郑士举、蒋利学于2024年3月在《建筑结构》期刊(第54卷,第5期)上发表了题为《美国既有建筑抗震性能评估标准简介及与我国标准的对比》的文章。本研究讨论了美国和中国在既有建筑抗震性能评估方面的标准差异与相似之处,重点介绍了美国ASCE/SEI 41-17标准,并与中国的《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009)进行了详细对比。
本研究的主要科学领域是建筑抗震工程,尤其是既有建筑的抗震性能评估。随着城市化进程的推进,既有建筑的抗震安全问题越来越受到重视。特别是在地震频发地区,对于既有建筑的抗震性能进行评估和加固是确保建筑物安全和人民生命财产安全的关键。美国和中国的建筑抗震评估标准存在较大的差异,因此,进行对比分析有助于提高我国在既有建筑抗震评估方面的实践水平,推动标准的完善。
美国的抗震性能评估标准发展始于20世纪80年代,经历了多次修订,逐步形成了一个完备的基于性能的评估体系。中国的《建筑抗震鉴定标准》则较为注重小震下的抗震性能评估和抗震措施的综合鉴定。两者在评估方法、评估程序等方面有显著差异。
文章的主要目的是系统介绍ASCE/SEI 41-17标准,并与中国现行的《建筑抗震鉴定标准》进行比较。ASCE/SEI 41-17标准是一部完全基于性能的抗震性能评估标准,研究者详细阐述了其评估程序、标准框架及其在实际应用中的优势。该标准的评估流程分为三级:筛查评估(第一级)、基于缺陷的抗震性能评估(第二级)、以及系统性评估(第三级)。
在第一级评估中,评估人员对建筑进行初步筛查,检查建筑是否符合抗震性能标准,是否符合基准建筑的要求。基准建筑是指符合某一版本的抗震设计规范或经过抗震加固的建筑物。如果建筑物符合基准建筑的要求,评估程序可以简化。而对于不能满足基准建筑条件的建筑,则进入第二级评估程序,进行更详细的抗震性能评估。第二级评估进一步分析第一级评估中发现的缺陷,采用线性静力分析或线性动力分析等方法进行结构分析。第三级评估则为最为详尽的全面系统性评估,适用于复杂结构或在第二级评估后不能满足性能目标的建筑。
ASCE/SEI 41-17标准的第一个核心概念是确定建筑的抗震性能目标。根据建筑的风险类别和地震危险性等级,建筑的性能目标分为结构性能和非结构性能两个层面。结构性能目标包括“立即使用”、“损伤控制”、“生命安全”等不同等级,非结构性能目标则包括“运行”、“位置保持”和“生命安全”等。通过确定这些目标,评估人员能够针对不同建筑的特点,进行个性化的抗震性能评估。
美国的抗震性能评估程序分为三级:第一级为筛查评估,主要通过初步的检查和验证来确认建筑是否符合抗震标准;第二级为基于缺陷的评估,详细分析第一级发现的结构缺陷,并进行线性静力分析或动力分析;第三级为系统性评估,适用于更加复杂的建筑,需进行更加精细的结构分析,包括静力非线性分析和动力非线性分析。
文章详细对比了中国《建筑抗震鉴定标准》与美国ASCE/SEI 41-17标准的异同。两者的基本理念相似,均关注建筑的抗震安全性,但具体实施方法和步骤存在显著差异。例如,美国标准直接进行中大震作用下的抗震性能评估,而中国标准则侧重于通过小震验算并结合抗震措施评估建筑的抗震性能。此外,美国标准强调基准建筑的概念,若建筑符合基准建筑的标准,可以大大简化抗震性能评估程序。这一做法对于中国的抗震鉴定工作具有一定的借鉴意义。
美国ASCE/SEI 41-17标准中有一个独特的简化方法,即通过基准建筑的评估来简化其他建筑的评估过程。只要建筑的设计符合基准建筑的要求,且在地震实践中能够证明其抗震性能符合要求,就可以免去后续的详细评估程序。这一创新性做法大大提高了评估的效率,特别适用于大规模的建筑群体评估。
文章最后指出,美国标准的精细化评估方法值得中国在抗震鉴定标准的制定上借鉴。中国应结合自身的实际情况,制定更加灵活和精细的抗震评估方法,尤其是在面对复杂的建筑结构和不同地震危险性时,应考虑采用更为高效的评估方法,以确保既有建筑的抗震安全。
通过与中国标准的对比,文章总结出美国ASCE/SEI 41-17标准在抗震性能评估中具有较强的针对性和灵活性,特别是在评估目标的设定和评估程序的简化方面有显著优势。这些特点不仅提高了评估的效率,也为建筑的抗震加固措施提供了更具针对性的建议。文章建议我国可以借鉴美国的部分做法,结合实际情况发展更为精细化和性能化的抗震性能评估方法,以应对城市更新过程中日益复杂的抗震需求。
该研究为我国抗震鉴定标准的改进提供了重要的参考。随着我国城市化进程的加快,既有建筑的抗震性能评估需求日益增加。通过借鉴美国的抗震评估标准,尤其是在简化评估程序和增强性能评估灵活性方面,能够帮助我国在面对大量既有建筑时,提高抗震鉴定的效率与准确性。此外,研究还为中国未来在抗震加固技术的创新和实践中提供了有益的借鉴。
本研究的亮点在于详细阐述了美国ASCE/SEI 41-17标准的三级评估体系,并对其与中国标准的差异进行了深刻的分析。特别是引入基准建筑概念的创新性评估方法,对于我国既有建筑抗震性能评估具有重要的参考价值。通过对比分析,文章提出了对我国抗震鉴定标准的改进建议,为相关领域的研究者和工程师提供了实践指导。