蔣利學(xué)　朱　雷　李向民

(1.上海市建筑科學(xué)研究院, 上海 200032; 2.上海市工程結(jié)構(gòu)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200032)

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既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本問(wèn)題和策略探討

蔣利學(xué)1,2,*朱雷1,2李向民1,2

(1.上海市建筑科學(xué)研究院, 上海 200032; 2.上海市工程結(jié)構(gòu)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200032)

摘要對(duì)既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本問(wèn)題和策略進(jìn)行探討。從我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基本要求出發(fā),提出了既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本原則,分析了既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定應(yīng)解決的幾個(gè)突出問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題,提出安全水準(zhǔn)多元化、使用年限目標(biāo)化、管理措施具體化、檢測(cè)評(píng)定精細(xì)化、抗震鑒定性能化等五個(gè)方面的策略。

關(guān)鍵詞既有結(jié)構(gòu), 可靠性評(píng)定, 整體穩(wěn)固性, 性能化評(píng)定, 策略

Discuss on the Basic Problems and Strategies for the ReliabilityAssessment of Existing Structures

JIANG Lixue1,2,*ZHU Lei1,2LI Xiangmin1,2

(1.Shanghai Research Institute of Building Sciences, Shanghai 200032, China;

2.Shanghai Key Laboratory of New Technology Research on Engineering Structure, Shanghai 200032, China)

AbstractThe basic problems and strategies for the reliability assessment of existing structures were discussed in the paper. Based on the basic requirements of the Chinese unified standard for structural design, the principles for the reliability assessment of existing structures were put forward. The main problems for the reliability assessment of existing structures were analyzed. Five strategies were proposed to solve these problems, such as diversified safety standards, targeted service life, specific management measures, refined inspection and assessment, and performance-based seismic appraisal.

Keywordsexisting structure, reliability assessment, overall stability, performance-based assessment, strategy

1引言

工程結(jié)構(gòu)的可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的能力。對(duì)擬建結(jié)構(gòu)而言,“規(guī)定的時(shí)間”指設(shè)計(jì)使用年限,“規(guī)定的條件”包括正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù),“預(yù)定功能”一般用承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)來(lái)度量。從這個(gè)定義可以看出,結(jié)構(gòu)可靠性包含安全性、適用性(正常使用性)和耐久性三個(gè)方面的要求。應(yīng)該特別指出的是,按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]的規(guī)定,安全性不僅指正常使用條件下的安全性即“使用安全性”,還應(yīng)包括發(fā)生火災(zāi)、爆炸、撞擊或人為錯(cuò)誤等偶然事件時(shí),結(jié)構(gòu)整體能保持穩(wěn)固且不出現(xiàn)與起因不相稱的破壞后果(連續(xù)倒塌等)的能力,即“整體穩(wěn)固性”(或稱整體牢固性、結(jié)構(gòu)魯棒性),在抗震設(shè)防區(qū),還包括“抗震安全性”?？梢?jiàn),結(jié)構(gòu)的可靠性可細(xì)分為使用安全性、適用性、耐久性、整體穩(wěn)固性、抗震安全性等五個(gè)方面的具體要求。

以往我國(guó)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)整體穩(wěn)固性未提出要求。2001年美國(guó)紐約“9.11”事件發(fā)生的同一年,我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068—2001)[2]首次提出整體穩(wěn)固性的要求,但僅指“在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí),結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)固性”。表面理解即設(shè)計(jì)事先有規(guī)定時(shí),應(yīng)考慮設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然作用下的整體穩(wěn)固性問(wèn)題;若設(shè)計(jì)事先未規(guī)定,則可不考慮整體穩(wěn)固性問(wèn)題。而2000年左右各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范幾乎均未規(guī)定偶然作用下的整體穩(wěn)固性設(shè)計(jì)要求,因此真正考慮整體穩(wěn)固性設(shè)計(jì)的可能僅為個(gè)別特別重要的建筑?！豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]對(duì)所有結(jié)構(gòu)提出了整體穩(wěn)固性的要求,當(dāng)然具體措施上有區(qū)別:對(duì)重要的結(jié)構(gòu),應(yīng)采取必要的措施,防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌;對(duì)一般的結(jié)構(gòu),宜采取適當(dāng)?shù)拇胧?防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。即對(duì)一般結(jié)構(gòu),只需進(jìn)行整體穩(wěn)固性的概念設(shè)計(jì),同時(shí)提出管理措施的要求。新一代的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范尚在陸續(xù)制訂過(guò)程中,從新頒布的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)[3]和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50003—2011)[4]來(lái)看,有些內(nèi)容確實(shí)體現(xiàn)了整體穩(wěn)固性設(shè)計(jì)的要求。

隨著時(shí)代的進(jìn)步和以人為本理念的深入人心,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的可靠性提出越來(lái)越高、越來(lái)越全面的要求是必然的趨勢(shì),耐久性、整體穩(wěn)固性等新要求的提出是近幾十年來(lái)結(jié)構(gòu)可靠性要求提高的主要體現(xiàn)。但我國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)[5-6]對(duì)既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的要求主要體現(xiàn)在使用安全性和適用性方面,抗震安全性評(píng)定由專門的抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[7]作出規(guī)定。由于既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定與擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大不同,雖然在使用安全性、適用性、抗震安全性評(píng)定方面有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作指導(dǎo),但仍存在不少問(wèn)題。而隨著統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耐久性、整體穩(wěn)固性等新要求的提出,既有結(jié)構(gòu)評(píng)定的問(wèn)題更加突出。本文對(duì)既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本問(wèn)題進(jìn)行探討:首先從我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基本要求出發(fā),提出了既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本原則,然后分析了既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定應(yīng)解決的幾個(gè)突出問(wèn)題,最后提出解決這些問(wèn)題的策略。

2既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本原則

既有結(jié)構(gòu)的合理利用符合可持續(xù)發(fā)展的要求。但是既有結(jié)構(gòu)評(píng)定與擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大不同,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]的相關(guān)規(guī)定,既有結(jié)構(gòu)評(píng)定時(shí)應(yīng)遵守三大原則:

(1) “最小結(jié)構(gòu)處理”原則。相對(duì)于擬建結(jié)構(gòu)而言,要提高相同程度的安全度,既有結(jié)構(gòu)加固付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)要大得多。不僅如此,加固必然影響正常使用功能,產(chǎn)生垃圾、粉塵、噪聲等不利環(huán)境影響。因此,《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)規(guī)定,既有結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)性能的前提下,盡量減少工程處置工作量。這也就是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-既有結(jié)構(gòu)的評(píng)定》(ISO13822:2003)[8]提出的“最小結(jié)構(gòu)處理”原則。

(2) 根據(jù)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求為依據(jù)的原則。這是國(guó)際上對(duì)既有結(jié)構(gòu)評(píng)定通行的原則,因?yàn)槿粢圆煌瑲v史標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),則標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法統(tǒng)一,必然出現(xiàn)大量矛盾或謬誤,也無(wú)法體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步和時(shí)代要求提高的特點(diǎn)。但是既有結(jié)構(gòu)評(píng)定不是照搬設(shè)計(jì)規(guī)范的全部規(guī)定,因?yàn)榧扔薪ㄖ谠u(píng)定時(shí)是已經(jīng)存在的客觀實(shí)體,荷載作用及其歷史、截面尺寸、材料性能等大量信息可以通過(guò)檢查檢測(cè)獲得,其荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)性能的不確定性降低,還可通過(guò)限制荷載、加強(qiáng)檢查維護(hù)等措施降低安全風(fēng)險(xiǎn)。既有結(jié)構(gòu)評(píng)定要考慮上述特點(diǎn),對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際狀況(不是原設(shè)計(jì)預(yù)期狀況)進(jìn)行評(píng)定,這是實(shí)現(xiàn)“最小結(jié)構(gòu)處理”原則的具體措施。

(3) 各項(xiàng)性能分開(kāi)評(píng)定和可選擇的原則?！豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)規(guī)定,既有結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定可分為安全性評(píng)定、適用性評(píng)定和耐久性評(píng)定,必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行抗災(zāi)害能力評(píng)定。顯然,這里的安全性是指使用安全性,抗災(zāi)害能力評(píng)定包括抗震安全性評(píng)定和抗火災(zāi)、爆炸、撞擊等偶然作用的整體穩(wěn)固性(即抗連續(xù)倒塌能力)評(píng)定。把使用安全性、適用性、耐久性、抗震安全性、整體穩(wěn)固性等分開(kāi)可避免概念的混淆,避免引發(fā)不必要的矛盾,同時(shí)便于業(yè)主根據(jù)問(wèn)題的輕重緩急適時(shí)采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧1]。既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定時(shí),業(yè)主可根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況提出進(jìn)行某項(xiàng)性能的評(píng)定,也可進(jìn)行全部性能的評(píng)定。一般情況下,使用安全性是第一位的,必須評(píng)定,而其他性能可根據(jù)需要評(píng)定,如某既有結(jié)構(gòu)已使用50余年,預(yù)期繼續(xù)使用3～5年后即將拆除重建,則可以不評(píng)定適用性、耐久性、抗震安全性和整體穩(wěn)固性。這是處理既有結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的差距、實(shí)現(xiàn)“最小結(jié)構(gòu)處理”原則的現(xiàn)實(shí)途徑。結(jié)構(gòu)評(píng)定工程師應(yīng)將選擇性評(píng)定的結(jié)構(gòu)性能未完全達(dá)到現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求及其風(fēng)險(xiǎn)明確告知業(yè)主,并幫助業(yè)主找到一個(gè)業(yè)主預(yù)期、經(jīng)濟(jì)投入、現(xiàn)實(shí)障礙與安全風(fēng)險(xiǎn)之間的平衡點(diǎn)。

3既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定應(yīng)解決的幾個(gè)突出問(wèn)題

作者的研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明,目前既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定中迫切需要解決的突出問(wèn)題主要有以下五個(gè)方面:

(1) 近二代設(shè)計(jì)規(guī)范安全性要求提升幅度大,老舊建筑安全水準(zhǔn)低。

我國(guó)的89系列規(guī)范首次采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,是設(shè)計(jì)理論和方法上具有革命性的一代規(guī)范,而且經(jīng)大量工程實(shí)踐特別是汶川地震檢驗(yàn),被普遍認(rèn)為是能確保預(yù)期安全性能的一代規(guī)范。89系列規(guī)范的目標(biāo)可靠度采用校準(zhǔn)法確定,即對(duì)74系列規(guī)范確定的各類構(gòu)件實(shí)際可靠度進(jìn)行校準(zhǔn)后確定,除了經(jīng)校準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)原砌體偏心受壓構(gòu)件、混凝土受剪構(gòu)件等實(shí)際可靠度明顯偏低,而混凝土大偏壓構(gòu)件實(shí)際可靠度明顯偏高,因此對(duì)這些構(gòu)件的目標(biāo)可靠度作了調(diào)整外,其余構(gòu)件的目標(biāo)可靠度基本保持原有水準(zhǔn)。分析發(fā)現(xiàn),89系列規(guī)范確定的各類構(gòu)件的目標(biāo)可靠度與我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]和《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068—2001)[2]基本一致,即延性破壞構(gòu)件的目標(biāo)可靠度為3.2,脆性破壞構(gòu)件的目標(biāo)可靠度為3.7[9]。1999年,陳肇元院士[10]提出應(yīng)大幅度提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度的觀點(diǎn),引起了廣大學(xué)者、技術(shù)專家和管理部門的高度關(guān)注,后經(jīng)多次討論,多數(shù)專家認(rèn)為按89系列規(guī)范正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的建筑結(jié)構(gòu)的安全性是有保證的,而我國(guó)的多數(shù)安全事故是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、嚴(yán)重施工質(zhì)量缺陷或使用不當(dāng)造成的?？紤]到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平和保持規(guī)范的連續(xù)性,不必大幅度提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水準(zhǔn)。最后,2000系列設(shè)計(jì)規(guī)范采用了可靠度“適當(dāng)提高”的處理方式,在當(dāng)時(shí)新修訂的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068—2001)[1]中,取消了原版GBJ 68—84標(biāo)準(zhǔn)中“各類材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的可靠指標(biāo)可對(duì)規(guī)定值作不超過(guò)±0.25幅度的調(diào)整”的規(guī)定。經(jīng)有關(guān)學(xué)者[11-14]和作者檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這一代的設(shè)計(jì)規(guī)范的目標(biāo)可靠度指標(biāo)總體上提高了0.5左右,相當(dāng)于安全系數(shù)提高了1.1倍左右,實(shí)際上是一個(gè)不小的提高。2000系列設(shè)計(jì)規(guī)范除了目標(biāo)可靠度普遍提高外,隨著商品混凝土和新型墻體材料的大量應(yīng)用,工程結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題十分突出,因此規(guī)范為防治工程裂縫問(wèn)題,在混凝土結(jié)構(gòu)配筋率、砌體結(jié)構(gòu)圈梁設(shè)置等構(gòu)造方面提出了更嚴(yán)格的要求;結(jié)構(gòu)全壽命周期理念得到普遍認(rèn)可,對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)有了更明確的要求;另外,在抗震設(shè)計(jì)方面,結(jié)構(gòu)規(guī)則性有了較多定量分析和判斷的依據(jù),對(duì)結(jié)構(gòu)整體性提出了更高要求。2010系列設(shè)計(jì)規(guī)范,目標(biāo)可靠度基本維持在與2000系列規(guī)范相同的水準(zhǔn),其安全性提升主要通過(guò)主導(dǎo)材料的高強(qiáng)化、提高最低材料強(qiáng)度的要求來(lái)實(shí)現(xiàn)[3];另外二個(gè)重要變化是明確列入抗震性能設(shè)計(jì)的內(nèi)容[15][16],以及對(duì)整體穩(wěn)固性設(shè)計(jì)提出了明確的要求[1]。

從上述分析可以看出,我國(guó)的近幾代設(shè)計(jì)規(guī)范修訂在可靠度方面基本保持了連續(xù)性,同時(shí)在概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)規(guī)則性設(shè)計(jì)、抗震性能設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)固性概念設(shè)計(jì)等方面體現(xiàn)了技術(shù)先進(jìn)性,對(duì)擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言是完全合理的。但對(duì)既有結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定和加固改造設(shè)計(jì)而言,要實(shí)現(xiàn)近二代設(shè)計(jì)規(guī)范的新要求具有明顯的技術(shù)挑戰(zhàn)性,經(jīng)濟(jì)代價(jià)也可能無(wú)法接受。如有一幢鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋按照89規(guī)范設(shè)計(jì),多數(shù)構(gòu)件按89規(guī)范設(shè)計(jì)的R/γ0S=1.0,目前使用正常,但按照現(xiàn)行的2010規(guī)范計(jì)算,則多數(shù)構(gòu)件的R/γ0S可能不足0.9,按《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(50292—1999)[5]可能評(píng)定為d級(jí)構(gòu)件,即“安全性極不符合要求,已嚴(yán)重影響承載能力,必須及時(shí)或立即采取措施”。這個(gè)結(jié)論顯然不符合實(shí)際情況,也不符合上述對(duì)89系列規(guī)范能保證結(jié)構(gòu)安全的經(jīng)驗(yàn)判斷。這是既有結(jié)構(gòu)評(píng)定時(shí)經(jīng)常面臨的現(xiàn)實(shí)、突出問(wèn)題。

(2) 耐久性問(wèn)題突出但評(píng)估難度大,評(píng)估使用年限不明確。

所有建筑材料均存在老化或性能劣化的問(wèn)題,從而影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用和承載能力,這就是結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]和《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068—2001)[2]明確指出,所謂足夠的耐久性,系指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中,在預(yù)定時(shí)間內(nèi),其材料性能的劣化不致導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可接受的失效概率;從工程概念上講,足夠的耐久性能就是指在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。

結(jié)構(gòu)的可靠性均對(duì)應(yīng)于“規(guī)定的時(shí)間”,對(duì)擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言,這個(gè)“規(guī)定的時(shí)間”是指設(shè)計(jì)使用年限?！豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]規(guī)定的可靠指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的失效概率,是指設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的可靠指標(biāo)和總的失效概率。對(duì)非臨時(shí)性的一般結(jié)構(gòu)而言,因?yàn)槟途眯允紫扔绊懙氖墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用,若結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生超過(guò)正常使用極限狀態(tài)的耐久性損傷,應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行維護(hù)修繕,所以一般不致出現(xiàn)耐久性損傷嚴(yán)重到影響承載能力的狀況。故作者認(rèn)為,《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]規(guī)定明確指出“耐久性屬于正常使用極限狀態(tài)的范疇,不屬于承載能力極限狀態(tài)范疇”是從這個(gè)角度講的。但是,從全壽命周期理念理解這個(gè)問(wèn)題,如果一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就定位為臨時(shí)性結(jié)構(gòu),或者一般結(jié)構(gòu)在其生命后期,若3～5年后即將拆除,這時(shí)人們可以不再關(guān)注結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用問(wèn)題,只要其不發(fā)生影響安全的嚴(yán)重問(wèn)題即可,即人們可以接受耐久性損傷超越正常使用極限狀態(tài)、但尚不達(dá)到承載能力極限狀態(tài)的狀況。這時(shí),耐久性可能轉(zhuǎn)化為承載能力極限狀態(tài)范疇的問(wèn)題。所以從全壽命周期角度講,耐久性首先是一個(gè)正常使用極限狀態(tài)范疇的問(wèn)題,但在結(jié)構(gòu)生命后期,當(dāng)人們對(duì)該結(jié)構(gòu)的適用性要求降低、可以接受耐久性損傷超越正常使用極限狀態(tài)時(shí),耐久性也可能成為一個(gè)承載能力極限狀態(tài)范疇的問(wèn)題。

與擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng),既有結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定也必須對(duì)應(yīng)于一個(gè)“規(guī)定的時(shí)間”,這個(gè)規(guī)定的時(shí)間就是評(píng)估使用年限。即評(píng)定既有結(jié)構(gòu)的可靠性時(shí),評(píng)定的是評(píng)估使用年限內(nèi)的可靠性(對(duì)應(yīng)于一定的可靠指標(biāo)和失效概率),不確定評(píng)估使用年限的可靠性評(píng)定是不知所云、失去意義的。研究發(fā)現(xiàn),一般建筑材料的耐久性損傷發(fā)展的速率均有先慢后快的規(guī)律,所以一般新建結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題尚不突出,而很多既有結(jié)構(gòu)評(píng)定時(shí)耐久性問(wèn)題則十分突出,處理也十分棘手。但我國(guó)對(duì)一般建筑結(jié)構(gòu)的耐久性研究是從20世紀(jì)90年代才逐漸被重視和熱門起來(lái)的,至2000系列設(shè)計(jì)規(guī)范才正式列入耐久性的內(nèi)容。由于影響結(jié)構(gòu)材料性能劣化的因素十分復(fù)雜,材料耐久性問(wèn)題多屬于物理、化學(xué)甚至生物學(xué)的范疇,其發(fā)生機(jī)理和損傷發(fā)展規(guī)律的不確定性很大,遠(yuǎn)大于一般結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題所屬的力學(xué)范疇,因此一般建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)或評(píng)定只能采用經(jīng)驗(yàn)性的定性方法解決[1]。但由于缺少成熟的技術(shù)或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo),目前工程實(shí)踐中的結(jié)構(gòu)可靠性或安全性評(píng)定很少確定評(píng)估使用年限,理論與實(shí)踐的矛盾十分突出。

(3) 處理結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造缺陷代價(jià)大,整體穩(wěn)固性問(wèn)題難解決。

一般而言,無(wú)論對(duì)于擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是既有結(jié)構(gòu)評(píng)定,結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件布置、確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全和結(jié)構(gòu)整體性的基本連接構(gòu)造比結(jié)構(gòu)計(jì)算更加重要。但另一方面,處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力不足的方法較成熟,而處理結(jié)構(gòu)體系及基本連接構(gòu)造缺陷十分棘手,成熟方法較少,經(jīng)驗(yàn)成分多。根據(jù)筆者對(duì)工程實(shí)踐的觀察,在這個(gè)重要理念的確立和應(yīng)用方面,既有結(jié)構(gòu)評(píng)定明顯弱于擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),非抗震安全性評(píng)定明顯弱于抗震安全性評(píng)定。按照基于結(jié)構(gòu)良好狀態(tài)的評(píng)定方法,對(duì)于不改變荷載作用或使用環(huán)境的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,可以根據(jù)其良好使用狀態(tài),不必懷疑其安全性不足[1],對(duì)一些細(xì)部的構(gòu)造特別是僅影響正常使用極限狀態(tài)的細(xì)部構(gòu)造更加可以予以放松。但2010系列設(shè)計(jì)規(guī)范提出了整體穩(wěn)固性設(shè)計(jì)的要求,由于這個(gè)理念剛剛建立,尚缺少定量設(shè)計(jì)的具體方法,對(duì)多數(shù)結(jié)構(gòu)而言只要進(jìn)行一定的整體穩(wěn)固性概念設(shè)計(jì)即可。比如砌體結(jié)構(gòu)增設(shè)圈梁、縱橫墻連接部位增設(shè)拉結(jié)鋼筋或焊接鋼筋網(wǎng)片、混凝土結(jié)構(gòu)采用超靜定結(jié)構(gòu)、采用現(xiàn)澆樓蓋增加多條傳力途徑、梁柱內(nèi)設(shè)置通長(zhǎng)鋼筋、加強(qiáng)預(yù)制樓板及其與支承構(gòu)件的整體性連接等措施均對(duì)增強(qiáng)一般結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性有重要作用。但對(duì)既有結(jié)構(gòu)而言,對(duì)不符合上述要求的結(jié)構(gòu)采取加固措施十分困難且代價(jià)巨大,而且有些措施如后加圈梁等即使能夠?qū)嵤?其在抗連續(xù)倒塌方面所起的作用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上結(jié)構(gòu)原有的措施。由于多數(shù)結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)只能采用概念設(shè)計(jì)的方法,工程師只知道有這個(gè)措施肯定比沒(méi)有這個(gè)措施好,無(wú)法采用定量的、性能化設(shè)計(jì)的方法,而采用其他措施來(lái)彌補(bǔ),但對(duì)既有結(jié)構(gòu)又很難采取這個(gè)措施。因此,對(duì)既有結(jié)構(gòu)而言,如何解決結(jié)構(gòu)體系和重要構(gòu)造缺陷,特別是整體穩(wěn)固性缺陷,矛盾更加突出。

(4) “查”與“算”的方法評(píng)定結(jié)果差異大,甚至相互矛盾,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方法似然性檢驗(yàn)結(jié)果不理想。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-既有結(jié)構(gòu)的評(píng)定》(ISO13822:2003)[8]、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]、《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50292—1999)[5]和《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50144—2008)[6],既有結(jié)構(gòu)的評(píng)定一般有“查”、“算”、“驗(yàn)”三種方法。所謂“查”的方法主要是指基于結(jié)構(gòu)良好狀態(tài)的評(píng)定方法即當(dāng)結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯的影響結(jié)構(gòu)正常使用的變形、裂縫、位移、振動(dòng)等適用性問(wèn)題,且在評(píng)估使用年限內(nèi),結(jié)構(gòu)上的作用和環(huán)境不會(huì)發(fā)生顯著變化時(shí),可評(píng)定其承載力符合要求。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件已經(jīng)發(fā)生明顯變形或損傷,明顯超過(guò)正常使用極限狀態(tài),甚至接近或達(dá)到承載能力極限狀態(tài),則可不通過(guò)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算,直接評(píng)定其承載力不符合要求。這是以“已有實(shí)踐”檢驗(yàn)為主進(jìn)行評(píng)定的方法。所謂“算”的方法,是指參考現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算(驗(yàn)算時(shí)可對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整),以驗(yàn)算結(jié)果評(píng)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性,這是以“現(xiàn)有理論”檢驗(yàn)為主進(jìn)行評(píng)定的方法。所謂“驗(yàn)”的方法,即基于荷載檢驗(yàn)的評(píng)定方法,以荷載檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性,這是以“未來(lái)實(shí)踐”檢驗(yàn)為主進(jìn)行評(píng)定的方法。“驗(yàn)”的方法一般僅在需要增加使用荷載而不具備驗(yàn)算分析條件、對(duì)已有變形或損傷影響結(jié)構(gòu)性能的程度無(wú)法定量評(píng)定等少數(shù)情況下才會(huì)采用,因此常用的就是“查”和“算”兩種方法。

現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題在于,既然很多情況下“查”和“算”兩種方法均可采用,兩者的評(píng)定結(jié)果無(wú)明顯差距時(shí)才不會(huì)發(fā)生方法選擇和結(jié)果評(píng)判方面的困難,但實(shí)際情況往往兩者評(píng)定結(jié)果差異很大甚至相互矛盾,令結(jié)構(gòu)工程師無(wú)所適從。對(duì)這種情況,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-既有結(jié)構(gòu)的評(píng)定》(ISO13822:2003)[8]強(qiáng)調(diào)了對(duì)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行似然性檢驗(yàn)的要求,即應(yīng)對(duì)驗(yàn)算分析結(jié)果和實(shí)際狀況之間的矛盾進(jìn)行審核和解釋,比如分析模型是否過(guò)于保守或粗糙、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算中是否遺漏重要因素、是否存在錯(cuò)誤或不合理、對(duì)結(jié)構(gòu)作用和環(huán)境調(diào)查是否全面和準(zhǔn)確等,并要求評(píng)定結(jié)論應(yīng)經(jīng)得住這種檢驗(yàn)。評(píng)定結(jié)果之間的矛盾不一定都是不合理的。如果評(píng)定結(jié)論之間的矛盾是合理的,并可得到合理解釋,則應(yīng)明確評(píng)定結(jié)論;如結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)已表明結(jié)構(gòu)的安全性或適用性不滿足要求,則無(wú)論結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的結(jié)果如何,均應(yīng)評(píng)定結(jié)構(gòu)的安全性或適用性不足[17]。我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)似然性檢驗(yàn)的要求不明確,而作者的研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方法似然性檢驗(yàn)結(jié)果往往不理想。這是既有結(jié)構(gòu)評(píng)定工作中困惑結(jié)構(gòu)工程師的又一個(gè)突出問(wèn)題。

(5) 抗震設(shè)防水準(zhǔn)與鑒定方法反差大,采用非性能化方法評(píng)定難以合理解決既有結(jié)構(gòu)的抗震安全問(wèn)題。

由于我國(guó)抗震設(shè)防區(qū)范圍大,部分地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高,部分建筑的抗震設(shè)防類別提高,抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的具體要求提高,老舊建筑抗震性能差距大等原因,抗震鑒定(抗震安全性評(píng)定)成為既有結(jié)構(gòu)評(píng)定中一個(gè)十分特殊且需求和困難均較大的問(wèn)題。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023—2009)[7]是指導(dǎo)既有建筑抗震鑒定的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)將既有結(jié)構(gòu)抗震鑒定的設(shè)防水準(zhǔn)分為A、B、C三類,分別對(duì)應(yīng)于評(píng)估使用年限30年、40年和50年,其抗震性能分別與《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023—1995)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11—89)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)[15]相當(dāng)。該標(biāo)準(zhǔn)采用地震作用等超越概率的原則,即近似認(rèn)為在不同評(píng)估使用年限等超越概率的地震作用下,三類建筑均能達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。換句話說(shuō),對(duì)評(píng)估使用年限為50年的既有結(jié)構(gòu),遭遇與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)[15]相同的地震作用時(shí),其破壞程度與新設(shè)計(jì)的建筑相當(dāng);對(duì)評(píng)估使用年限少于50年的既有結(jié)構(gòu),遭遇與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)[15]相同的地震作用時(shí),其破壞程度略大于新設(shè)計(jì)的建筑。作者認(rèn)為,對(duì)抗震設(shè)防目標(biāo)的分類處理是十分實(shí)事求是的,貫徹了“基本一致但有差別”的原則,較好地協(xié)調(diào)了不同時(shí)期建筑抗震設(shè)防水準(zhǔn)問(wèn)題。但是,就實(shí)現(xiàn)上述抗震設(shè)防目標(biāo)的具體鑒定方法而言,該標(biāo)準(zhǔn)提出的方法尚不夠理想。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三類建筑分別采取了與《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023—1995)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11—89)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)[15]基本相同的鑒定方法。對(duì)A類建筑采取二級(jí)鑒定,最終用考慮抗震措施影響的抗震能力指數(shù)評(píng)定綜合抗震能力,作者認(rèn)為,這個(gè)方法貫徹了樸素的性能化抗震鑒定的理念,概念清晰且簡(jiǎn)單實(shí)用,經(jīng)多次地震檢驗(yàn)效果得到保證;對(duì)B類建筑,主要參考《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11—89)進(jìn)行抗震措施鑒定和抗震驗(yàn)算,允許在部分抗震措施不足或超強(qiáng)時(shí)對(duì)抗震承載力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整;對(duì)C類建筑,直接采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2001)[15]進(jìn)行抗震措施鑒定和抗震驗(yàn)算。對(duì)比這三類建筑的評(píng)定方法可見(jiàn),從A類到B類、C類建筑,抗震設(shè)防水準(zhǔn)逐步提高,但所采用方法中性能化鑒定理念的應(yīng)用逐步減少,C類建筑幾乎未見(jiàn)性能化鑒定方法的應(yīng)用。抗震性能設(shè)計(jì)的思想一開(kāi)始是美國(guó)科學(xué)家為了解決既有建筑抗震問(wèn)題而提出的,也只有性能化鑒定方法的應(yīng)用才能合理解決既有建筑的抗震問(wèn)題。由上述分析可見(jiàn),我國(guó)現(xiàn)行抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)既有結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防水準(zhǔn)分類具有合理性,但相應(yīng)的抗震鑒定方法未采用一以貫之的性能化鑒定方法,是目前既有結(jié)構(gòu)抗震鑒定中的一個(gè)突出矛盾。

4既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的基本策略

為解決目前既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定中普遍存在的上述五個(gè)方面的突出問(wèn)題,作者提出安全水準(zhǔn)多元化、使用年限目標(biāo)化、管理措施具體化、檢測(cè)評(píng)定精細(xì)化、抗震鑒定性能化的基本策略,簡(jiǎn)略分析如下。

(1) 安全水準(zhǔn)多元化

一般而言,現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范是擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)執(zhí)行的最低標(biāo)準(zhǔn)要求。但對(duì)既有結(jié)構(gòu)而言,完全按照現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行評(píng)定往往是一個(gè)高不可及的標(biāo)準(zhǔn)。為了貫徹好既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的三個(gè)原則,以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù),在可靠度有保證、失效概率可接受的前提下適當(dāng)降低正常使用條件下的可靠度或安全度水準(zhǔn),設(shè)立多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。相當(dāng)于參考現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范這個(gè)“青年人標(biāo)準(zhǔn)”建立“青年人標(biāo)準(zhǔn)”、“中年人標(biāo)準(zhǔn)”、“老年人標(biāo)準(zhǔn)”等多個(gè)標(biāo)準(zhǔn),這是解決既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定突出矛盾的必須且可行的途徑。這也是《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]有條件允許、《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50292—1999)[5]和《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50144—2008)[6]已采用的方法。目標(biāo)可靠度降低到何種程度,可以采用兩種方法確定:一種是以《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]提出的目標(biāo)可靠度為基本依據(jù),在對(duì)近幾代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范可靠度進(jìn)行校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,以不同評(píng)估使用年限為限制條件來(lái)確定;另一種是采用全壽命周期理念,以年失效概率相等為原則,確定不同評(píng)估使用年限對(duì)應(yīng)的目標(biāo)可靠度。采用兩種方法確定可靠度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)共同的重要參數(shù)是評(píng)估使用年限。因此,既有結(jié)構(gòu)的可靠性(安全性)與耐久性密切相關(guān)。由于解決既有結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性的技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)代價(jià)均很大,可根據(jù)業(yè)主的要求確定是否評(píng)定以及評(píng)定不足后是否采取措施,如不評(píng)定或評(píng)定不足后不采取措施,則降低安全性等級(jí),以此來(lái)制約業(yè)主的選擇。另一方面,對(duì)于耐久性或整體穩(wěn)固性有欠缺的結(jié)構(gòu),應(yīng)采取更嚴(yán)格的檢查維護(hù)和使用管理措施。

(2) 使用年限目標(biāo)化

確定評(píng)估使用年限是既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定不可回避的問(wèn)題,也是確定安全性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)業(yè)主選擇進(jìn)行制約的主要措施,因此是既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定中一件十分重要的工作。我國(guó)現(xiàn)行《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50292—1999)[5]未提出確定評(píng)估使用年限的要求,也幾乎沒(méi)有結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定的內(nèi)容;現(xiàn)行《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50144—2008)[1]提出了確定評(píng)估使用年限的要求,也列入了結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定的一些內(nèi)容?！睹裼媒ㄖ煽啃澡b定標(biāo)準(zhǔn)》(修訂報(bào)批稿)增加了大量結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估的內(nèi)容,但該標(biāo)準(zhǔn)(修訂報(bào)批稿)對(duì)混凝土、砌體和鋼結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)估方法各不相同。作者認(rèn)為,鑒于耐久性評(píng)估的難度很大,精度不高,在現(xiàn)有技術(shù)條件下可主要依靠經(jīng)驗(yàn)確定評(píng)估使用年限:一種是按照已使用年限確定,另一種是按照已發(fā)生的耐久性損傷確定。可參考經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)偏于保守確定評(píng)估使用年限,并以不同的檢查維護(hù)措施來(lái)保證達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

(3) 管理措施具體化。

《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)[1]專門設(shè)立一節(jié)“可靠性管理”,這是確保工程結(jié)構(gòu)可靠性定義中“規(guī)定條件”的具體措施,也是建筑結(jié)構(gòu)全壽命周期管理的具體要求。具體內(nèi)容包括按設(shè)計(jì)用途正常使用,不經(jīng)專業(yè)單位評(píng)定或原設(shè)計(jì)認(rèn)可不得改變用途或改動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件;定期檢查結(jié)構(gòu)狀況,進(jìn)行必要的維護(hù)維修;加強(qiáng)管理,對(duì)可能受到的爆炸、撞擊等偶然作用采取必要的防護(hù)措施等?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)還提出對(duì)構(gòu)件表面的防護(hù)層按規(guī)定進(jìn)行維護(hù)或更換、出現(xiàn)可見(jiàn)的耐久性缺陷時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理等具體要求[3]。對(duì)于既有結(jié)構(gòu)而言,由于安全性水準(zhǔn)可能低于新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),耐久性損傷的不確定性增大,還很可能存在不能徹底解決的整體穩(wěn)固性缺陷,因此安全風(fēng)險(xiǎn)大于新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),在不改變用途、不改動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件、檢查維護(hù)、偶然作用防范等方面的管理措施應(yīng)該比新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有更高的要求,這是保證實(shí)現(xiàn)評(píng)估使用年限內(nèi)既有結(jié)構(gòu)可靠性的關(guān)鍵措施。

(4) 檢測(cè)評(píng)定精細(xì)化。

《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153—2008)規(guī)定,對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算分析時(shí),可利用結(jié)構(gòu)材料的實(shí)測(cè)后期強(qiáng)度,可根據(jù)不同評(píng)估使用年限對(duì)可變荷載進(jìn)行調(diào)整,利用縱筋對(duì)混凝土構(gòu)件抗剪承載力的有利作用以及受壓區(qū)鋼筋對(duì)混凝土梁抗彎承載力的有利作用,甚至可利用實(shí)測(cè)材料性能離散性對(duì)抗力分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整[1]。現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的可靠指標(biāo)均只考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性,考慮了荷載的不確定性但未考慮荷載效應(yīng)計(jì)算模式的不確定性,而作者的研究發(fā)現(xiàn),是否考慮現(xiàn)澆梁板、框架與填充墻[18]、砌體縱橫墻等結(jié)構(gòu)整體效應(yīng)對(duì)荷載效應(yīng)計(jì)算結(jié)果的影響很大,傳統(tǒng)方法推定砌體抗壓強(qiáng)度過(guò)程中有大量的強(qiáng)度損失,實(shí)測(cè)砌體抗壓強(qiáng)度的離散性可能低于規(guī)范隱含值,特殊情況下可用構(gòu)件材料強(qiáng)度實(shí)測(cè)值代替檢測(cè)批強(qiáng)度推定值對(duì)特定構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算分析,結(jié)構(gòu)計(jì)算模式中應(yīng)盡量反映結(jié)構(gòu)損傷的影響,等等。在這些方面進(jìn)行精細(xì)化檢測(cè)評(píng)定,有助于使既有結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算分析結(jié)果客觀反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀況,使結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果似然性檢驗(yàn)的結(jié)果更加趨于理想。

(5) 抗震鑒定性能化。

如前所述,合理解決既有結(jié)構(gòu)抗震安全性問(wèn)題的出路在于性能化抗震鑒定和加固技術(shù)的應(yīng)用?！督ㄖ拐痂b定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023—2008)[7]建立A、B、C三類不同抗震設(shè)防水準(zhǔn)總體上是合適,但具體鑒定方法尚不理想?？刹捎玫卣鹱饔玫瘸礁怕实幕驹瓌t,建立三類水準(zhǔn)地震作用之間的定量換算關(guān)系。在此基礎(chǔ)上對(duì)三類水準(zhǔn)采用基本統(tǒng)一的性能化抗震鑒定方法;對(duì)于多層砌體結(jié)構(gòu),可建立多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震下基本統(tǒng)一的抗震承載力驗(yàn)算方法,建立最不利構(gòu)件與樓層綜合承載力之間的關(guān)系,建立抗震措施與抗震承載力之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系,建立基本完好、輕微損壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞、倒塌等性能目標(biāo)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。最終實(shí)現(xiàn)以罕遇地震下極限承載力驗(yàn)算結(jié)果為主來(lái)評(píng)定結(jié)構(gòu)抗震性能的方法,將結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力轉(zhuǎn)化為多遇地震下最不利構(gòu)件的抗震承載力、材料強(qiáng)度超強(qiáng)、塑性內(nèi)力重分布超強(qiáng)和結(jié)構(gòu)延性超強(qiáng)四個(gè)因素的綜合能力,從而實(shí)現(xiàn)從抗震措施鑒定加抗震驗(yàn)算、缺什么必須補(bǔ)什么的傳統(tǒng)非性能化抗震鑒定技術(shù)向綜合抗震能力驗(yàn)算、缺多少補(bǔ)多少的性能化抗震鑒定技術(shù)的轉(zhuǎn)變,合理解決既有結(jié)構(gòu)的抗震安全性不足問(wèn)題。

5結(jié)語(yǔ)

既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定相對(duì)于擬建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),既有不確定性降低等有利因素,又有經(jīng)濟(jì)性要求更高、制約因素更多等不利因素。隨著時(shí)代的進(jìn)步和以人為本理念的深入人心,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的可靠性提出越來(lái)越高、越來(lái)越全面的要求是必然的趨勢(shì),耐久性、整體穩(wěn)固性等新要求已明確列入我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定帶來(lái)更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文提出安全水準(zhǔn)多元化、使用年限目標(biāo)化、管理措施具體化、檢測(cè)評(píng)定精細(xì)化、抗震鑒定性能化等五個(gè)方面的策略來(lái)解決當(dāng)前既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定中面臨的突出問(wèn)題,具體技術(shù)和措施有待于深入研究和實(shí)踐,并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

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收稿日期：2014-10-22

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