关于《建筑抗震鉴定标准》(征求意见稿)的探讨作者:陈海斌, 正高级工程师,从事房屋检测鉴定与改造加固二十多年,微信公众号:老陈聊房检本次《建筑抗震鉴定标准》(局部修订征求意见稿)对原标准进行了一定的修订,修订主要对既有建筑抗震鉴定的一些原则性问题进行了调整和补充,包括:(1)重新规定了既有建筑抗震鉴定的建筑类别与后续工作年限的划分方法;(2)增加了C类建筑的抗震鉴定方法;(3)调整了按构件抗震承载力验算方法鉴定时抗震承载力调整系数;(4)明确了抗震鉴定时的地震作用效应与重力荷载效应的基本组合等内容。
在《既有建筑鉴定与加固通规规范》GB55021-2021颁布后,对现行建筑抗震鉴定标准进行修订非常有必要,在我看来,标准修订的目的一方面是为了反映我国相关单位近些年来在既有建筑抗震鉴定方面的最新研究成果,另一方面是为了与通用规范相衔接,并弥补通用规范的不足。
从修订的内容看,本次修订很好的反映了我国相关单位近些年来在既有建筑抗震鉴定方面的最新研究成果,比如调整了按构件抗震承载力验算方法鉴定时抗震承载力调整系数、调整了砌体结构A类建筑的高宽比限值、调整了砖房抗震墙基准面积率等内容,但在与通用规范相衔接,并弥补通用规范的不足方面存在一些不足之处。
理论上通用规范作为全文强制性条文应强制执行,其他标准作为推荐性标准,应尽可能与通用规范统一协调,而不是另起炉灶,新搞一套,这会给工程实践带来较大的困难。
望规范编制组三思!!下面就本次修订的具体问题谈一些我个人的看法。
一、关于既有建筑抗震鉴定的建筑类别与后续工作年限的划分方法修订版的建筑类别与后续工作年限的划分方法存在明显的问题1.与通用规范的相关规定不一致,通用规范中建筑类别的划分与建造年代无关,仅与后续工作年限有关,而修订版的建筑类别划分仍与建造年代相关。
2.与通用规范的要求相比,修订版标准对不同建筑类别的后续工作年限的要求是长于通规的,比如通规要求A类建筑的后续工作年限为30年以内,而修订版标准要求不得少于30年,这种要求看似是高于通规要求的,但从实际工程的角度分析,其要求是低于通规要求。
比如对于某一个建造于1984年的既有建筑,按通规的要求,可以在后续工作年限10年内满足A类建筑的要求,而按修订版标准则要求应在后续工作年限30年满足A类建筑的要求,显然,后续工作年限30年满足A类建筑的风险要大于后续工作年限10年满足A类建筑的风险。
此外从相同超越概率理论推知,后续使用年限越长,其评判标准应该越高,后续工作年限30年的要求应该高于后续工作年限10年的要求。
基于上述原因,修订版标准的要求实际上是低于通规要求,这违反了《标准化法》中推荐性标准的要求不得低于强制性标准的要求。
3.修订版标准1.0.1条的条文说明中指出:“现有建筑抗震鉴定的设防目标,在后续工作年限内具有相同超越概率保证的前提下与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011一致。
”而修订版的后续工作年限的确定却与该条文说明存在明显的矛盾。
比如对于A类建筑要求后续工作年限不得低于30年,而对于剩余工作年限30年以内(含30年)的C类建筑,其后续工作年限也不得少于30年,两个不同类型的建筑,后续工作年限一致,抗震鉴定的要求却不一致。
B类建筑要求后续工作年限不得低于40年,而C类建筑却可以是30年,而B类建筑的要求却远低于C类建筑,这里就存在明显的逻辑漏洞,“相同超越概率保证的前提”更是无从谈起。
4.按照修订版标准第2.1.2条对后续工作年限的定义,所谓的后续工作年限是对现有建筑经抗震鉴定后继续使用所约定的一个时期,在这个时期内,建筑不需重新鉴定和相应加固就能按预期目的使用、完成预定的功能。
而对于修订版标准对于既有建筑后续工作年限的要求,绝大部分既有建筑的后续工作年限均会超越其剩余工作年限,而修订版标准第1.0.5条第1款中又规定当现有建筑接近或超过设计使用年限需要继续使用的,应进行抗震鉴定。
这里面就又存在一个逻辑问题,即对于一个按修订版标准的要求进行了抗震鉴定的既有建筑,当其达到设计使用年限后,我们究竟是需要根据第2.1.2条的要求,不需要重新鉴定呢,还是根据第1.0.5条第1款的要求重新进行鉴定。
如果我们按第1.0.5条第1款的要求重新进行鉴定,那么本次确定的后续工作年限的意义又在哪里呢?如果我们不按第1.0.5条第1款的要求进行鉴定,那么是不是意味着我们违反了标准的要求呢?5.我们知道鉴定通规中要求对同一既有建筑应同时进行安全性鉴定和抗震鉴定,尽管很多人对这个条文存在意见,但对于既有建筑在抗震鉴定前应首先进行安全性鉴定却基本没有异议,比如修订版标准第1.0.4条的条文说明中就指出“本标准中的现有建筑一般指经安全性鉴定和耐久性鉴定后尚能正常使用的现有建筑。
”也就是说,绝大多数情况下,既有建筑在抗震鉴定前应首先进行安全性鉴定是业内共识。
但这里就存在一个安全性鉴定与抗震鉴定相协调的事情,即对同一幢既有建筑进行鉴定,理论上,无论是安全性鉴定还是抗震鉴定,其后续工作年限应保持一致。
若抗震鉴定标准规定了后续工作年限,则意味着安全性鉴定也应按抗震鉴定的后续工作年限进行鉴定,总不至于抗震鉴定采用30年,而安全性鉴定采用10年吧。
而正如前面我们所说的,修订版标准对绝大部分既有建筑的后续工作年限的规定均会超越其剩余工作年限,这意味着对于既有建筑的安全性鉴定就不得不也采用超越剩余工作年限的后续工作年限,而根据鉴定通规第4.2.2条第2款的规定,安全性鉴定就不得不被动的采用现行设计标准的要求进行验算,可能会导致不必要的加固。
6.事实上,修订版标准还没有解决C类建筑的一个固有问题,即抗震规范更新的问题。
我们知道,每次抗规的修订都意味着对新建建筑的抗震要求有一定程度的提高。
若后期抗规修订,对新建建筑的抗震要求有所提高后,对于按后续工作年限50年的C类建筑可能又会出现09版抗震鉴定标准的问题(按01版抗规设计的既有建筑需要按10版抗规鉴定,从而导致大量加固的问题)。
而且这个问题就摆在眼前,抗震通规中提高了地震作用分项系数,由10版抗规的1.3提高到1.4,重力荷载分项系数由1.2提高到1.3,而若按修订版标准第3.0.3条的规定,后续工作年限50年的C类建筑应按现行国家标准进行抗震鉴定,这意味着按10版(16年修订)抗规设计的既有建筑,比如设计于2020年的既有建筑,其设计时的地震作用分项系数和重力荷载分项系数分别为1.3和1.2,而按修订版抗规,则不得不按1.4和1.3的分项系数进行抗震承载力验算,必然会带来不必要的加固,实际工程的可操作性较差。
更何况后期抗规再一次修订,C类建筑的此类问题会更加突出。
7.尽管大家对鉴定通规的某些条文是存在一定异议的,但我认为鉴定通规对既有建筑后续工作年限的确定方法是实事求是的。
1). 鉴定通规的规定其实是淡化了后续工作年限类别,强调的是抗震鉴定的底线,即对于一幢既有建筑,无论其后续工作年限怎么定,其抗震性能均不得低于A类建筑和原设计标准之间较严者的要求,低于A类建筑的要求按A类建筑,高于A类建筑的要求按原设计标准,这是实事求是的做法,也把握住了问题的关键。
所谓89版、01版、10版、16版等各版本的抗规之间并不存在谁高谁低的问题。
这个做法要比修订版抗规合理的多。
若按修订版标准的规定,按89版抗规设计的既有建筑后续工作年限为40年,要超过按01版抗规设计的既有建筑(30年)?难道按89版抗规设计的既有建筑比按01版抗规设计的既有建筑高大上吗?显然不是,因此,这是不合理的。
2). 其次,若按修订版标准,对于绝大多数的既有建筑均变相延长了既有建筑的原设计工作年限,导致安全性鉴定和抗震鉴定不协调或不必要的加固,而按通规的要求,则完全可以将既有建筑的后续工作年限取为剩余工作年限,安全性鉴定就可以按原设计要求进行验算,而抗震鉴定则可以取建筑类别的要求和原设计标准要求的较严者进行鉴定,最起码安全性鉴定和抗震鉴定的后续工作年限是协调的,即使在到达设计工作年限需要延长后续工作年限的情况,那也是安全性鉴定和抗震鉴定同时延长,不会出现仅仅抗震鉴定延长而安全性鉴定不延长的情况;3). 此外对于C类建筑,也可以在减少后续工作年限的基础上,降低要求,按原设计标准鉴定,这种处理方法基本上可以解决09版鉴定标准存在的问题,是可取的。
因此无论是从与鉴定通规相协调的角度,还是解决09版鉴定标准存在的问题角度,建议修订版标准在后续工作年限和建筑类别的规定上与鉴定通规保持一致为好。
当然鉴定通规对于后续工作年限的规定也是存在一定问题的,比如第5.1.4条规定:”C类建筑,应按现行标准的进行抗震鉴定,当限于技术条件,难以按现行标准执行时,允许调低其后续工作年限,并按B类建筑的要求从严进行处理。
”这一段话其实是有一些不妥之处的,修订版标准可以就该句条文的不妥之处做出相应的修正,其实第3.0.3条第3款就已经给出了适当的解释,这是非常有必要的。
4). 如果修订版标准关于后续工作年限类别的规定与鉴定通规统一,并弥补了通规的不足,则后面的关于地震作用折减的问题就迎刃而解,不需要专门拿出来说,但正是由于修订版标准另起炉灶,搞出另一套分类标准,从而带来了地震作用折减的相关不协调和逻辑自相矛盾的问题。
二、关于地震作用的折减方法1.本次修订版标准对A类和B类建筑的地震作用折减方法仍然沿用了09版抗震鉴定标准的方法,仅将A类建筑的混凝土构件应按现行国家标准承载力抗震调整系数的0.85倍提高为0.9倍,这种做法存在的问题与前一个问题一致,那就是既没有与鉴定通规的做法相协调,也没有解决09版抗震鉴定标准存在的问题。
2.09版抗震鉴定标准中A类和B类建筑的地震作用折减是通过以下三个参数的不同而实现的:1)、地震反应谱2)、抗力计算公式3)、承载力抗震调整系数。
1)、与现行设计规范中的反应谱不同,09版抗震鉴定标准中A类建筑和B类建筑采用的地震反应谱是与89版抗规一致的反应谱。
而89版抗规的近震相当于01版抗规的设计地震第一、二组,远震相当于设计地震三组,在场地特征周期的确定中,与10版抗规的反应谱相比,鉴定标准中的反应谱的场地特征周期要小0.0~0.15s。
当混凝土结构的自振周期在鉴定反应谱平台段时,地震作用基本没有折减,而位于下降段时,部分工况下的折减系数相对较大,有的可能会达到70%之多,但普遍情况下大约为90%左右。
2)、09版抗震鉴定标准对于A类和B类建筑的抗力计算沿用的是89系列规范的方法,因此该标准在附录A中给出了按89版混凝土设计规范的材料性能设计指标,在附录E中给出了按89版混凝土设计规范的构件截面承载力的计算公式。
现行规范相比89系列规范的抗力计算公式,计算结果相对更加严格。
根据09版抗震鉴定标准第1.0.1条中的条文说明,由于材料性能和计算公式不一致,89版抗规的构件抗力计算结果大致为2001版规范系列的1.05~1.15。
3)、09版抗震鉴定标准第3.0.5条的规定:A类建筑抗震鉴定时,混凝土构件应按现行国家标准承载力抗震调整系数的0.85倍采用。
综合以上对09版抗震鉴定标准根据三个参数对A类和B类建筑的地震作用折减分析,我们大致可以推算: 1)、对于自振周期位于鉴定反应谱平台段的混凝土结构,A类建筑的实际地震作用折减系数约为0.9×0.85=0.77(0.9×0.9=0.81),B类建筑的实际地震作用折减系数约为0.9。
这与修订版标准3.0.8条中条文说明中指出,具有相同的概率保证的30年、40年的地震作用相当于50年的0.79和0.90倍基本一致。
2)、对于自振周期位于鉴定反应谱下降段的混凝土结构,A类建筑的实际地震作用折减系数约为0.9×0.9×0.85=0.69,B类建筑的实际地震作用折减系数约为0.9×0.9=0.81。
这个折减系数明显小于修订版标准3.0.8条中条文说明的折减系数,在某些特定的工况下折减系数还要小,这是小于相同概率保证的要求的,理论上确实存在一定的不合理之处。
对于长周期建筑,特别是高层建筑,若按照09版抗震鉴定标准规定的方法进行抗震承载力验算,是偏于不安全的。
这是09版抗震鉴定标准存在的较严重的问题之一。
若本次修补仍采用09版抗震鉴定标准的方法进行抗震承载力验算,则09版抗震鉴定标准存在的问题仍未得到有效的解决。
3.与09版抗震鉴定标准不同,鉴定通规对A类和B类建筑的抗震承载力验算是按现行规范规定的方法进行的,同时地震作用分别乘以0.8倍和0.9倍的折减系数。
这意味着鉴定通规对A类和B类建筑的抗震承载力验算时,直接采用现行设计标准的反应谱,抗力计算公式也是按现行规范的要求进行,因此这种方法就不存在09版抗震鉴定标准存在的问题,即长周期建筑地震作用折减过大的问题,并且也与09版抗震鉴定标准中指出的“具有相同的概率保证的30年、40年的地震作用相当于50年的0.75和0.88倍”基本保持一致,是有可取之处的。
若修订版标准仍保持09版抗震鉴定标准的做法,则存在某些情况下,修订版标准的要求实际上是低于通规要求,这违反了《标准化法》中推荐性标准的要求不得低于强制性标准的要求。
4.修订版标准在第3.0.8条中给出了C类建筑的地震作用调整方法,即现有建筑的地震作用应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011 规定的方法计算确定,后续工作年限30年的C类建筑可乘以0.8的折减系数,且不低于原设计地震作用。
后续工作年限40年的C类建筑可乘以0.9的折减系数,且不低于原设计地震作用。
后续工作年限50年的C类建筑地震作用不得折减。
该条的规定貌似与鉴定通规第5.3.2条相协调,其实完全是无效条款。
我们完全可以通过理论推导出,对于C类建筑的各版本抗规,其地震反应谱均没有改变,因此其地震作用无论是折减0.8倍还是折减0.9倍,均是低于或大致相当于原设计的地震作用。
而只有对于A类和B类建筑,由于原设计标准与现行设计标准存在地震反应谱、抗力计算公式等不同,其地震作用相对现行标准也会存在一定的折减,只有对于A类和B类建筑按鉴定通规第5.3.2条的要求进行折减才是有意义的,修订版标准对C类建筑的地震作用进行折减实在是搞错了对象,且与标准第3.0.3条第3款的规定是矛盾的。
其实对于C类建筑而言,各版本抗规中,在地震作用的计算过程中只有作用分项系数是不同的,其余参数几乎完全相同,而对构件承载力计算主要的影响在于内力调整系数不一致,但这已经不属于地震作用的范畴,而是抗震措施的内容了。
5.综上,建议对于C类建筑的抗震鉴定不需要分30年、40年和50年,否则存在逻辑漏洞,且修订版标准第3.0.3条第3款“C类建筑,后续工作年限50年的建筑应按按现行国家标准、后续工作少于50年的可按原设计标准,分别检查其抗震措施和现有抗震承载力后综合做出判断。
”就已经完全涵盖了C类建筑的所有要求,修订版标准第3.0.8条与该条的规定是矛盾的,建议第3章中其他关于C类建筑的其他要求可以全部删除。
三、关于抗震设防要求提高情况下的抗震鉴定1.修订版标准1.0.2条的条文说明中给出了抗震设防要求提高情况下抗震鉴定的一些基本原则:1)、第一类是设防烈度不变,但原规定的抗震设防类别提高的建筑,此类建筑应按新的设防类别进行抗震鉴定;2)、第二类是抗震设防类别不变,但现行的区划图设防烈度提高后又使之可能不符合相应设防要求的建筑,此类建筑一般情况下按新的区划图要求进行抗震鉴定,但出于政策、技术和经济的原因,允许根据当地政策的要求或经专项论证,按提高前的设防烈度进行鉴定,以体现现有建筑抗震鉴定与新建工程抗震设计的差异;3)、第三类是设防类别和设防烈度同时提高的建筑。
2. 由上面的描述,我们可以提出下面一些疑问?1)、为什么抗震设防类别提高的建筑应按新的设防类别进行抗震鉴定,而设防烈度提高后,可以根据当地政策的要求或经专项论证,按提高前的设防烈度进行鉴定,难道只有设防烈度可以体现现有建筑抗震鉴定与新建工程抗震设计的差异,而设防类别不可以吗?2)、为什么只规定了设防类别和设防烈度单独提高情况下的处理要求,而没有提及设防类别和设防烈度同时提高的建筑的处理要求?难道这种情况不是最需要关注的吗?3)、既然抗震设防烈度提高的情况,可以根据当地政策的要求或经专项论证,按提高前的设防烈度进行鉴定,那与抗震设防要求没有提高又有什么区别?既然抗震设防要求没有提高,又何必要根据规范第1.0.5条的要求进行抗震鉴定呢?完全可以不用做抗震鉴定啊。
4)、既然可以按抗震设防烈度提高前的情况进行鉴定,那是否意味着该地区原设计不要求进行抗震设防的既有建筑可以按非抗震设防进行抗震鉴定呢?比如上海地区在上世纪九十年代之前是不要求进行抗震设防的,而目前是7度设防,按该条文说明,抗震鉴定时可根据专家意见不进行抗震设防,这是不是有些荒谬呢?5)、此外,该条的条文说明允许设防烈度提高后按提高前的设防烈度进行鉴定,存在违反《中华人民共和国防震减灾法》和《建筑工程抗震管理条例》等法律的风险。
特别是对《中华人民共和国防震减灾法》第三十九条规定的应当进行抗震性能鉴定的建设工程而言。
修订版标准之所以这么规定,我理解主要原因是第五代地震动参数区划图的发布,大量地区既有建筑的抗震设防烈度和抗震设防类别提高,由于这些地区原设计的抗震设防烈度和抗震设防类别相对较低,若按照新的抗震设防烈度和抗震设防类别进行鉴定,必然会出现大量的抗震加固问题,使得工程实践往往难以执行到位,实际可操作性较差,从而不得不采用的权宜之计。
但如果采用了鉴定通规的建筑类别分类的方法,这问题可以得到较圆满的解决,实践中我们也利用这种方法处理过不少的工程案例。
3. 根据鉴定通规推导出的处理方法我们知道,鉴定通规中,既有建筑后续工作年限种类的确定与建造年代脱钩,而仅与剩余工作年限挂钩。
对于建造于2004年之前的既有建筑,按09版抗震鉴定标准的规定,根据其建造年代的不同,其可能为A、B、C类建筑,而按鉴定通规的规定,均为A类建筑,而对于建造于2004~2014年之间的既有建筑,按09版抗震鉴定标准的规定,其应为C类建筑,而按鉴定通规的规定,则为B类建筑,因此,大部分建造于2014年之前的既有建筑,鉴定通规确定的后续工作年限类别均低于09版抗震鉴定标准。
考虑到A类和B类建筑相对C类建筑,无论在抗震措施还是抗震承载力的要求上均有一定的降低,这就为抗震设防烈度和抗震设防类别的要求提高的情况给出了一条相对容易解决的方法,即按通规方法确定既有建筑的后续工作年限类别,在按照现行的抗震设计标准确定抗震设防烈度和抗震设防类别,来确定抗震鉴定的要求,并与原设计标准的要求进行对比,取相对较严者的要求进行鉴定。
这种处理方法,一方面没有违反鉴定标准中要求按现行标准确定抗震设防烈度和抗震设防类别,也没有违反鉴定通规不低于原设计标准的要求,同时又做到了对此类既有建筑的抗震性能的要求有一定提高,但提高幅度不大,对原设计有富余量的既有建筑可能不需要加固,对原设计富余量不大的既有建筑可能需要少量加固,是在工程实践中操作性较好的方法,这也是标准编制的初衷吧,即希望在代价不大的前提下,提高这些抗震设防要求变动的既有建筑的抗震性能,希望规范编制组对此予以重视。
四、其他问题以上所谈的问题均是原则性问题。
此外修订还存在一些细枝末节的小问题,列举如下:1.第1.0.5条第3款,将原条文“需要改变结构的用途和使用环境的建筑”修订为了“需要改变建筑用途或使用功能导致抗震设防类别提高的建筑”,将适用范围大幅缩减。
原条文确实存在一定的瑕疵,但若修改为目前的条文,不如取消该条文,因为这与本条第2款中“抗震设防要求提高的建筑”是重复的。
建议该条款修改为“需要进行结构改造或提高结构荷载的建筑”。
2.第3.0.5条实际上指的是A类和B类建筑的构件抗震验算方法,因为其公式的名词解释中,R—的材料强度按附录A采用,而附录A是89版混凝土规范的要求,因此应在该条文中限定本条文是对A类和B类建筑的构件抗震验算方法。
3.第3.0.7条对地震作用组合的分项系数进行了规定,其中对于后续工作年限为50年的既有建筑按现行标准取值,其余建筑可按原标准取值。
这个规定就存在两个问题,问题一,按16版抗规设计的既有建筑,剩余工作年限40年以上,其后续工作年限应为50年,其设计在通规颁布之前,因此其分项系数按1.2/1.3,若按该条要求,则应按1.3/1.4鉴定,可能导致大量的加固,实际工程是否具有可操作性?问题二,目前按通规设计的既有建筑,其分项系数按1.3/1.4,使用十年后,其剩余工作年限少于40年,则其分项系数可以按1.2/1.3,也就是说,十年后对于按通规设计的既有建筑,抗震鉴定采用的参数可以低于原设计标准的要求,这种做法是否合理?是否存在自相矛盾的地方和违反通规的要求?4.第6.3.10条提到,B类建筑的现有钢筋混凝土房屋,应按本标准第3章的规定进行抗震分析和构件抗震承载力验算。
而第3章中相关的规定主要是第3.0.5条,该条的名词解释中指出,R—结构构件承载力设计值,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定采用,其中材料强度的设计指标应按本标准附录A采用。
这句话的意思很明显,就是除了材料强度的设计值按附录A(即89版标准)的要求外,其余的抗震参数,主要是指截面承载力验算公式应按现行国家标准的要求进行,这与第6.3.11条的规定是矛盾的,建议进行相应的调整。
五、小结在我看来,评价一本工程规范水平高低的标准,并不在于理论研究有多高深,也不在于工程概念有多么复杂,而在于以下两点:首先,其自身逻辑是自洽的,是能够自圆其说的,其次,是有利于工程项目实施的。
很遗憾,本标准修订版没有做到这两点。
有人给我说,既然规范编制组把征求意见稿拿出来,就意味着这件事就定了,基本上不大可能做较大的调整,但我总是报一点幻想,希望规范标准组能够从善如流,正视标准存在的问题,做出相应的调整,以便能更好的服务于工程实践。