談我國抗震設計規范及鑒定標準的發展

宋春雷

(中電投工程研究檢測評定中心有限公司，北京 100840)

1 概述

據不完全統計，截止到2020年，我國既有建筑的保有量接近600億m2，大量既有建筑由于歷史原因及現實問題，均面臨著加固改造、功能提升等問題，20世紀50年代以前，我國建造了大量的建筑，由于當時我國的具體國情及科技水平，這些建筑大都沒有進行抗震設計或抗震設防水平較低，現如今，這些建筑中仍有相當大體量仍處于服役狀態，供人們生產及生活所用，隨著我國經濟和社會的發展及科學水平的提升，在當時背景下建造的多數房屋已不能滿足我國現階段的抗震設防標準，對此類建筑開展抗震鑒定工作，了解既有房屋的現有抗震水平，并進行抗震加固，是新時期亟需解決的具體問題。

羅開海等[1]對我國建筑抗震設防水準的現狀及存在問題進行了梳理和分析，并對我國建筑抗震設防水準進一步發展需要研究和完善的問題進行了總結和展望。宇文興偉[2]對我國既有磚混房屋結構檢測鑒定與加固設計研究的重要性及其國內外發展現狀進行了概括性地論述，明確了我國目前建筑行業發展的方向以及對既有建筑結構檢測鑒定和加固設計研究等相關工作的意義，并通過工程實例，給出了既有磚混結構的抗震鑒定及加固方法。

通過對歷次地震震害的調查，嚴格按照相關時期的抗震規范設計的房屋或經過抗震鑒定后進行加固的房屋，在歷次地震中，均基本完好，未設防或設防水平較低后期沒有進行抗震加固的房屋，在歷次地震中震害明顯，甚至有的房屋已經坍塌。震害損傷如圖1～圖4所示。

本文旨在通過對我國抗震設計規范修訂過程的梳理及相應時期抗震鑒定標準的頒布，了解不同時期、不同背景下我國抗震規范對建筑抗震的影響及抗震鑒定標準的發展，并通過對建筑荷載規范的歷次修訂，闡述荷載變化對結構地震作用的影響，對抗震鑒定有一個具體的把握。

2 建筑抗震設計規范的發展

我國的抗震設計規范始于新中國成立后，20世紀50年代后期，我國相繼開展了建筑抗震設計規范的編制工作，1959年及1964年，我國編制了《地震區建筑抗震設計規范(草案稿)》(未頒發)，1966年邢臺地震后，在京津地區抗震辦公室的領導下，編制了《京津地區建筑抗震設計暫行規定》(69暫行規定)，作為地區性的抗震設計規范，從69暫行規定開始，我國7度地區的一些基本建設，已經開始采取抗震設防工作。直至1974年，我國才正式頒布了第一本指導全國建筑抗震設計的規范，即TJ 11—74工業與民用建筑抗震設計規范(試行)，試行時間為1974年12月1日。這本規范的頒布，標志著我國全面進入房屋抗震設計時期，為后續的抗震規范的修訂及編寫提供了堅實的基礎。1976年，隨著唐山大地震的發生，我國對74版抗規進行修訂，在1978年，我國頒布了TJ 11—78工業與民用建筑抗震設計規范(簡稱78抗規)為全國通過設計規范，施行時間為1979年8月1日。78抗規吸取了唐山地震的震害經驗，促進了我國抗震水平的發展。 在1989年及2001年，我國又對抗震規范進行了修訂，并相繼頒布了GBJ 11—89建筑抗震設計規范(簡稱89抗規)，自1990年1月1日起施行及GB 50011—2001建筑抗震設計規范(簡稱01抗規)，自2002年1月1日起施行。01版抗規的實施，標志著我國進入結構抗震新的發展時期，基礎理論趨于完善，2008年5·12大地震后，我國對01版抗規進行局部修編，總結了汶川地震的經驗，并頒布了GB 50011—2001建筑抗震設計規范(08版)。2010年至今，我國又頒布了GB 50011—2010建筑抗震設計規范(簡稱10抗規)[3]，施行日期2010年12月1日及GB 50011—2010建筑抗震設計規范(2016版)。

3 建筑抗震規范修訂對多遇地震作用的影響

在1974年抗規以前，我國的抗震設計規范對房屋的設計主要體現在以抗震構造措施為主進行設計，按照我國建筑結構可靠度設計統一標準的原則，1974年抗規在進行地震作用計算時，引入了結構影響系數。對于74抗規(試行)及78抗規，即Q0=Cα1Geq,其中Q0為底部總地震剪力;C為結構影響系數，對于混凝土結構房屋取0.3，對砌體結構取0.35;α1為地震影響系數，對于多層框架結構及砌體結構，因地震影響曲線一般在水平段，則α=αmax，不同抗震設防烈度下結構各計算參數及總地震基底剪力如表1所示。

表1 按74及78抗規計算參數及總基底剪力

89抗規取消了結構影響系數，并引入了抗震等級的概念，對抗震設計實行三水準兩階段的設計理念，考慮了強柱弱梁、強剪弱彎、強連接弱構件的設計方法，抗震承載力分項系數γRa，此時基底剪力Q0=α1Geq，α1=αmax，不同抗震設防烈度下結構各計算參數及總地震基底剪力如表2所示。

表2 按89抗規計算參數及總基底剪力

對于混凝土結構，抗震承載力分項系數取值范圍為0.75～0.85，對于砌體結構，抗震承載力分項系數取值范圍為0.9～1.0，又由于89抗規以前采用的計算方法為單一系數法，89抗規開始采用多系數的可靠度設計方法，綜合考慮各個系數的調整，89抗規在考慮抗震承載力分項系數后，其地震作用大體與74及78抗規相當[4]。

01抗規計算地震力方法基本與89抗規一致，考慮到89抗規的場地設計特征周期比01抗規減少10%，且材料強度大致為01抗規系列規范的1.05～1.15，于是可以認為89抗規地震作用大致相當于01抗規的0.88倍[5]。

10抗規地震作用計算方法、場地特征周期等與01抗規保持一致，但較01抗規，10抗規提高了強柱弱梁、強剪弱彎等內力調整系數，具體見表3。

表3 10抗規與01抗規內力調整系數比較

4 建筑抗震鑒定標準的發展

我國的抗震鑒定工作始于唐山大地震之后，為了吸取唐山地震中建筑物及構筑物的震害經驗，我國頒布了第一本建筑抗震鑒定規范，即TJ 23—77工業與民用建筑抗震鑒定標準，并于1977年12月1日開始試行，這本規范在74抗規的基礎上進行修訂，考慮當時我國的國情及經濟狀況，77鑒定標準規定在按74抗規進行抗震強度驗算時，安全系數可取不考慮地震作用時數值的65%，低于74抗規規定的不小于80%。1995年，在89抗規的基礎上，我國頒布了GB 50023—95建筑抗震鑒定標準，并于1996年6月1日正式實施，95抗震鑒定標準引用了89抗規的設計方法，并將房屋按不同結構類型分為一級鑒定及二級鑒定，綜合考慮了結構抗震承載能力及結構構造措施的影響，并規定對混凝土結構，承載力抗震影響系數可取設計規范的0.85倍，也體現了我國的具體國情及針對老舊房屋所采用的有針對性的方法。2009年，在充分總結汶川大地震的經驗基礎上，我國對95抗震鑒定標準進行了修訂，并于2009年6月5日頒布了GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準，新規范于2009年7月1日開始實施，此本規范，系統的將我國既有房屋按照建設年代分為A，B，C三個類別，針對不同的建設年代，規定了采用不同的鑒定方法，即在20世紀70年代以前建造的既有房屋，其后續使用年限不應少于30 a，在80年代建造的既有房屋，后續使用年限不宜少于40 a，且不得少于30 a，為A類建筑，在90年代建造的既有建筑，后續使用年限不宜少于40 a，條件許可時應采用50 a，在2001年以后建造的既有建筑，后續使用年限宜采用50 a。

后續使用年限30 a,40 a,50 a，分別對應A類、B類、C類建筑。

對于A類建筑，在70年代及以前，我國經濟基礎較為薄弱，在當時的大的背景下，我國建造了一批不設防或設防烈度較低的建筑，針對此類房屋，考慮鑒定后的加固量及實際情況，規范規定，仍按95抗震鑒定標準進行鑒定，此時的地震作用大致相當于01抗規的0.75倍。對于B類建筑，在建造此類建筑時，我國已有較為成熟的抗震規范，全國大部分區域基本處于抗震設防區域，此類建筑一般是在78抗規及89抗規的規定下進行設計并建造完成的，由前文分析，兩本規范的地震作用大致相當，規范規定，此類建筑仍采用89抗規進行鑒定，地震作用大致相當于01抗規的0.88倍。對于C類建筑，即按01抗規及以后設計的既有房屋，規定直接按現行國家抗規進行鑒定，由于10版抗規的施行，相對01抗規，內力調整系數有了提高，可能會引起地震作用的增大。

5 建筑荷載規范的發展對地震作用的影響

我國的荷載規范編制始于建國初期，1954年及1958年我國相繼編制了《荷載暫行規定》結規1-54及結規1-58，這兩本規范主要以引進蘇聯標準為主，直至1974年，我國才真正頒布了自主的并且較為完整的荷載規范，即TJ 9—74工業與民用建筑荷載規范，1987年，在大量調查研究的基礎上，以GBJ 68—84建筑結構設計統一標準為準則，基于概率論極限設計方法的荷載規范開始頒布，后續我國又相繼頒布了GB 50009—2001建筑結構荷載規范，GB 50009—2001建筑結構荷載規范(2006版)及GB 50009—2012建筑結構荷載規范，縱觀荷載規范的發展，對于一般民用建筑，活荷載有較大提高，住宅、宿舍、旅館等從1.5 kN/m2提高到2.0 kN/m2，教室等從2.0 kN/m2提高到2.5 kN/m2，食堂等荷載沒有變化，對于一般工業建筑，與歷次荷載規范值相同，一般仍取2.0 kN/m2[6]。

根據長期以來對建筑荷載的把握，一般多層及高層建筑的豎向荷載平均值約為15 kN/m2，框架結構大約為12 kN/m2～14 kN/m2，剪力墻和筒體結構大約為14 kN/m2～16 kN/m2，砌體結構大約為18 kN/m2～20 kN/m2。綜合來看，活荷載在混凝土及砌體結構形式中所占的比重較小，約占全部豎向荷載的15%～20%[7]，規范修訂，建筑活荷載的提高，對地震作用的影響較小，在鑒定工作定性判斷中，可不考慮此部分影響。

6 結語

對20世紀70年代以前建造的房屋，未經過抗震設計或抗震設防水平較低，經過可靠性鑒定仍可繼續使用的，采用95版鑒定標準進行鑒定，一般仍需要進行抗震加固；對采用89抗規進行設計的房屋，抗震鑒定仍采用89抗規，對于施工質量無缺陷，材料強度無退化，使用功能無改變，可初步判定抗震水平滿足相應規范要求；對2001年之后建造的房屋，抗震鑒定采用10抗規(16版)，由于地震分組、內力調整系數等進行了調整，抗震鑒定時應引起注意。

開展既有結構的鑒定工作，要結合鑒定標準及設計規范，按照老房子老方法，新房子新方法的鑒定理念，充分了解既有建筑的歷史情況，掌握其設計資料，在開展具體鑒定工作前，能夠定性把握建筑的抗震性能。

鑒定工作過程中，應重點把握建筑的使用功能、地震設防烈度及設防類別的變化。材料強度因碳化、風化等隨時間的變化引起的降低，可能會影響最后的鑒定結果。

本文僅就地震作用的變化對抗震鑒定的影響進行分析，為了滿足我國現有房屋小震不壞、中震可修、大震不倒的設計思想，鑒定過程中應結合抗震構造措施，對既有建筑進行綜合評判。對既有建筑的改建、擴建進行鑒定，應執行現行國家標準。