既有建筑的抗震鉴定与新建工程的抗震设计所采用地震作用不同,若仍按照现有规范的地震作用进行抗震鉴定,将增加既有建筑加固的技术难度和加固工程量,经济效应较差。因此,既有建筑抗震鉴定的设防目标和新建建筑的设防目标相当,但由于后续使用年限的不同,地震作用的取值和抗震构造措施均应有一定的降低。目前,由于《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB55021-2021)(以下简称“21通规”)的实施,地震作用折减的出现较为混乱的情况,本文将对该部分内容进行系统的归纳总结。
既有建筑的抗震鉴定与新建工程的抗震设计所采用地震作用不同,若仍按照现有规范的地震作用进行抗震鉴定,将增加既有建筑加固的技术难度和加固工程量,经济效应较差。因此,既有建筑抗震鉴定的设防目标和新建建筑的设防目标相当,但由于后续使用年限的不同,地震作用的取值和抗震构造措施均应有一定的降低。目前,由于《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB55021-2021)(以下简称“21通规”)的实施,地震作用折减的出现较为混乱的情况,本文将对该部分内容进行系统的归纳总结。
现行的《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009(以下简称“09抗鉴标”)是依据给定期限内发生大于某一烈度的超越概率与50年设计基准期内发生大于某一烈度的超越概率相同为前提,确定地震作用的折减。文献6给出了全国平均意义下不同设计使用年限对应的地震作用调整系数,见表1所示。09抗鉴标将既有建筑的后续使用年限划分为30、40、50年三个档次,即A类、B类、C类建筑,对应的地震作用修正系数为0.75、0.88、1.00。
表1 第一水准下不同设计使用年限对应的地震作用修正系数
09抗鉴标给出了钢筋混凝土结构房屋抗震鉴定两种方法:综合抗震能力指数、构件抗震承载力两种,并采用了以下折减策略。
A类建筑和B类建筑的反应谱按照《建筑抗震设计规范》GBJ11-89(以下简称“89抗规”)执行,89抗规的反应谱(以下简称“鉴定谱”)形状与现行抗规反应谱(以下简称“设计谱”)相同,但将近震定义为设计地震分组第一、二组,远震定义为设计地震分组第三组。鉴定谱的场地特征周期比设计谱要小0.0~0.1s,导致速度控制段下降,间接实现地震作用折减,见图1所示,相应地震作用折减见表2所示。
表2 鉴定谱相对于设计谱的地震作用折减系数
图1 鉴定谱与设计普对比(摘自:程绍革《中国建筑抗震鉴定五十年》)
09抗鉴标3.0.5条规定,当采用构件抗震承载力计算法时,A类钢筋混凝土构件应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011抗震承载力调整系数乘以0.85的折减系数,相当于构件内力组合设计值折减了0.85倍(即重力荷载代表值和地震作用的组合值折减0.85)。将构件内力组合设计值折减0.85倍换算成仅对地震作用折减,根据文献1相关内容的推导,地震作用折减系数ξ计算公式如下:
一般来讲,结构构件重力荷载代表值的效应与地震作用效应的比值
有一定的范围,多在0.5~2.0之间。那么
ξ
在0.57
~
0.78之间,取中间值大约为0.70。
不同类别的既有建筑地震作用的调整方式如表3所示。规范的调整目标是为了使地震作用折减系数能大致与表1对应的后续使用年限修正系数相当。如B类建筑抗震鉴定采用构件抗震承载力法,Ⅱ类场地,地震分组为第一组,当结构自振周期在Tg~5Tga之间时,地震作用折减系数为0.87,与表1中后续使用年限40年抗震鉴定修正系数0.88相当。但在实际使用过程中并非如此理想,如对于层数不多的结构或钢筋混凝土结构,基本周期较小,当处于鉴定谱的平台段,地震作用未进行折减。
表3 09抗鉴标地震作用调整策略及地震作用折减的不足
21通规5.3.2条规定,A类建筑的水平地震影响系数最大值应不低于现行标准相应值的0.80倍(略大于理论值0.75),或承载力抗震调整系数不低于现行标准相应值的0.85倍(ξ在0.57~0.78之间,整体略低于理论值0.75);B类建筑的水平地震影响系数最大值不应低于现行标准相应值的0.90倍(略高于理论值0.88)。规范中所指的“现行标准”均指采用设计谱计算。
可见,21通规的调整弥补了09抗鉴标的不足,基本与本文第二节理论值相当。对A类建筑,采用0.80倍的水平地震影响系数最大值比采用承载力调整系数的0.85倍偏安全保守。
在实际项目应用过程中,本文建议综合考虑09抗鉴标和21通规,采用表4计算策略。
单独使用09抗鉴标存在诸多问题,21通规采用简单的策略弥补了09抗标的不足。实际应用过程中,应根据所采用的计算软件灵活设置参数。小编将在下次为大家介绍砌体结构的地震作用折减,尽请期待。
参考文献;
[1]程绍革.中国建筑抗震鉴定五十年;
[2]程绍革.《建筑抗震鉴定标准》GB50023修订介绍;
[3]孙魁.不同后续使用年限结构地震作用折减系数的探讨;
[4]程绍革.建筑抗震鉴定技术标准的历史与发展
[5]程绍革.建筑抗震鉴定与加固技术发展历程回顾与展望
[6]毋剑平.考虑结构设计使用年限的抗震功能设计
[7]程绍革,史铁花,戴国莹.现有建筑抗震鉴定的基本规定
[8]白雪霜,程绍革.现有建筑抗震鉴定地震动参数取值研究
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知识点:地震作用折减