張巖壽， 魏 強(qiáng)， 劉燕茹， 王湘安

（天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司，天津 300073）

自2021 年9 月1 日起執(zhí)行的《建筑工程抗震管理?xiàng)l例》（以下簡(jiǎn)稱“條例”），解決了我國(guó)建筑工程抗震防災(zāi)面臨的一些問(wèn)題，如執(zhí)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)格，老舊建設(shè)工程、農(nóng)村建設(shè)工程應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)能力不足、抗震設(shè)防及鑒定加固等相關(guān)責(zé)任劃分不完善等。條例第十六條規(guī)定，高烈度區(qū)或地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)的學(xué)校、幼兒園、醫(yī)院、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、兒童福利機(jī)構(gòu)、應(yīng)急指揮中心、應(yīng)急避難場(chǎng)所、廣播電視八類建筑均應(yīng)采用減隔震技術(shù)且保證發(fā)生本區(qū)域設(shè)防地震時(shí)能夠滿足正常使用要求；此條文較以往建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論有巨大變化，本文以實(shí)際的幾個(gè)工程項(xiàng)目為例，分析當(dāng)下不同地區(qū)對(duì)于《建筑工程抗震管理?xiàng)l例》第十六條的執(zhí)行情況，總結(jié)實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題并最終給出相應(yīng)的對(duì)策和建議。

1 第十六條帶來(lái)的變化

1.1 大學(xué)類建筑

條例出臺(tái)前，如工程建設(shè)所在省市無(wú)特殊要求，大學(xué)類建筑為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類[1]，允許按照本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用。但條例第十六條明確規(guī)定，學(xué)校類建筑應(yīng)當(dāng)按照不低于重點(diǎn)設(shè)防類的要求采取抗震設(shè)防措施，此處未明確學(xué)校類建筑是否應(yīng)當(dāng)包含大學(xué)類建筑。

1.2 地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)的劃分

地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)是指對(duì)我國(guó)人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，十年左右（或更長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)）可能發(fā)生6 級(jí)以上破壞性地震，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)視和采取防御措施的，經(jīng)國(guó)務(wù)院或省級(jí)人民政府批準(zhǔn)的確定性地區(qū)。但未明確地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)都包括哪些地區(qū)。

1.3 八類建筑采用減隔震技術(shù)

一直以來(lái)，除云南、新疆、河北唐山等少數(shù)地方出臺(tái)了對(duì)學(xué)校、醫(yī)院、幼兒園等建設(shè)項(xiàng)目強(qiáng)制采用減隔震技術(shù)的政府性文件外，大部分地區(qū)對(duì)于減隔震技術(shù)仍處在推薦應(yīng)用層面。條例的執(zhí)行為減隔震技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇。

1.4 設(shè)防地震下正常使用

關(guān)于設(shè)防地震下正常使用的問(wèn)題，又存在兩個(gè)概念需要確定：首先是建設(shè)項(xiàng)目的地震烈度取值，其次是如何做到建筑工程的正常使用。

1.4.1 地震烈度的確定

條例出臺(tái)之前，全國(guó)很多地方都出臺(tái)了包括學(xué)校、醫(yī)院、幼兒園等項(xiàng)目在內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目提高設(shè)防的政府性文件，如天津市津建設(shè)[2016]256 號(hào)文、唐山市唐震函[2015]18 號(hào)文、《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》、《山東省建設(shè)工程抗震設(shè)防條例》、《四川省建設(shè)工程防御地震災(zāi)害管理辦法》等，這些文件中有的規(guī)定學(xué)校、醫(yī)院類項(xiàng)目提高設(shè)防烈度，有的規(guī)定這類項(xiàng)目?jī)H提高抗震等級(jí)。條例執(zhí)行后，未明確設(shè)防烈度下正常使用的要求是否還需要進(jìn)一步調(diào)高。

1.4.2 正常使用的理解

條例實(shí)施意味著建筑抗震設(shè)防要求正在從保證基本的生命安全，向保證生命和財(cái)產(chǎn)雙安全轉(zhuǎn)變，向目標(biāo)更高的保證功能安全轉(zhuǎn)變；由傳統(tǒng)的“小震不壞、中震可修、大震不倒”，向“小震完好、中震不壞、大震可修、超大震不倒”轉(zhuǎn)變，向基于性能以及韌性的抗震設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變[3]。對(duì)主體結(jié)構(gòu)來(lái)講，中震不壞的標(biāo)準(zhǔn)是做到中震彈性、中震不屈服還是滿足其他控制指標(biāo)沒(méi)有明確。

2 幾個(gè)問(wèn)題的解釋

2.1 大學(xué)類建筑是否屬于條例提到的八類建筑

目前大多數(shù)專家學(xué)者認(rèn)為，大學(xué)類建筑屬于條例里提到的八類建筑，其原因是大學(xué)生雖有正常的行為能力，但在大震下也難以逃生，并且大學(xué)也屬于人員密集場(chǎng)所，教學(xué)用房、學(xué)生宿舍及食堂等建筑的倒塌會(huì)造成嚴(yán)重的人員及財(cái)產(chǎn)損失。

2.2 地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)的確定

一直以來(lái)，地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)的具體信息屬涉密內(nèi)容，除河北、黑龍江等少數(shù)地方公布了本地區(qū)內(nèi)的具體地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)分布，其余省市均未予公開，這也給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的工作帶來(lái)了很大障礙。

從大概的分布來(lái)看，環(huán)渤海的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和城市，長(zhǎng)三角、珠三角、大西南都屬于地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，另外所有的省會(huì)城市（首府）和直轄市都是重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)，具體執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)與項(xiàng)目所在地的地震局等管理部門溝通，避免出現(xiàn)誤判。另外還應(yīng)注意，地理上的歸屬關(guān)系與行政管轄權(quán)的區(qū)別。

2.3 八類建筑地震設(shè)防烈度的確定

條例執(zhí)行前，我國(guó)一直執(zhí)行的是抗震設(shè)防“三水準(zhǔn)、兩階段”設(shè)計(jì)[2]，大多數(shù)結(jié)構(gòu)（規(guī)則結(jié)構(gòu)或一般不規(guī)則結(jié)構(gòu)）以多遇地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)并通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)滿足罕遇地震的設(shè)防要求。提高重點(diǎn)設(shè)防類建筑的抗震措施[1]，本意也是通過(guò)提高關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)安全性的目標(biāo)，各地區(qū)以此為基礎(chǔ)出臺(tái)的學(xué)校、醫(yī)院建筑提高設(shè)防烈度的文件也是這個(gè)目的。故在實(shí)際的執(zhí)行過(guò)程中，“設(shè)防烈度下正常使用”可以認(rèn)為此處的設(shè)防烈度為工程所在地區(qū)的基本烈度。

2.4“正常使用”的理解

條例中“保證發(fā)生本區(qū)域設(shè)防地震時(shí)能夠滿足正常使用要求”應(yīng)當(dāng)理解為三保護(hù)，即保護(hù)主體結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及設(shè)備基礎(chǔ)，不僅僅保證生命安全，還要保證發(fā)生地震時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的功能不能中斷。下面分別從主體結(jié)構(gòu)要求和保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設(shè)備的角度進(jìn)行論述。

2.4.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

設(shè)防地震的地震力相當(dāng)于多遇地震的2.85 倍，如果從多遇地震彈性設(shè)計(jì)直接過(guò)渡到設(shè)防地震彈性設(shè)計(jì)，對(duì)造價(jià)的影響是巨大的；因此，必須考慮實(shí)際情況選擇結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震下的合理性能目標(biāo)。

目前主流的思想是按照中震不屈服的要求設(shè)計(jì)；框架梁、連梁等耗能構(gòu)件的抗彎承載力進(jìn)行放大，按照材料的最小極限強(qiáng)度值進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證“強(qiáng)柱弱梁”的實(shí)現(xiàn)，兼顧安全性與經(jīng)濟(jì)性。在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)與當(dāng)?shù)氐膱D審專家進(jìn)行溝通確定。

2.4.2 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設(shè)備的保護(hù)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)造價(jià)平均占建筑總造價(jià)的60%～70%，大型現(xiàn)代化醫(yī)院等建筑內(nèi)的非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)造價(jià)占建筑總造價(jià)的比例可達(dá)90%以上。樓面絕對(duì)加速度是引起重要設(shè)備、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷的關(guān)鍵地震響應(yīng)指標(biāo)[3]，Pan等[4]調(diào)查結(jié)果表明，當(dāng)樓面絕對(duì)加速度超過(guò)3 m/s2時(shí)，大多數(shù)重要設(shè)備會(huì)面臨著傾倒損壞的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在震后可能發(fā)生損壞，失去應(yīng)急救災(zāi)能力。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑功能及建筑內(nèi)設(shè)備的不同，來(lái)分別確定建筑樓面加速度限值。

3 工程案例

3.1 案例1

河北省某新建中學(xué)基本設(shè)防烈度為7 度（0.1g），屬地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)間為2021 年12 月—2022 年2 月。經(jīng)與當(dāng)?shù)貓D審專家溝通，采用消能減震技術(shù)并按照中震彈性設(shè)計(jì)，計(jì)算時(shí)直接修改地震影響系數(shù)最大值，由0.08 修改為0.23，以此進(jìn)行承載力計(jì)算，結(jié)構(gòu)位移滿足規(guī)范要求[2]。

此設(shè)計(jì)相當(dāng)于常規(guī)建筑的地震力直接從7 度（0.1g）提高到略小于8 度（0.3g）的水平，造價(jià)大幅提高，是不可取的。

3.2 案例2

山東省某新建醫(yī)院建筑，基本設(shè)防烈度為8 度（0.2g），屬高烈度地區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)間為2021 年12 月—2022 年2 月。根據(jù)《山東省建設(shè)工程抗震設(shè)防條例》的要求，本工程需要提高0.05g 進(jìn)行小震彈性設(shè)計(jì)。經(jīng)與當(dāng)?shù)貓D審專家溝通，采用消能減震技術(shù)，以設(shè)防烈度為8 度（0.3g）的小震彈性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，輔之以中震（0.2g）下的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)[5]，見表1。

表1 案例2主樓及裙房構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

本工程的設(shè)計(jì)兼顧了結(jié)構(gòu)安全性及經(jīng)濟(jì)性，取得了較好的設(shè)計(jì)成果，但最大的問(wèn)題是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及設(shè)備的保護(hù)，這也是高烈度區(qū)未采用隔震技術(shù)的建筑的通病。

3.3 案例3

天津市某新建幼兒園建筑，基本設(shè)防烈度為8 度（0.2g），屬高烈度地區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)間為2021 年11 月—2021年12月。按照天津市津建設(shè)[2016]256號(hào)文的要求，本工程需要提高0.05g 進(jìn)行小震彈性設(shè)計(jì)，具體彈性位移計(jì)算和承載力設(shè)計(jì)按照不同情況進(jìn)行考慮。經(jīng)與當(dāng)?shù)貓D審專家溝通，采用消能減震技術(shù)，以小震彈性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，輔之以中震（0.2g）下的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，見表2。

表2 案例3主樓及裙房構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

3.4 案例4

河北省某地新建醫(yī)院建筑為3 棟住院樓，采用鋼框架+黏滯阻尼器結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為8 度（0.2g）。采用中震不屈服設(shè)計(jì)，中震下采用彈塑性時(shí)程分析，加速度峰值2.0 m/s2，經(jīng)計(jì)算最大樓層加速度為2.3 m/s2，可以保證建筑在設(shè)防地震下的正常使用要求。

3.5 案例5

北京市某大學(xué)建筑采用鋼框架+黏滯阻尼器結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為8 度（0.2g）。經(jīng)與當(dāng)?shù)貓D審單位溝通，采用消能減震技術(shù)的前提下，可不再考慮其他中震性能目標(biāo)，但設(shè)計(jì)單位考慮到項(xiàng)目的重要性，仍然按照一定的中震性能目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震下的安全。

3.6 案例6

河南省某大學(xué)宿舍采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7 度（0.15g）。經(jīng)與當(dāng)?shù)貓D審單位溝通，考慮項(xiàng)目實(shí)際情況，采用隔震技術(shù)，按照GB/T 51408—2021《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算最大樓層加速度為0.7 m/s2，可以保證建筑在設(shè)防地震下的正常使用要求。

4 對(duì)策及建議

1）對(duì)于適用于條例的八類建筑，首先確定應(yīng)使用隔震或消能減震技術(shù)。

2）對(duì)于采用消能減震技術(shù)的建筑，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以采用小震彈性設(shè)計(jì)+中震性能目標(biāo)的要求，也可以采用中震不屈服或更高性能目標(biāo)，此方法更適合于低烈度的地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)建筑，尤其是除醫(yī)院以外的建筑。

3）對(duì)于高烈度的醫(yī)院，多層建筑建議采用隔震技術(shù)，以控制最大樓層加速度；高層建筑，則可嘗試鋼框架+黏滯阻尼器的結(jié)構(gòu)形式。