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关于现有建筑抗震鉴定及加固后续使用年限的重要意义

时间:2022-08-15 17:53:00       作者:      

关于现有建筑抗震鉴定及加固后续使用年限的重要意义

--摘选自我司第16期《胜特特刊》 作者:技术研发中心/张军宇

引入后续使用年限概念的意义

    研究结果表明,结构的地震作用和抗震构造措施要求和后续使用年限密切相关。在具有相同概率保证的前提下,后续使用年限短,地震作用就小,抗震构造措施也可适当放松,后续使用年限长,地震作用就大,抗震构造措施要更严一些。

    鉴于现有建筑的数量很大,情况又十分复杂:建造年代不同、设计时所采用的设计规范及地震动区划图的版本不同、施工水平不同、使用者的维护情况也不同等,导致房屋抗震能力有很大的差异,需要根据实际情况区别对待和处理,使之在现有的经济技术条件下分别达到其最大可能达到的抗震防灾要求。

 

一、后续使用年限技术可能

    对于我国建造于上世纪八十年代以前的建筑,由于已经服役了三、四十年,已经接近原建筑的设计使用年限,有的甚至已经超过设计使用年限,结构或结构构件、材料性能等也发生了变化、老化等情况,可能需要进行大修才可以继续使用。在这种情况下对其进行抗震鉴定,可能不满足要求的抗震构造措施较多、结构抗震承载力也可能会较低,如果材料强度以及其它性能发生了质的变化,无论如何加固处理也难以达到新建建筑的承载力,所以从这点来讲,依据建筑的建造年代等的不同划分为后续使用年限30年、40年、50年的区分是合理的、科学的。

     

 

二、后续使用年限经济可能

    对于我国量大面广的现有建筑,如果一味地按照后续使用年限为50年来进行抗震鉴定和加固(假设技术上可以做到),那么我国上世纪绝大多数的现有建筑将需要进行抗震加固,这是一个非常巨大的数字,也是一笔非常巨大的工程投资,我国的经济发展水平还远做不到这些,特别是广大的中小城市、边远山区更是不可能实现;相反如果一味地按照后续使用年限为30年来进行抗震鉴定加固也将使一些现状较好的建筑、并且业主经济情况相对良好的条件下不能发挥其应有的功能,故后续使用年限不能一刀切,而应该科学地依据建筑的建造年代等的不同划分为后续使用年限30年、40年、50年三类,并且这个划分原则是指不同设计建造年代、不同后续设计使用年限的建筑所采用鉴定要求的最低标准,并明确规定有条件时应尽可能采用更高的标准,尽可能提高其综合抗震能力。

     

三、后续使用年限科学地体现

    后续使用年限的提出是在理论分析和实践调查的基础上得出的。中国建筑科学研究院工程抗震研究所对我国四十多个城市地区进行了调查研究分析,见下图1、图2,从图中看出,地震影响系数随着后续使用年限的增大而增大,抗震构造措施也随着后续使用年限的增大而加强,但需要注意的是,不同烈度抗震构造措施随着后续使用年限增长而需加强的幅度不同:后续使用年限超过50年后,高烈度需要加强的幅度更大,即在高烈度区建造后续使用年限大于50年的房屋,其抗震构造措施需要大幅度加强才可满足综合抗震能力的要求。

 

建筑抗震鉴定加固

 

抗震结构加固

     

 

四、后续使用年限规定

    在1998年的国际标准《结构可靠性总原则》ISO2394中,开始提出既有建筑的可靠性评定方法,强调了依据用户提出的使用年限对可变作用采用折减系数的方法相应减少、并对结构实际承载力(包括实际尺寸、配筋、材料强度、已有缺陷等)与实际受力进行比较从而评定其可靠性,当可靠程度不足时,鉴定的结论可包括:出于经济理由保持现状、减少荷载、修补加固或拆除等。

    多年来的研究表明,从后续使用年限内具有相同概率的角度整理,并在全国范围内平均,重现期30、40、50年地震作用的相对比例大致是0.75、0.88和1.00;抗震构造综合影响系数的相对比例,6度为0.76、0.90、1.0,7度为0.71、0.87、1.0,8度为0.63、0.84、1.0,9度为0.57、0.81、1.0。据此,考虑到95鉴定标准的抗力调整系数取0.85,89设计规范系列的场地设计特征周期比现行规范约减少约10%且材料强度大致为现行规范系列的1.05~1.15,于是可以认为:95鉴定标准、89设计规范和现行设计规范大体上分别在后续设计使用年限30年、40年和50年具有相同的抗震安全概率。

 

五、选择后续使用年限的规定

    1)在70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有建筑,其后续使用年限不应少于30年;在80年代建造的现有建筑,宜采用40年或更长,且不得少于30年。

    2)在90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不宜少于40年,条件许可时应采用50年。

    3)在2001年以后(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限宜采用50年。

    注意:标准中给出的是最低后续使用年限,有条件时宜择更长的后续使用年限,不得随意减少后续使用年限。

 

六、何时需进行抗震鉴定

    下列情况下的现有建筑(除古建筑、新建建筑、危险建筑以外,迄今仍在使用的既有建筑)需要进行抗震鉴定:

    1)接近或超过设计使用年限需要继续使用的建筑。

    2)原设计未考虑抗震设防或抗震设防要求提高的建筑。

    3)需要改变结构的用途和使用环境的建筑。

    4)其他有必要进行抗震鉴定的建筑。

    其中第2条中抗震设防要求提高的建筑主要有三类:第一类是使用年限在设计基准期内且设防烈度不变,但原规定的抗震设防类别提高的建筑;第二类是虽然抗震设防类别不变,但现行的区划图设防烈度提高后又使之可能不符合相应设防要求的建筑;第三类是设防类别和设防烈度同时提高的建筑。

    第4条中其他有必要进行抗震鉴定的建筑,包括使用中发现有质量问题对其抗震承载力有怀疑的房屋、建筑材料强度严重降低的房屋、结构改造时抗侧力构件发生变化的房屋等等影响原建筑物抗震性能的各种情况。

 

七、不同后续使用年限建筑的抗震设防目标

    后续使用年限50年的现有建筑,具有与现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011)相同的设防目标;这条规定了现有建筑抗震鉴定的设防目标在相同概率保证的前提下与现行国家标准《建筑抗震设计规范》一致,所不同的是,《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)指在合理的后续使用年限内满足“小震(预估的第一水准)不坏、中震(预估的第二水准)可修、大震(预估的第三水准)不倒”的抗震设防目标。因此,在遭遇同样的地震影响时,后续使用年限少于50年的建筑,其损坏程度要略大于后续使用年限50年的建筑。当按后续30年进行鉴定时,按照《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-95)的1.0.1条,其设防目标是“在遭遇设防烈度地震影响时,经修理后仍可继续使用”,即意味着,也在一定程度上达到大震不倒塌。

    需要指出两点说明如下。

    (1)上述设防目标是在后续使用年限内具有相同概率保证前提条件下得到的,因此从概率意义上现有建筑与新建工程的设防目标一致。对新建工程或是C类建筑,其小震、中震和大震的定义是指50年内超越概率分别为63%、10%、2%~3%时的地震影响,对A、B类现有建筑而言,则是在后续使用年限30年或40年内分别达到上述超越概率时的地震影响。

    (2)尽管从概率角度来看,现有建筑的抗震目标与新建工程的设防是一致的,但对于一次特定的地震中,后续设计使用年限少于50年的建筑,其损坏程度要略大于后续使用年限50年的建筑,其三水准设防的含义是:小震时主体结构构件可能会有轻度损坏,中震可能损坏较为严重、修复难度较大。

 

八、结语

    后续使用年限是指对现有建筑继续使用所约定的一个时期,在这个时期内,建筑只需进行正常维护而不需进行大修就能按预期目的使用、完成预定的功能。这个概念的提出是吸收近几年的科研成果,首次将抗震鉴定及加固与后续使用年限结合起来,具有重要的现实意义。

    依据近年来的研究成果,结合我国国情,将后续使用年限分为30年、40年、50年三种情况。相应的被鉴定房屋也相应分为A类、B类、C类三类,每类房屋都有区别于其他情况的适用范围和相应的鉴定标准,相应的鉴定报告中必须说明被鉴定对象的后续使用年限,加固设计时也应注明后续使用年限。