李 黎， 蘇 原， 張先進(jìn)， 郭建華

(華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074)

為了提高武漢市的整體抗震防災(zāi)能力，保障城市可持續(xù)、安全的發(fā)展，經(jīng)市人民政府同意，武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)決定從2008年底開(kāi)始啟動(dòng)武漢市抗震防災(zāi)規(guī)劃的修編工作?？紤]到城區(qū)建筑抗震性能評(píng)價(jià)是城市震害預(yù)測(cè)工作重要的組成部分，也是人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失預(yù)測(cè)和防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策工作的基礎(chǔ)。為了掌握武漢城區(qū)建筑在目前抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下的抗震能力，滿足新的武漢抗震防災(zāi)規(guī)劃的工作要求，受武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)委托，我們承擔(dān)了武漢城區(qū)建筑抗震性能調(diào)查這一工作。

武漢市一般建筑現(xiàn)狀比較復(fù)雜，1986年以前修建的各類建筑物均未進(jìn)行抗震設(shè)防，特別是老舊城區(qū)中存在著成片的超過(guò)或接近設(shè)計(jì)使用年限的未設(shè)防老舊建筑。而且隨著城市發(fā)展，過(guò)去位于城鄉(xiāng)結(jié)合部的農(nóng)村農(nóng)民自建房和其他用房現(xiàn)已成為了城市建筑的一部分，這些城中村的建筑基本上沒(méi)有按抗震規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。同時(shí)，由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需要，不少建筑物改變了用途，相應(yīng)也部分改變了主體結(jié)構(gòu)，這些都將引起建筑抗震能力的變化。城區(qū)建筑抗震性能調(diào)查的目的就是：通過(guò)一定比例的抽查，獲得被抽查建筑作抗震性能評(píng)價(jià)所需的信息，同時(shí)還要通過(guò)調(diào)查測(cè)算出各抗震分區(qū)的建筑數(shù)量與分布，以致最后測(cè)算出整個(gè)城區(qū)建筑物的總量以及按建設(shè)年代、結(jié)構(gòu)形式等分布情況。從2008年底至2009年底，我們?cè)谟嘘P(guān)政府部門(mén)的配合下，基本摸清了武漢城區(qū)一般建筑的現(xiàn)狀、分布及其特點(diǎn)，為城區(qū)建筑抗震性能評(píng)價(jià)作好了準(zhǔn)備。

1 一般建筑調(diào)查的技術(shù)路線

武漢市是國(guó)內(nèi)首個(gè)開(kāi)展抗震規(guī)劃修編的特大城市，整個(gè)城市由長(zhǎng)江和漢水分割成漢口、漢陽(yáng)和武昌三大片區(qū)。由于三個(gè)片區(qū)的城市發(fā)展過(guò)程和功能并不完全相同，如漢口有老租界區(qū)、商業(yè)區(qū)、金融區(qū)、工業(yè)區(qū)，漢陽(yáng)有老工業(yè)區(qū)、文化區(qū)，武昌有行政區(qū)、商業(yè)區(qū)、文化教育區(qū)等，城區(qū)范圍內(nèi)各處的建筑特征、結(jié)構(gòu)類型的分布十分復(fù)雜且差異很大，因此根本無(wú)法用某一個(gè)或幾個(gè)區(qū)域的建筑構(gòu)成及分布特點(diǎn)來(lái)說(shuō)明整個(gè)城市的建筑抗震性能。為此，我們提出了一般建筑抗震性能調(diào)查“以點(diǎn)帶片”的技術(shù)路線。

所謂“以點(diǎn)帶片”的技術(shù)路線，具體做法是：把武漢市勘察設(shè)計(jì)院提供的1∶2000城市建筑現(xiàn)狀平面圖分割成一平方公里一個(gè)區(qū)域，編號(hào)打印后為調(diào)查時(shí)使用；在調(diào)查區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)首先選取能夠代表周圍建筑特點(diǎn)的建筑物，作為調(diào)查樣本，即為“點(diǎn)”建筑，并標(biāo)記在圖紙上，然后記錄該“點(diǎn)”建筑的調(diào)查信息，再后將“點(diǎn)”建筑周圍相同或類似的建筑“片”畫(huà)在調(diào)查圖紙上；把“點(diǎn)”的信息及現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)“片”結(jié)果輸入至武漢市地理信息系統(tǒng)，由系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)出每個(gè)“點(diǎn)”所代表的“片”中建筑的棟數(shù)和面積；利用調(diào)查信息對(duì)“點(diǎn)”建筑進(jìn)行抗震性能評(píng)價(jià)，并將其評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)系統(tǒng)賦予“點(diǎn)”建筑及周邊的“片”建筑，從而達(dá)到“以點(diǎn)帶片”的目的。如此這樣，由很多個(gè)“點(diǎn)”和由“點(diǎn)”所帶的“片”，鋪開(kāi)到整個(gè)城市，就可以得到整個(gè)城市建筑的總體信息，如：建筑的總量及分布、抗震性能的評(píng)價(jià)結(jié)果、建筑物按建設(shè)年代、結(jié)構(gòu)形式和用途的分布情況等。

在抗震調(diào)查中，選擇“點(diǎn)”建筑的數(shù)量，與該區(qū)域內(nèi)建筑物的復(fù)雜程度有關(guān)，當(dāng)建筑類型比較單一時(shí)，只要選擇少數(shù)幾個(gè)“點(diǎn)”即可，這時(shí)每個(gè)“點(diǎn)”建筑所帶的“片”較大(如圖1所示)。當(dāng)區(qū)域內(nèi)建筑構(gòu)成及分布比較復(fù)雜時(shí)，選擇“點(diǎn)”建筑的數(shù)量就比較多，這時(shí)每個(gè)“點(diǎn)”建筑所帶的“片”較小(如圖2所示)。當(dāng)調(diào)查區(qū)域內(nèi)建筑構(gòu)成及分布特別復(fù)雜，無(wú)法用“點(diǎn)”來(lái)帶“片”時(shí)，可根據(jù)不同情況，采用以下方法：對(duì)于在建筑用途、建設(shè)年代、結(jié)構(gòu)形式相似的一片建筑物中，混雜著一些高層建筑的情況，可以將高層建筑單獨(dú)列出，其余的建筑用“以點(diǎn)帶片”的方法進(jìn)行調(diào)查；對(duì)于建筑用途相同、層數(shù)相近，但結(jié)構(gòu)形式不同、建設(shè)年代相差較大的區(qū)域，可以在該區(qū)域內(nèi)選擇幾棟典型建筑作為“點(diǎn)”建筑，按其所代表的建筑數(shù)量估計(jì)出一個(gè)比例，將這個(gè)比值標(biāo)示在“點(diǎn)”建筑上，同時(shí)用這幾個(gè)“點(diǎn)”建筑來(lái)帶這樣的一個(gè)“片”(如圖3所示)。然后通過(guò)對(duì)所有“點(diǎn)”建筑所帶的“片”建筑面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就可以得到整個(gè)武漢市建筑的結(jié)構(gòu)形式、建設(shè)年代等分布信息，完成整個(gè)城市一般建筑的抗震調(diào)查工作。

圖1 “以點(diǎn)帶片”示例1

圖2 “以點(diǎn)帶片”示例2

圖3 “以點(diǎn)帶片”示例3

2 調(diào)查方法驗(yàn)證

為驗(yàn)證所提出的“以點(diǎn)帶片”技術(shù)路線的可靠性，在第一階段抗震調(diào)查完成以后，我們又任意選擇了已經(jīng)調(diào)查過(guò)的5個(gè)區(qū)域(每個(gè)區(qū)域?yàn)?平方公里)，與第一次調(diào)查不同的人員進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證原來(lái)調(diào)查圖紙上已經(jīng)劃好的“片”，能否用“點(diǎn)”建筑來(lái)代表，如果認(rèn)為不能用原有的“點(diǎn)”建筑來(lái)代表，則增加新的“點(diǎn)”建筑，或?qū)υ包c(diǎn)”建筑進(jìn)行修改，重新劃“片”，最后對(duì)兩次調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，檢查誤差情況。

兩次調(diào)查結(jié)果的部分對(duì)比見(jiàn)表1～表3。表中圖紙編號(hào)為由武漢市1∶2000建筑現(xiàn)狀平面圖分割成的調(diào)查圖紙編號(hào)，表中數(shù)據(jù)是該調(diào)查圖紙范圍內(nèi)各類建筑面積的總和，所占比例是指該類建筑面積占該調(diào)查圖紙中所有建筑總面積的比值。

從以上的對(duì)比結(jié)果可以看出，兩次調(diào)查結(jié)果的偏差不大，也就是說(shuō)，目前我們得到的調(diào)查結(jié)果是有較好可信度的，提出的“以點(diǎn)帶片”的抗震調(diào)查技術(shù)路線是可行的。

表1 兩次調(diào)查結(jié)果對(duì)比——古田片區(qū)109號(hào) m2

表2 兩次調(diào)查結(jié)果對(duì)比——江漢關(guān)片區(qū)152號(hào) m2

表3 兩次調(diào)查結(jié)果對(duì)比——10平方公里 m2

3 調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)束后，在城市地理信息系統(tǒng)中把所有“點(diǎn)”建筑的位置標(biāo)出，并將調(diào)查的主要信息如用途、建設(shè)年代、結(jié)構(gòu)形式、層數(shù)、面積和場(chǎng)地土等分別賦予各“點(diǎn)”建筑，然后再將畫(huà)“片”結(jié)果輸入系統(tǒng)。如此以后，就可由系統(tǒng)進(jìn)行各種要求的統(tǒng)計(jì)，如：可統(tǒng)計(jì)各抗震分區(qū)中一般建筑的情況，也可分別統(tǒng)計(jì)漢口、漢陽(yáng)、武昌三大片區(qū)的情況，甚至整個(gè)城區(qū)一般建筑的情況都可由系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)得到。表4給出的是武漢市城區(qū)一般建筑按建設(shè)年代的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，表5給出的是武漢市城區(qū)一般建筑按結(jié)構(gòu)形式的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表4 武漢市城區(qū)一般建筑按建設(shè)年代的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表4可知，武漢市的一般建筑從建設(shè)年代上看，尚存有不少1960年以前的房屋，總建筑面積達(dá)900萬(wàn)平方米，這些房屋的使用年限已經(jīng)超過(guò)50年的使用期，是城市抗震防災(zāi)需要重點(diǎn)關(guān)注的房屋。同時(shí)武漢市在89抗震規(guī)范實(shí)施以前建造的大部分房屋是沒(méi)有做抗震設(shè)防的，表中數(shù)據(jù)顯示，這一部分房屋面積占到總建筑面積的1/3，也是城市抗震防災(zāi)需要關(guān)注的房屋。當(dāng)然，武漢市大部分房屋是在89抗震規(guī)范實(shí)施后建造的占62.44%，是具備相當(dāng)?shù)目拐鹉芰Φ摹?/p>

從表5數(shù)據(jù)可以看出，武漢市房屋的最主要結(jié)構(gòu)形式是砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)，兩者相加占到了總建筑面積的83.95%，說(shuō)明武漢市的房屋還是以多層建筑為主，而剪力墻結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)占總建筑面積的13.4%，說(shuō)明武漢市的高層建筑已經(jīng)有相當(dāng)多的數(shù)量。

表5 武漢市城區(qū)一般建筑按結(jié)構(gòu)形式的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)城區(qū)一般建筑抗震性能調(diào)查提出的“以點(diǎn)帶片”方法，對(duì)于建筑構(gòu)成復(fù)雜的城市是切實(shí)可行的，若結(jié)合城市地理信息系統(tǒng)可獲得可信度較高的城區(qū)建筑整體信息，該思路可為其它城市所借鑒。

[1]GB 50011-2008，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50223-2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì).武漢市抗震防災(zāi)規(guī)劃綱要(2008～2020年)[Z].武漢：武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，2009

[4]喬亞玲，閆維明．建筑結(jié)構(gòu)震害預(yù)測(cè)方法研究評(píng)述[J]．工業(yè)建筑, 2005,35(6):1-5.