建筑抗震鑒定與加固技術(shù)發(fā)展歷程回顧與展望

程紹革

前言

我國是個(gè)地震多發(fā)國家，無論是從有史可考的記載還是從近代的統(tǒng)計(jì)，我國的地震災(zāi)害及造成的人員傷亡均居世界之首。1556年1月23日陜西華縣8級地震，死亡人數(shù)83萬人，是有史以來全世界地震中死亡人數(shù)最多的一次。1976年7月28日河北唐山7.8級地震，死亡人數(shù)24萬人、傷殘16萬人，是世界上近代大地震中傷亡人數(shù)最多的一次。2008年5月12日四川汶川8.0級地震，造成6萬多人死亡、2萬多人失蹤和37萬余人受傷，是近年來人員傷亡最嚴(yán)重的一次地震。

地震中造成大量人員傷亡的主要原因是建筑物的倒塌，提高建筑物的抗震能力，即對新建工程按新的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)建造，對現(xiàn)有房屋進(jìn)行抗震鑒定，對不滿足鑒定要求的房屋進(jìn)行抗震加固，這是減輕地震災(zāi)害行之有效的措施，已被歷次地震所驗(yàn)證。

我國的地震活動(dòng)具有分布廣，震源淺、強(qiáng)度大，強(qiáng)震的重演周期長的特點(diǎn)，容易在現(xiàn)實(shí)生活中忽視地震災(zāi)害的威脅。我國自1974年才發(fā)布第一本《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ 11—74），此前建造的大量房屋未考慮抗震設(shè)防，并且由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的原因，我國早期的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低，造成了我國現(xiàn)存的一批老舊房屋抗震能力低下，亟待進(jìn)行加固。

抗震鑒定加固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)歷史回顧

（一）建筑抗震鑒定與加固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)代高樓背景下的城市舊城區(qū)

1. 68草案。1966年3月8日邢臺地震后，我國首先在北京、天津地區(qū)開展了房屋的抗震普查與鑒定工作。1968年原國家建委京津地區(qū)抗震辦公室發(fā)布了五本草案：京津地區(qū)新建的一般民用房屋抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（草案）、北京地區(qū)一般單層工業(yè)廠房抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（草案）、北京市舊建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（草案）、京津地區(qū)農(nóng)村房屋抗震檢查要求和抗震措施要點(diǎn)（草案）及京津地區(qū)煙囪及水塔抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（草案)。

2. 75試行標(biāo)準(zhǔn)。1970年在云南省通海地震的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)會(huì)上，正式提出要把預(yù)防工作做在地震發(fā)生之前，對現(xiàn)有未設(shè)防房屋采取積極的防災(zāi)措施，這是我國工程抗震戰(zhàn)略上的一個(gè)重大突破。1975年遼寧海城地震后，在原國家建委京津地區(qū)抗震辦公室的領(lǐng)導(dǎo)下，由國家建委建筑科學(xué)研究院（1979年更名為中國建筑科學(xué)研究院）工程抗震研究所會(huì)同北京市房管局、天津市建筑設(shè)計(jì)院等單位，對1968年發(fā)布的5本草案進(jìn)行了修訂，形成了《京津地區(qū)工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（試行），于1975年9月正式試行，這是我國第一個(gè)抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

3. 77標(biāo)準(zhǔn)。1976年唐山地震后，我國正式成立了國家建委抗震辦公室，主持召開了第一次全國抗震工作會(huì)議，布置了全國抗震加固工作，組織廣大科技人員進(jìn)行了震害調(diào)查和抗震加固技術(shù)的試驗(yàn)研究工作。1977 年12月頒布了《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（TJ23—77），配合該標(biāo)準(zhǔn)編制了《工業(yè)建筑抗震加固圖集》（GC—01） 和《民用建筑抗震加固圖集》（GC—02），成為指導(dǎo)全國抗震鑒定與加固工作的規(guī)范文件。

4. 95標(biāo)準(zhǔn)。1977年至1978年，我國許多單位相繼進(jìn)行了磚墻加固與修復(fù)技術(shù)的試驗(yàn)研究，并于1978年12月在成都召開了全國抗震加固科研成果交流會(huì)，會(huì)后編制了《民用磚房抗震加固技術(shù)措施》。1980年后，抗震加固技術(shù)的研究不斷深入，并列入國家抗震重點(diǎn)科研項(xiàng)目。全國22個(gè)設(shè)計(jì)、科研單位與大專院校，進(jìn)行了556項(xiàng)足尺與縮尺模型試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，于1985年編制了《工業(yè)與民用建筑抗震加固技術(shù)措施》。1988年由中國建筑科學(xué)研究院、同濟(jì)大學(xué)和機(jī)械電子部設(shè)計(jì)研究總院會(huì)同國內(nèi)有關(guān)科研、設(shè)計(jì)和高等院校等單位，按原建設(shè)部《1984年全國城鄉(xiāng)建設(shè)科技發(fā)展計(jì)劃》中任務(wù)的要求，認(rèn)真總結(jié)了我國抗震鑒定與加固的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并吸取了國外一些有價(jià)值的資料，對77標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，著手編制《建筑抗震鑒定與加固設(shè)計(jì)規(guī)程》。其間由于種種原因，直到1995年和1998年正式頒布《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—95）、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 116—98）。

5. 09標(biāo)準(zhǔn)。汶川地震后，根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部的要求，并配合全國中小學(xué)校安工程的順利開展，對95標(biāo)準(zhǔn)與98規(guī)程進(jìn)行了緊急修訂。修訂工作于2008年7月9日正式啟動(dòng)。修訂過程中吸納了77標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來抗震鑒定與加固的最新研究成果，總結(jié)了國內(nèi)外歷次大地震、特別是汶川地震的震災(zāi)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。2009年5月19日、6月12日分別召開了兩本標(biāo)準(zhǔn)的審查會(huì)，并于同年7 月1 日、8月1日正式實(shí)施。

（二）不同歷史時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)特點(diǎn)

1. 68年頒發(fā)的五本草案類似于房屋安全的普查技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)構(gòu)種類也少，除磚混結(jié)構(gòu)有抗震能力計(jì)算外，其余均靠現(xiàn)場調(diào)查給出相應(yīng)的結(jié)論。

2. 75試行標(biāo)準(zhǔn)對68草案進(jìn)行了重大修訂，是較為系統(tǒng)的第一本標(biāo)準(zhǔn)。75試行標(biāo)準(zhǔn)中明確了適用范圍（京津地區(qū)），鑒定流程按抗震構(gòu)造措施和承載力驗(yàn)算兩部分獨(dú)立進(jìn)行，抗震構(gòu)造措施的要求偏松，抗震承載力驗(yàn)算按抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行。75試行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是偏低的，其設(shè)防目標(biāo)是在遭遇相當(dāng)于鑒定烈度的地震影響時(shí)不致產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，而鑒定烈度對于一般建筑物按基本烈度降低一度、重要建筑物按基本烈度進(jìn)行鑒定。

3. 77標(biāo)準(zhǔn)是我國第一部適用于全國范圍（7～9度區(qū)）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鑒定流程仍沿用了75試行標(biāo)準(zhǔn)的方法，但加強(qiáng)了對抗震構(gòu)造措施的要求。77標(biāo)準(zhǔn)最大的改進(jìn)就是明顯提高了設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，鑒定烈度與設(shè)計(jì)烈度一致，在遭遇鑒定烈度的地震影響時(shí)，一般不致倒塌傷人或砸壞重要生產(chǎn)設(shè)備，經(jīng)修理后可繼續(xù)使用，這個(gè)設(shè)防目標(biāo)相當(dāng)于“中震不倒”。

4. 95標(biāo)準(zhǔn)是在77標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上修訂而成，經(jīng)歷了漫長的歷程，修訂過程與《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ 11—78）的修訂同步進(jìn)行，其間伴隨著《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施幾易其稿，標(biāo)準(zhǔn)名稱也由開始的《房屋抗震鑒定與加固技術(shù)規(guī)程》拆分為《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》與《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》。

95標(biāo)準(zhǔn)最主要的變化是改變了以往將抗震承載力驗(yàn)算與抗震構(gòu)造措施割裂的鑒定方法，將綜合抗震能力作為是否滿足鑒定要求的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)抗震構(gòu)造措施較好時(shí)，可適當(dāng)降低抗震承載力要求，當(dāng)抗震承載力較高時(shí)可適當(dāng)放松對抗震構(gòu)造措施的要求。另外一個(gè)變化是抗震鑒定時(shí)的地震作用折減，以往的標(biāo)準(zhǔn)中是通過專家經(jīng)驗(yàn)人為給出一個(gè)折減系數(shù)，95標(biāo)準(zhǔn)則是按后續(xù)使用年限具有相同超越概率為基礎(chǔ)進(jìn)行鑒定烈度的折減，進(jìn)而對地震作用進(jìn)行折減，明確建筑抗震鑒定的后續(xù)使用年限。

在抗震加固技術(shù)上匯集了唐山地震后全國的科研成果，形成外加圈梁、構(gòu)造柱、鋼拉桿和夾板墻的砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻、加大截面法、外包鋼構(gòu)套加固鋼筋混凝土房屋的加固技術(shù)。

5. 09標(biāo)準(zhǔn)明確了建筑抗震鑒定加固時(shí)按其建造年代及設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)系列分為30、40和50年三個(gè)檔次，在條文說明中給出了后續(xù)使用年限30、40年的地震作用折減系數(shù)分別為0.75、0.88，后續(xù)使用年限為30年的建筑沿用了95標(biāo)準(zhǔn)的鑒定方法，后續(xù)使用為40年的建筑則按設(shè)計(jì)規(guī)范的方法進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算，構(gòu)造措施基本上采用89版抗規(guī)的要求，但最終仍以綜合抗震能力來進(jìn)行評定。在抗震加固技術(shù)上增加了鋼鉸線-聚合物砂漿、粘貼碳纖維布或鋼板、消能減震加固技術(shù)。

抗震鑒定加固的工程實(shí)踐

（一）抗震鑒定加固工程的三個(gè)階段

我國曾進(jìn)行過三次大規(guī)模的抗震鑒定加固的工程實(shí)踐。

1.唐山地震后至《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ 11—89）實(shí)施前。該時(shí)期我國建立了抗震鑒定與加固的基本管理體制，制訂了著眼于安全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（TJ23—77）。從加固技術(shù)手段上經(jīng)過近十年的研究，研發(fā)了夾板墻、鋼構(gòu)套、增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻（或翼墻）、鋼支撐等多種抗震加固新技術(shù)。在此期間，國家投入44億元完成近3億平方米建筑物的加固任務(wù)。

2. 1998—2000年實(shí)施的“首都圈防震減災(zāi)示范區(qū)”項(xiàng)目。在此期間國家安排國債資金13億元的專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，用于首都圈中央國家機(jī)關(guān)行政事業(yè)單位建筑工程的抗震加固，共完成了357個(gè)項(xiàng)目600多萬平方米的抗震加固任務(wù)。一些更先進(jìn)的抗震加固技術(shù)也逐漸成熟，如消能減震加固技術(shù)，并開始應(yīng)用于大型重要公共建筑的抗震加固中，并且抗震鑒定、抗震加固與建筑功能改造日益密切結(jié)合在一起。

3.全國中小學(xué)校舍安全工程。汶川地震中學(xué)校建筑破壞嚴(yán)重、學(xué)生傷亡數(shù)量大，引起了黨中央的高度關(guān)注。2009年4月，國務(wù)院正式啟動(dòng)了“全國中小學(xué)校舍安全工程”，中央投入280億元，對地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)、7度以上地震高烈度區(qū)、洪澇災(zāi)害易發(fā)地區(qū)、山體滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地區(qū)的各級城鄉(xiāng)中小學(xué)約3億平方米存在安全隱患的校舍進(jìn)行了抗震加固，提高綜合防災(zāi)能力。配合“校安工程”的實(shí)施，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上將中小學(xué)校舍由原來的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類提高到重點(diǎn)設(shè)防類，在技術(shù)手段上基礎(chǔ)隔震、消能減震得到更廣泛的應(yīng)用，并且全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，特別是新型的消能減震技術(shù)——防屈曲約束支撐也開始得到應(yīng)用。

（二）抗震鑒定加固標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐中面臨的問題

習(xí)近平總書記在中央第三次財(cái)經(jīng)工作會(huì)議上提出了“九大工程”，我國將迎來第4次大規(guī)?？拐痂b定與加固工程實(shí)踐的高潮。

但應(yīng)該看到，現(xiàn)行的鑒定與加固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已使用了10年，與當(dāng)時(shí)的01系列規(guī)范是配套使用的，然而在這10年中我國的一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了變化。

1. 01版抗規(guī)修訂后的10版抗規(guī)，內(nèi)力調(diào)整系數(shù)有所提高；10版抗規(guī)2016年的修訂版，部分地區(qū)的地震動(dòng)參數(shù)（設(shè)防烈度提高或是設(shè)計(jì)地震分組）進(jìn)行了調(diào)整，進(jìn)而引起鋼筋混凝土構(gòu)件抗震等級的調(diào)整，抗震措施也有相應(yīng)變化。全文強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》（征求意見稿）中又將6、7度的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)一步提高。

2.《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068—2001）進(jìn)行了修訂，現(xiàn)為《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068—2018），恒載分項(xiàng)系數(shù)由1.2提高到1.4，活荷載分項(xiàng)系數(shù)由1.3提高到1.5。

3.《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》（征求意見稿）中相比《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012），將較多的樓面活荷載提高 0.5～1.0kN/m2。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層層加碼，第4次大規(guī)模的抗震鑒定加固工程實(shí)踐必須有相應(yīng)的應(yīng)對措施。

抗震鑒定加固技術(shù)的發(fā)展方向

1.抗震鑒定加固的地震作用折減

在現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中，基于對不同后續(xù)使用年限具有相同超越概率的抗震鑒定設(shè)防烈度進(jìn)行折減，進(jìn)而進(jìn)行地震作用的折減。但研究結(jié)果表明，地震烈度的概率分布屬于極值Ⅲ型分布，而地震作用的概率分布屬于極值Ⅱ型分布。工程技術(shù)人員更為關(guān)心地震作用的計(jì)算，因此地震作用的折減應(yīng)是直接進(jìn)行基于不同后續(xù)使用年限具有相同超越概率的地震作用分析來確定其折減系數(shù)取值。

2.性能化抗震鑒定與加固方法

我國的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中已引入了性能化抗震設(shè)計(jì)的方法，但僅限于對復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的某些重要構(gòu)件給出不同設(shè)防水準(zhǔn)下應(yīng)達(dá)到的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上性能化抗震設(shè)計(jì)源自于現(xiàn)有建筑的抗震鑒定與加固，房屋使用者可依據(jù)需求選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中提出的不同后續(xù)使用年限即是性能化抗震鑒定的雛形，標(biāo)準(zhǔn)中給出的后續(xù)使用年限是一個(gè)最低要求，業(yè)主可根據(jù)需要和實(shí)施的可能性選擇更長的后續(xù)使用年限。

另外，目前抗震鑒定加固的設(shè)防目標(biāo)是A類建筑保證“大震不倒”，B、C類建筑與現(xiàn)行規(guī)范一樣實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，但房屋在遭遇地震作用時(shí)的損失是不可預(yù)估的。因此，基于風(fēng)險(xiǎn)控制的性能化抗震鑒定加固是必然發(fā)展方向，也是新建工程抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。

3.抗震加固新技術(shù)的涌現(xiàn)與應(yīng)用

抗震加固新技術(shù)日新月異，傳統(tǒng)加固技術(shù)不斷改進(jìn)，基礎(chǔ)隔震、消能減震技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用，同時(shí)新的加固技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如高延性混凝土、附加子結(jié)構(gòu)、自復(fù)位搖擺墻加固技術(shù)，并且這些新技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制、現(xiàn)場安裝，向綠色、環(huán)保方向發(fā)展。

4.抗震鑒定加固工作的實(shí)施

現(xiàn)有建筑的抗震加固不再是一個(gè)單一結(jié)構(gòu)專業(yè)的問題，強(qiáng)調(diào)與節(jié)能改造、降低能耗、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)與建筑使用功能相結(jié)合，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，最大程度地改善居住環(huán)境與質(zhì)量，真正讓老百姓得到“獲得感、幸福感和安全感”。最近中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布了協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《既有公共建筑綜合性能提升技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 600—2019），規(guī)程中涵蓋了建筑安全性能、環(huán)境性能、能效性能的評估與提升技術(shù)，將在今后的抗震加固與改造中發(fā)揮重要作用。