限为 年，二者采用统一的地震影响系数，显然不合适。根据“既有建筑抗震鉴定在后续工作年限内宜与新建工程的抗震设防目标具有相同的概率保证”原则，通过以下 种方法，对地震影响系数 进行适当折减：（）通过地震影响系数最大值 折减。由通用规范可得，类建筑的 取值应不低于现行规范相应值的.倍，故应取.作为 的折减系数。（）通过特征周期 折减。根据通用规范和鉴定标准中关于特征周期取值的差异，鉴定标准的地震影响系数减小，地震作用取值降低，以此来体现 类建筑与新建建筑的区别。根据式（）式（），计算得到 值。当结构自振周期 处于 时：（）（）（）.（）当结构自振周期 处于 时：.（）（）.（）.（）当结构自振周期 处于.时：.（）.（）.（）.（）（）式中，、分别为“鉴定标准”和“通用规范”的地震影响系数，、分别为“鉴定标准”和“通用规范”的特征周期。结合上述公式，文献给出结构采用特征周期折减方法在鉴定标准和通用规范下地震影响系数的比值，即 类建筑和新建建筑地震作用的比值。年 期 总第 期陈 锦既有建筑抗震鉴定地震影响系数的取值探究 （）通过地震影响系数最大值 和特征周期同时折减，称为双折减方法。根据通用规范，在特征周期 折减的基础上，乘以.的折减系数，即可得到 类建筑地震影响系数 的双折减系数，如表 所示。由表 数据可得，对于后续工作年限为 年以内的 类建筑，采用双折减方法得到的地震影响系数折减值与.最为匹配。除类场地、第二组设计地震分组工况下的双折减系数为.，略低于.，其余条件下均能满足高于.的要求。因此，建议对后续工作年限为 年以内的 类建筑，优先采取双折减方法，这样既能确保结构地震作用要求和原设计具有一样的概率保证，又能在最大程度上满足结构设计的经济性原则。另外规定，在 类场地工况下采取 折减方法，并选取折减系数为.。对于后续工作年限为 年的 类建筑，根据通用规范规定，建议采取 折减方法，并选取.作为折减系数。表 双折减方法下 类建筑关于鉴定标准和通用规范地震影响系数的比值设计地震分组周期场地类别第一组.第二组.第三组.类建筑的探讨 年 年之间建造的房屋，后续工作年限为 年，属于 类建筑。建造时，执行的“抗规”与现行“抗规”存在较大出入，主要是关于抗震设防烈度和设计地震分组的变化。根据式（）计算，得到 ，即 类建筑在“抗规”和现行“抗规”下地震影响系数的比值。（）（）（）.（）式中，、分别为“抗规”和现行“抗规”的地震影响系数，、分别为“抗规”和现行“抗规”的特征周期，、分别为“抗规”和现行“抗规”的地震影响系数最大值。通过抗震设防烈度和设计地震分组的变化，地震影响系数 随之变化，从而改变了地震作用取值，以此来体现 类建筑和新建建筑的差异。其中，抗震设防烈度的变化，决定了地震影响系数最大值 的取值；而当设计地震分组发生改变时，特征周期 也随之改变。结合二者变化对地震影响系数 造成的影响，分为以下三类情形展开讨论，如表 所示。第一类情形，抗震设防烈度发生变化。抗震设防烈度提高，即现行“抗规”抗震设防烈度高于“抗规”，导致 增大，也随之增大，现行规范与旧规范比较更为保守。由通用规范可得，类建筑的 取值应不低于现行规范相应值的.倍，故应取.作为 的折减系数。抗震设防烈度降低，致使 减小，从而 减小。由通用规范可得，地震影响系数不应低于原建造时抗震设计要求的相应值，故应按“抗规”进行抗震鉴定验算。第二类情形，设计地震分组发生变化。设计地震分组提高，即现行“抗规”设计地震分组高于“抗规”，导致 增大，从而 增大，则应按现行“抗规”进行抗震鉴定验算。设计地震分组降低，随之减小，从而 减小，则应以“抗规”作为抗震鉴定验算的依据。第三类情形，抗震设防烈度与设计地震分组均发生变化。抗震设防烈度提高，设计地震分组提高，致使 和 增大，从而 增大，则应取.作为的折减系数。抗震设防烈度提高，设计地震分组降低，应取.作为 的折减系数。抗震设防烈度降低，设计地震分组提高，应按“抗规”进行抗震鉴定验算。抗震设防烈度降低，设计地震分组降低，应以“抗规”作为抗震鉴定验算的依据。福 建 建 筑 年表 现行“抗规”和“抗规”差异导致结果序号改变条件现行“抗规”与“抗规”比较结果抗震设防烈度改变提高增大按.折减降低减小按“抗规”设计地震分组改变提高增大按现行“抗规”降低减小按“抗规”抗震设防烈度、设计地震分组均改变烈度提高，分组提高增大按.折减烈度提高，分组降低增大按.折减烈度降低，分组提高减小按“抗规”烈度降低，分组降低减小按“抗规”表 福建地区 类建筑关于“抗规”和现行“抗规”地震影响系数的比值情况分类地区抗震设防烈度及设计地震分组场地类别“抗规”现行“抗规”结果一漳州（芗城、龙文、东山、诏安、龙海）度.第一组 度.第二组.厦门（思明、湖里、集美、翔安）度.第二组 度.第三组.福州（鼓楼、台江、仓山、晋安）、漳州云霄 度.第二组 度.第三组.宁德（霞浦、福鼎、福安、柘荣、周宁）、福州（罗源、闽清、闽侯）、漳州漳平 度.第一组 度.第二组.按现行“抗规”二漳州南靖 度.第二组 度.第二组.泉州永春、莆田仙游 度.第三组 度.第三组.泉州泉港 度.第三组 度.第三组.按.折减按“抗规”三厦门同安 度.第二组 度.第三组.按“抗规”综上，当抗震设防烈度提高时，计算地震作用应按现行规范规定 的.倍进行折减；当抗震设防烈度降低或者仅有设计地震分组降低时，应按“抗规”进行建筑抗震鉴定验算；当仅有设计地震分组提高时，应以现行“抗规”作为计算依据。以福建地区 类建筑为例，在现行“抗规”和“抗规”的比较下，部分地区的抗震设防烈度及设计地震分组发生改变，分为下列三类情形，并根据式（）求得 值，结果如表 所示。第一类情形是设计地震分组发生改变。以福州闽侯为例，“抗规”规定，其抗震设防烈度和设计地震分组信息为 度.第一组，而现行“抗规”则提高为 度.第二组，计算得到 值均小于.，则应按现行“抗规”进行抗震鉴定验算。第二类情形是抗震设防烈度发生改变。根据“抗规”和现行“抗规”抗震设防烈度的大小，分为 种情况。前者小于后者。以漳州南靖为例，地震信息由 度.第二组提高为 度.第二组，计算得到 值为.，则应以现行规范规定的 乘以.进行折减，以进行抗震鉴定验算。前者大于后者。以泉州泉港地区为例，地震信息由 度.第三组降低至 度.第三组，计算得到 值均大于.，则应以“抗规”作为抗震鉴定验算的依据。第三类情形是抗震设防烈度和设计地震分组均发生改变。以厦门同安为例，地震信息从 度.第二组变化为 度.第三组，计算得到 值均大于.，则应按“抗规”进行抗震鉴定验算。类建筑的探讨 年以后建造的房屋，属于执行“抗规”的 类建筑，后续工作年限为 年，新建建筑的设计工作年限为 年。可以认为，类建筑后续工作年限与新建建筑设计工作年限相同，故应按现行规范规定进行地震影响系数 的取值，不必进行折减。（下转第 页）年 期 总第 期苏文生填筑路基对下方地铁隧道影响分析与对策 （）监测措施：本工程对地铁监测采用高精度的徕卡 系列全站仪，监测过程均为自动化监测，合理布设基准点、工作基点、监测点，采用自由设站边角交会法进行监测，搭载自动平差软件进行计算，并定期进行基准点复核、人工复核，确保了监测数据的稳定、准确。结语（）根据实际监测结果，地铁 号线、号线区间隧道累计变化满足规范的安全控制值要求，各测点变化速率满足变形稳定标准。（）在既有的两条叠交地铁盾构隧道上方新建道路，对填方路基，应尽量减少填筑高度，填筑材料应采用轻质材料，减少地面荷载对地下隧道的影响，必要时，对地铁隧道底部土体进行注浆加固。本工程取得良好效果。（）由于工程条件较为复杂，常规验算不能满足要求，采用数值模拟可以分析隧道变形情况。数值模拟其准确性与采用合理的工况模拟、选取合理的参