城市既有建筑抗震性能预测方案探讨

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【摘要】本文提出一种对城市既有建筑抗震性能进行预测的方案，强调对与建筑抗震性能相关信息的调查的重要性，对城市既有建筑的抗震性能预测有一定参考价值。

【关键字】既有建筑；抗震性能；预测；调查

1 前言

建筑抗震性能的预测工作是城市抗震防灾工作的重要组成部分，可以为政府进行地震灾害预防、地震应急救援、地震灾情评估提供有效的依据。建筑抗震性能预测的方案对整个预测工作有着重要的指导意义，指引预测工作朝预定的目标顺利进行。本文将城市既有建筑抗震性能预测工作分为抗震性能调查和抗震性能预测两部分加以阐述。

2 建筑抗震性能调查

建筑抗震性能调查工作是整个抗震性能预测工作的基础，为下一步的预测工作提供必要的基础资料，因而调查工作进行的越详尽，下一步的预测工作就会越方便，并且预测的结果越可靠。

2.1 调查范围和对象

根据国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）[2]分类原则，鉴于所有建筑均要求采取提高抗倒塌变形能力的措施以达到“大震不倒”的设防目标，抗震性能调查按以下建筑类型分类：

2.1.1 防灾救灾建筑：医疗建筑，消防车库建筑，防灾应急指挥中心建筑和疾病预防与控制中心建筑等。

2.1.2 基础设施建筑：城市给排水、燃气、热力建筑，电力建筑，不应中断通信设施的通信调度建筑，交通运输建筑，邮电通信、广播电视建筑等。

2.1.3 公共建筑和居住建筑：文化娱乐和体育建筑，商业建筑，博物馆、档案馆和会展建筑，教育建筑，科学实验建筑，电子信息中心建筑，居住建筑等。

2.1.4 工业建筑：采煤、采油和矿山生产建筑，原材料生产建筑，加工制造也生产建筑等。

2.1.5 仓库类建筑：储存高、中放射性物质或剧毒物品的仓库，储存易燃、易爆物质的仓库等。

列出可以影响建筑抗震性能的各个因数作为调查的对象，如建筑的结构类型、建造年代、层数、建筑面积、抗震设防烈度、基础形式、场地类型、是否进行过抗震加固及采取的主要加固措施、是否存在改建扩建情况、是否存在改变使用性质的情况、可能发生地震的地震动参数等有关建筑抗震性能的信息。

2.2 震害等级划分

根据国家规范、规程、标准和地方有关部门要求，按调查的建筑物的破坏状态可以分为五个等级：基本完好，轻微破坏，中等破坏，严重破坏和倒塌，这些状态用多个指标来定义和描述，其中包括主观性的模糊变量和确定性的物理量。

2.3 调查方式

对城市既有建筑抗震性能可以采取问卷调查和现场调查相结合的方式对建筑基本信息进行收集，根据影响建筑抗震性能的各个因数制作问卷调查表和现场调查表，并请相关人员加以填写。

2.3.1 问卷调查

按照国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032-2003)等国家现行标准进行抗震性能问卷调查，调查内容为调查对象结构类型、建设年代、层数、建筑面积、抗震设防烈度、是否进行过抗震加固及采取的主要加固措施、是否存在改建扩建情况、是否存在改变使用功能的情况等对建筑抗震性能有关的信息。在此基础上进行整理统计和分析。

2.3.2 现场调查

调查内容主要包括：

（1）查阅调查对象的地质勘察报告、施工图纸、竣工图纸和工程验收文件等原始资料。

（2）了解调查对象地基基础现状，调查上部结构主体是否存在不均匀沉降、裂缝和倾斜情况，进行必要的量测和检测。

（3）调查钢筋混凝土建筑物的梁、柱及节点的混凝土开裂与剥落情况，钢筋露筋、锈蚀情况，填充墙开裂或与框架脱开情况，主体结构构件变形、倾斜或歪扭情况。

（4）调查砌体房屋的承重墙体砂浆和砌块强度，构造柱和圈梁与墙体连接情况，楼板和梁与墙体连接情况，内外纵横墙连接情况以及楼梯间墙体与楼梯梁连接情况等。

3 建筑抗震性能预测

建筑物震害预测是估计一个地区或城市在遭遇一定烈度地震影响时建筑物可能发生的破坏程度。根据前述调查整理得到的资料，选用合适的震害预测方法对建筑的抗震性能进行预测，为抗震加固或采取其他抗震减灾对策提供依据。

3.1 预测依据和主要内容

既有建筑应根据其重要性和使用要求，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），确定所在地区的抗震设防基本烈度，根据调查统计得到的建筑的各项性能指标如建筑物的建造年代、结构类型、抗震规范版本、抗震设防类别、抗震设计烈度、场地土类别、基础形式、楼板形式、地震动参数等，选择合适的方法对城市既有建筑在遭遇到本地区基本烈度和提高一烈度的地震作用下的抗震性能进行预测。

3.2 预测方法简介

目前常用的震害预测方法主要有四种：(1)半经验半理论法,根据不同结构房屋的震害特点提出一个或几个指标来代表其抗地震的水平,建立数学模型,计算出破坏指标,给出相应的易损性矩阵[5]。(2)震害预测智能辅助决策系统法,依靠专家的知识、经验建立震害预测专家系统知识库,根据建筑物基础资料调查,采集所需数据信息,通过搜索技术,进行易损性分析[6]。(3)多步简化的pushover方法,通过该方法进行变形验算可最终得到对应不同峰值加速度的建筑物各层的最大层间位移角反应曲线。以最大层间位移角表述建筑物对地震力的反应,从而用来判断建筑物的易损性[7]。(4)经验判定法,由若干名专家根据基础资料和现场调查的结果,分别填写对建筑物易损性的评定意见,经汇总后给出易损性分析结果。这种方法主要依靠专业技术人员的经验[8]。

4 结语

建筑抗震性能预测工作主要是对建筑信息等资料的收集和整理，建议建立一个进行建筑抗震性能资料调查和预测的专家数据库系统，以方便对建筑抗震性能进行预测。本文给出了一个预测城市既有建筑抗震性能的普通方案，并已在安徽省重要公共建筑抗震性能预测中加以应用，具有一定参考价值。然而没有涉及关于经济损失和人员伤亡预测的内容，仍要在今后工作中进一步完善。

参考文献：

[1]柳炳康，沈小璞等.工程结构抗震设计[M].武汉：武汉理工大学出版社，2006.7

[2]建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008 [S]．北京:中国建筑工业出版社，2008

[3]尹之潜，杨淑文．地震损失分析与设防标准．北京：地震出版社，2004

[4]尹之潜．地震灾害及损失预测方法．北京：地震出版社，1996

[5]尹之潜. 地震灾害损失预测研究[J].地震工程与工程振动,1991, 11 (4) : 87-96.

[6]杨玉成,王治山,杨雅玲,等.城市现有房屋震害预测智能辅助决策系统[J].地震工程与工程振动,1992, 12 (1) : 77-89.

[7]魏巍,冯启民. 建筑物震害预测易损性分析方法研究[A].现代地震工程进展[C].东南大学出版社,2002. 412-416.

[8]GB /T19428—2003,《地震灾害预测及其信息管理系统技术规范》,宣贯教材[ Z].34-37.