多层框架结构房屋应用综合抗震能力指数

摘要：近年来全球地震灾害频发，抗震加固作为提高现有建筑物抗震性能的一种补救措施受到越来越多的重视。但是完全依据现行规范的“头痛医头脚痛医脚”式的传统加固方法造价太高，且加固效果并不理想。本文根据《建筑抗震加固技术规程》和《建筑抗震鉴定标准》提出一种针对多层框架结构的加固设计方法，具有一定的实用价值。

关键词：综合抗震能力指数、加固、抗震性能

Abstract：With the frequent occurrence of worldwide earthquake disaster in recnet years, Seismic reinforcement is paid more and more attention, as a remedial measure for improving the seismic behavior of existing building. unfortunately，the cost of traditional strengthening methods that based on the current codes is too high, and the reinforcement effect is not ideal. According to 《Technical specification for seismic strengthening of buildings》and《Standard for seismic appraisal of buildings》, This paper presents a design method of Seismic Strengthening aiming at multistory frame structure,what has certain practicability.

Keywords：composite index of the ability of anti-seismic ; reinforcement; Seismic performance

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A 文章编号：

一、课题概述

我国是世界上遭受地震灾害最多的国家之一。在全球大陆地区的大地震中，约有四分之一至三分之一发生在我国。自1900年至20世纪末，我国已发生4级以上地震3800余次。其中，6～6.9级地震460余次，7～7.9级地震99次， 8级以上地震9次。地震给社会造成了巨大的人员伤亡和财产损失，新中国成立后，我国投入了大量的人力与物力来进行抗震减灾工作，而提高建筑物的抗震能力则是工作的一大重点。从我国颁布第一本技术规范起到现在，规范对建筑物的设计和施工标准一直在不断提高。

我国在2008年汶川大地震之后大范围修订了与抗震相关的技术规范，如结构设计最常用的《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》等。对于已有的建筑，唯有进行加固来提高其抗震性能。可以预见，今后抗震加固方面的工程将会原来越多。但是传统的加固方法面临着造价太高，客户难以承受这一突出问题，迫切需要一种全新的加固设计方法来进行针对性的抗震加固设计。本文即是介绍一套根据《建筑抗震加固技术规程》和《建筑抗震鉴定标准》总结出的综合分析方法。

二、传统加固方法的特点

传统的抗震加固设计一般按如下流程进行：

这种加固方法的出发点是非常理想化的，即是让加固后的建筑物能完全满足现行的规范要求。但由于现有加固施工技术的限制，即使设计图纸要求做到这一标准，也没有任何一家施工单位能够达到设计要求；或者说想尽一切办法达到了要求，但所花的代价非常惊人。

这种方法还有两个非常不合逻辑的弊端：1、很多已有的建筑已经使用了十几、二十年，其剩余的使用年限已不多，完全套用现行的规范按照50的设计基准期来进行计算和加固是不合理的。2、我们知道，新旧规范主要区别在于抗震构造措施的提高和承载力调整系数的改变，若完全参照现行规范来进行加固往往会导致加固量过大。如最常见梁、柱加密区箍筋加密的问题，仅此一项基本上整栋楼就已经没有一处不用加固了。3、已有的建筑物存在很多先天性的不足，如结构体系、混凝土强度、保护层厚度等，对这些项目很难进行全面的处理。

综上所述，传统的抗震加固方法不仅加固量很大，而且设计思路不合理，偶尔还会出现“头重脚轻”、“梁强柱弱”等明显不利抗震的情况，无法达到增强建筑物抗震性能的目的。

三、综合抗震能力指数加固方法的提出

其实在《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2009）》中有条文明确指出，抗震加固应从“加强整体性、改善结构受力状态、提高综合抗震能力”为出发点，传统方法那种“头痛医头、脚痛医脚”的思维是应该摒弃的。

鉴于此，我们在仔细研究了《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2009）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）中关于综合抗震能力指数的相关条文后提出一套新的加固方法，这种方法的指导思想就是结合建筑物的后续使用年限，并将建筑物的承载力与抗震构造措施分开考虑，即：1、保证在无地震的情况下建筑物可以安全使用；2、按《抗震鉴定标准》来判断结构的抗震能力，保证在地震情况下建筑物的安全性。综合抗震能力指数加固方法的设计流程如下：

从流程图中可以看出，按综合指数法进行设计有如下几个优点：1、模型的计算荷载按后续使用年限进行折减；2、当建筑物的构造措施不满足《抗震鉴定标准》的要求时，可以选择不进行加固，而是通过体系影响系数和局部影响系数的取值来对构件进行承载力的折减。3、通过综合抗震能力指数来判定建筑物的抗震性能是否能满足要求，对建筑物的抗震性能有了一个量化的指标。

采用这种方法来进行设计的好处是显而易见的：第一、根据我们大量的工程经验，一般80、90年代建造的房屋，施工质量较好的情况下，承载力不足的构件数量只是少数——尤其是本来经过正规设计的建筑，多数是因为构造措施的不足而需要进行加固，故而在使用综合指数法进行设计时会使加固构件的数量大量减少。第二、设计时能够更灵活的选择加固构件，这一点对工程造价和加固效果的影响是巨大的。比如一栋三层的建筑物所有的框架柱加密区箍筋都不能满足要求，但从提高整体抗震性能和降低造价的角度出发，我们就可以选择只加固首层柱，对上面两层的柱则先不进行处理，通过体系影响系数的折减来考虑其影响，若折减后整栋楼的综合抗震能力指数还是能满足要求，那么就可以选择不对这些柱进行加固。

四、综合指数法的发展前景

综合指数法的计算过程比较繁杂，而且目前市面上的软件都还不能完美的进行针对性的参数设置，所以在很多时候还要进行手算部分参数，导致设计人员的工作量比传统方法要大很多。并且目前来看，相关的规范条文还有一些不完善的地方，所以这套方法也还存在着一些漏洞。但从我们与多位业内专家交流的结果来看，他们都是认可我们这种加固方法的。相信今后随着规范的完善和软件的更新，这套加固方法将会更加完整，也会更具实用性。

近年来全球地震频发，世界各国对防震减灾工作也越来越重视。2008年国务院发文要求对全国的中小学校舍进行提高抗震能力的加固改造，预计随着国家经济实力的增强，这种大范围的抗震加固工程以后还会越来越多。综合抗震能力指数法作为一种合理、经济、有效的加固方法，应用得当定能为国家节约可观的人力、物力资源，其发展前景是十分可观的。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。