抗震加固規(guī)程

1、抗震加固規(guī)程1.抗側(cè)力體系加固的需要？前文提到的建筑規(guī)范主要是關(guān)于新建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。它們與建筑物的 加固設(shè)計(jì) 也有關(guān)，因?yàn)楸仨毎凑战ㄖ锝ㄔ斓募庸淘O(shè)計(jì)也有關(guān)，因?yàn)楸仨毎凑战ㄖ锝ㄔ飚?dāng)時(shí)所采用的規(guī)范評(píng)價(jià)建筑物抵抗側(cè)向荷載的能力。而且，了解以前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的利于找出原有設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。 最重要的是這些規(guī)范的存在可以評(píng)價(jià)已有建筑的承載能力。但什么樣的規(guī)范能告訴我們?nèi)绾卧u(píng)估和加固已有建筑的抗風(fēng)的抗震能力呢？最直接的資料來(lái)源是那些占主導(dǎo)地位的建筑規(guī)范。通常，如果結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化比較小，建筑物的功能也沒(méi)有發(fā)生變化的話，大部分的建筑規(guī)范都會(huì)允許已有建筑物保留原有抗側(cè)體系。 如果結(jié)構(gòu)發(fā)生比較大的變化或擴(kuò)建，而且這種變

2、化降低了原有抗側(cè)體系的抗側(cè)能力時(shí)，規(guī)范需要對(duì)建筑物進(jìn)行加固。 如果結(jié)構(gòu)變化使建筑物變?yōu)槲７?，或者改建工作超過(guò)建筑物的 50%就需要對(duì)抗側(cè)力體系進(jìn)行加固。除此之外，有的設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：當(dāng)擴(kuò)建工程使原有建筑物的總重量、重量分布情況或者建筑物抗側(cè)力體系的轉(zhuǎn)動(dòng)或位移剛度發(fā)生顯著變化，就需要進(jìn)行加固。國(guó)際建筑規(guī)范和1999年的BOC航震規(guī)范試圖通過(guò)量化結(jié)構(gòu)變化情況來(lái)細(xì)化條文。 兩個(gè)規(guī)范要求擴(kuò)建部分本身必須與新的建筑規(guī)范相適應(yīng)；如果擴(kuò)建部分本身必須與新的建筑規(guī)范相適應(yīng)；如果擴(kuò)建部分使得原油結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震荷載效應(yīng)增加5%需要對(duì)建筑物構(gòu)件進(jìn)行抗震加固（當(dāng)然，構(gòu)件強(qiáng)度足夠大可以滿足新規(guī)范的除外）。同時(shí)，擴(kuò)建部分不允

3、許將原 油結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震水平降至當(dāng)時(shí)建造時(shí)所遵循規(guī)范的抗震水平以下。關(guān)于如何解析這些條文還有許多問(wèn)題。例如，是采用現(xiàn)行建筑規(guī)范還是原來(lái)的設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)確定擴(kuò)建部分是否使得原油結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震荷載增加了5% ? 一些權(quán)威人士建議按現(xiàn)行規(guī)范采用，但這是否意味著每一個(gè)需要擴(kuò)建的建筑物的原油部分必須按新規(guī)范重新分析呢？ 如果這樣的話，規(guī)范的一些條文甚至在擴(kuò)建之前都沒(méi)有滿足，那整個(gè)建筑物必須加固嗎？例如建筑物為遵守美國(guó)殘疾人法案（ADA ）而在外面擴(kuò)建滑道。原來(lái)建筑物絕大部分從來(lái)沒(méi)有進(jìn)行抗側(cè)能力的設(shè)計(jì)， 需要先進(jìn)行加固嗎？還有， 如果某砌體房屋在翻新過(guò)程中的墻體開(kāi) 洞，根據(jù)規(guī)范，認(rèn)為這墻體被稍弱， 整個(gè)結(jié)構(gòu)必

4、須加固嗎？而從設(shè)計(jì)的角度，許多工程師也 許會(huì)在別的地方用具有相同剛度的新墻來(lái)替換舊墻。假定這新墻與舊墻是一條直線（為的是不要增加新的扭矩和改變荷載在墻體中的分配），建筑物是否被稍弱？雖然規(guī)范規(guī)定建筑物應(yīng)完全滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求， 卻很少明確告訴用戶采 取什么措施來(lái)對(duì)已有建筑物進(jìn)行抗震加固。 當(dāng)然也有例外。在西海岸，舊金山規(guī) 范要求已有建筑物加固后強(qiáng)度應(yīng)該達(dá)到新規(guī)范要求的 75%。在東海岸馬薩諸 塞州建筑規(guī)范為加固措施的確定提供了一套詳細(xì)的方法，在某些情況下該規(guī)范 允許在加固時(shí)采用比新建結(jié)構(gòu)小的地震荷載。在一些搞烈度地震區(qū)，州和地方規(guī)范和法令甚至對(duì)沒(méi)有改擴(kuò)建的建筑物也要 求抗震加固。也許最有名的

5、是 1994年2月24日由于Northridge 地震發(fā)生， 洛杉磯市議會(huì)通過(guò)的抗震加固法案。這個(gè)法案要求對(duì)于該城大約20000棟（這個(gè)數(shù)目幾乎占總數(shù)47000的一半）多層木結(jié)構(gòu)公寓和旅館進(jìn)行 抗震加固。該法 案還要求用鋼框架對(duì)地面停車(chē)庫(kù)，用夾板墻對(duì)灰墻進(jìn)行加固。每個(gè)建筑加固的平 均費(fèi)用是200000 美元。由于受到公寓業(yè)主的廣泛抗議，市政府宣布該法案實(shí) 行按自愿原則，為愿意實(shí)行該法案者提供低息貸款。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，家里福尼亞州同樣在該州范圍內(nèi)采取了一定的措施。 例如：要求州內(nèi)超過(guò)450家的擊球中心進(jìn)行抗震評(píng)估，提出相應(yīng)的計(jì)劃，使急 救中心可以抵抗一定等級(jí)的地震。這里的一定等級(jí)是指在100

6、年內(nèi)，超越概率為10%的地震。至V 2008年，所有在地震作用下容易倒塌的急救中心都不可以 繼續(xù)服務(wù)。在這些規(guī)定的強(qiáng)制作用下，加利福尼亞州的有些醫(yī)院沒(méi)有進(jìn)行加固就 直接拆除了。UCLA治療中心就是一個(gè)實(shí)例，它是州內(nèi)第二大建筑，占地100萬(wàn)ft2。這個(gè)建筑曾經(jīng)在1994年Northridge 地震中被毀壞，如果重建需要花 費(fèi)1.3億美元，加固費(fèi)用是2億美元，重建比加固更加經(jīng)濟(jì)。除了加利福尼亞州，其他州的情況就不是這么有序了。 經(jīng)常是以為工程師宣 稱一個(gè)建筑必須進(jìn)行全面抗震加固，而另外以為工程師卻說(shuō)不需要進(jìn)行任何加固， 于是就存在一個(gè)費(fèi)用的問(wèn)題。建筑物的少量擴(kuò)建或?qū)υ薪Y(jié)構(gòu)進(jìn)行少量調(diào)整都必 然會(huì)帶

7、來(lái)繁瑣的加固工作，來(lái)滿足現(xiàn)行建筑規(guī)范的對(duì)抗側(cè)體系的要求嗎？如果這 項(xiàng)規(guī)定是強(qiáng)制性的，房屋主人認(rèn)為加固是不經(jīng)濟(jì)的， 放棄擴(kuò)建，無(wú)論對(duì)于房屋業(yè) 主還是社會(huì)，這項(xiàng)決定都會(huì)失去擴(kuò)建帶來(lái)的好處。如果這項(xiàng)規(guī)定不是強(qiáng)制性的， 房屋主人更有可能向持有沒(méi)必要進(jìn)行全面加固的工程師進(jìn)行咨詢，并請(qǐng)他說(shuō)服建筑主管人員。實(shí)際生活的經(jīng)驗(yàn)并不能證明，當(dāng)房屋進(jìn)行少量改造時(shí)，就不需要進(jìn)行抗震加 固。相反一些聲稱沒(méi)有稍弱原有結(jié)構(gòu)的改造工作，拆去了起抗震作用的內(nèi)墻。對(duì)這些建筑進(jìn)行抗側(cè)加固時(shí)十分必要的。 但是如果房屋主人告訴工程師，沒(méi)有進(jìn)行 加固的資金，或者說(shuō)：是否可以進(jìn)行局部加固來(lái)獲得一些改善？或者，工程師們根本就不想承擔(dān)這項(xiàng)工作？

8、有關(guān)這樣的問(wèn)題， 在參與建筑加固設(shè)計(jì)的工程師中引 起了強(qiáng)烈的討論。占美國(guó)2/3地方的東部遭受強(qiáng)震會(huì)怎么樣是一個(gè)激烈爭(zhēng)論的話題。加利福 尼亞州實(shí)行的建筑規(guī)范在新英格蘭也同樣可行嗎？2000年6月新英格蘭地震中,沒(méi)有一個(gè)人被報(bào)道死亡，或者是有房屋倒塌。洛杉磯抗震規(guī)范條文明確規(guī)定了對(duì) 無(wú)筋砌體建筑和其他在地震中易倒塌的建筑需要進(jìn)行全面抗震加固，這個(gè)條文對(duì)于強(qiáng)震去是明智的，但對(duì)于別的地方則是不經(jīng)濟(jì)的。幾輪是很明確的：非常需要權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)，以填補(bǔ)這項(xiàng)空白。2. FEMA-273 NEHRP建筑抗震加固指南背景制定在全國(guó)范圍內(nèi)適用的規(guī)范這項(xiàng)工作由聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局完成。1989年NEHRP被

9、要求完成一份兩階段完成的項(xiàng)目一一如何對(duì)已有建筑進(jìn)行抗震加 固。階段一的工作由ATC來(lái)完成，最后出版了 FEMA報(bào)告237，建筑的抗震 加固一一階段一，問(wèn)題的定義和解決方法。如同題目含義，這項(xiàng)報(bào)告幾種提出 了下一階段需要解決的基本問(wèn)題，它還系統(tǒng)地給出了很多重要概念。報(bào)告推薦使用基于性能的設(shè)計(jì)方法?；谛阅艿脑O(shè)計(jì)方法允許設(shè)計(jì)者采用自 己的方法達(dá)到預(yù)定結(jié)果，不必盲目地按照規(guī)范要求來(lái)左。 沒(méi)有規(guī)定如何個(gè)達(dá)到預(yù) 定目標(biāo)，基于性能的設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)的是必須達(dá)到的目標(biāo)，并設(shè)置可接受的標(biāo)準(zhǔn)。 這樣，有經(jīng)驗(yàn)的工程師就可以比較自由地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而不像以前那樣過(guò)分糾纏于具體的設(shè)計(jì)條文中。第一階段的報(bào)告發(fā)表以后，第二階

10、段工作馬上就開(kāi)始。聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局 和國(guó)家建筑科學(xué)研究院下面的建筑抗震安全委員會(huì)達(dá)成一致意見(jiàn)，第二階段工作的研發(fā)由ATC和ASCE兩個(gè)機(jī)構(gòu)共同完成。這次努力的結(jié)果是 1997年10月 發(fā)表了 FEMA-273NEHRP建筑抗震加固指南。這本指南發(fā)表不僅為設(shè)計(jì)者 和建筑官員提供參考工具，也為將來(lái)制定處理抗震問(wèn)題的建筑規(guī)范奠定了基礎(chǔ)。 同時(shí)發(fā)表的另外一份報(bào)告FEMA-274NEHRP建筑抗震加固指南說(shuō)明是用 來(lái)對(duì)FEMA-273 的條文進(jìn)行解析。另外一個(gè)相關(guān)報(bào)告，F(xiàn)EMA-276NEHRP建筑抗震加固指南應(yīng)用實(shí)例，用來(lái)幫助說(shuō)明 FEMA-273的使用方法。這些報(bào) 告適用于所有類(lèi)型的建筑物。使用N

11、EHRP的用戶包括全國(guó)各地大量的工程咨詢公司和對(duì)此問(wèn)題感興趣 的用戶。3. FEMA-273 :定律和主要條款FEMA-273報(bào)告總結(jié)了各種準(zhǔn)則和方法來(lái)確保業(yè)主和設(shè)計(jì)專(zhuān)家所選擇的各 種性能層次的預(yù)定性能的實(shí)現(xiàn)。與以前規(guī)范的統(tǒng)一要求不同，這份報(bào)告為設(shè)計(jì)性 能等級(jí)的選擇提供了一定的指導(dǎo)， 但沒(méi)有硬性的規(guī)定。例如：這項(xiàng)指南允許業(yè)主 所選擇的抗震等級(jí)，不僅可以保護(hù)生命安全（大多數(shù)規(guī)范的目標(biāo)），還可以保護(hù) 他們?cè)诮ㄖ系呢?cái)產(chǎn)。可以選擇一下三種層次的性能水平： 基本安全的目標(biāo)。這是最通常的性能，即遭遇50年內(nèi)回歸概率為10%的地震，人員的生命安全必須得到保障；遭遇 50年回歸概率 為2%的地震，要避免房屋

12、倒塌。 有限的目標(biāo)。這個(gè)性能等級(jí)沒(méi)有基本安全的目標(biāo)嚴(yán)格。它的目標(biāo)是， 遭遇50年內(nèi)回歸概率大于10%的地震必須確保人員的生命安全， 遭遇50年內(nèi)回歸概率小于10%的地震確保部分人員的生命安全。 提高的目標(biāo)。這個(gè)性能等級(jí)沒(méi)有基本安全的目標(biāo)嚴(yán)格。它的目標(biāo)是，即使遭遇回歸概率較小的地震，也要確保人員的生命安全，并避免建 筑物倒塌。這本指南系統(tǒng)描述了加固方法的程序，但也允許為滿足有限的目標(biāo)所 采用的簡(jiǎn)化方法，可再兩者之間進(jìn)行選擇。在低烈度或中等烈度地區(qū)， 規(guī)模較小的建筑可以使用簡(jiǎn)化方法。另外，這本指南還給出了達(dá)到每 個(gè)性能等級(jí)的特定步驟，討論了抗震分析的新方法，列舉了各種建筑 物（建筑材料包括木材、混凝土、鋼和砌體），還有一節(jié)專(zhuān)門(mén)講述非 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震加固方法。我們要記住的十分重要的一點(diǎn)是，所有這些信息本質(zhì)上都是建議性的， 并沒(méi)有任何的法律強(qiáng)制性。一個(gè)非常重要的問(wèn)題是，一個(gè)已有建筑是 否要進(jìn)行抗震加固？并不在這本指南的范圍之內(nèi)。 選擇適當(dāng)性能等級(jí)