建筑抗震鉴定与加固技术发展历程回顾与展望

程绍革

前言

我国是个地震多发国家，无论是从有史可考的记载还是从近代的统计，我国的地震灾害及造成的人员伤亡均居世界之首。1556年1月23日陕西华县8级地震，死亡人数83万人，是有史以来全世界地震中死亡人数最多的一次。1976年7月28日河北唐山7.8级地震，死亡人数24万人、伤残16万人，是世界上近代大地震中伤亡人数最多的一次。2008年5月12日四川汶川8.0级地震，造成6万多人死亡、2万多人失踪和37万余人受伤，是近年来人员伤亡最严重的一次地震。

地震中造成大量人员伤亡的主要原因是建筑物的倒塌，提高建筑物的抗震能力，即对新建工程按新的抗震设计规范设计建造，对现有房屋进行抗震鉴定，对不满足鉴定要求的房屋进行抗震加固，这是减轻地震灾害行之有效的措施，已被历次地震所验证。

我国的地震活动具有分布广，震源浅、强度大，强震的重演周期长的特点，容易在现实生活中忽视地震灾害的威胁。我国自1974年才发布第一本《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ 11—74），此前建造的大量房屋未考虑抗震设防，并且由于技术和经济方面的原因，我国早期的抗震设防标准低，造成了我国现存的一批老旧房屋抗震能力低下，亟待进行加固。

抗震鉴定加固技术标准历史回顾

（一）建筑抗震鉴定与加固技术标准

现代高楼背景下的城市旧城区

1. 68草案。1966年3月8日邢台地震后，我国首先在北京、天津地区开展了房屋的抗震普查与鉴定工作。1968年原国家建委京津地区抗震办公室发布了五本草案：京津地区新建的一般民用房屋抗震鉴定标准（草案）、北京地区一般单层工业厂房抗震鉴定标准（草案）、北京市旧建筑抗震鉴定标准（草案）、京津地区农村房屋抗震检查要求和抗震措施要点（草案）及京津地区烟囱及水塔抗震鉴定标准（草案)。

2. 75试行标准。1970年在云南省通海地震的经验总结会上，正式提出要把预防工作做在地震发生之前，对现有未设防房屋采取积极的防灾措施，这是我国工程抗震战略上的一个重大突破。1975年辽宁海城地震后，在原国家建委京津地区抗震办公室的领导下，由国家建委建筑科学研究院（1979年更名为中国建筑科学研究院）工程抗震研究所会同北京市房管局、天津市建筑设计院等单位，对1968年发布的5本草案进行了修订，形成了《京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准》（试行），于1975年9月正式试行，这是我国第一个抗震鉴定标准。

3. 77标准。1976年唐山地震后，我国正式成立了国家建委抗震办公室，主持召开了第一次全国抗震工作会议，布置了全国抗震加固工作，组织广大科技人员进行了震害调查和抗震加固技术的试验研究工作。1977 年12月颁布了《工业与民用建筑抗震鉴定标准》（TJ23—77），配合该标准编制了《工业建筑抗震加固图集》（GC—01） 和《民用建筑抗震加固图集》（GC—02），成为指导全国抗震鉴定与加固工作的规范文件。

4. 95标准。1977年至1978年，我国许多单位相继进行了砖墙加固与修复技术的试验研究，并于1978年12月在成都召开了全国抗震加固科研成果交流会，会后编制了《民用砖房抗震加固技术措施》。1980年后，抗震加固技术的研究不断深入，并列入国家抗震重点科研项目。全国22个设计、科研单位与大专院校，进行了556项足尺与缩尺模型试验，在此基础上，于1985年编制了《工业与民用建筑抗震加固技术措施》。1988年由中国建筑科学研究院、同济大学和机械电子部设计研究总院会同国内有关科研、设计和高等院校等单位，按原建设部《1984年全国城乡建设科技发展计划》中任务的要求，认真总结了我国抗震鉴定与加固的实践经验并吸取了国外一些有价值的资料，对77标准进行修订，着手编制《建筑抗震鉴定与加固设计规程》。其间由于种种原因，直到1995年和1998年正式颁布《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—95）、《建筑抗震加固技术规程》（JGJ 116—98）。

5. 09标准。汶川地震后，根据住房城乡建设部的要求，并配合全国中小学校安工程的顺利开展，对95标准与98规程进行了紧急修订。修订工作于2008年7月9日正式启动。修订过程中吸纳了77标准实施以来抗震鉴定与加固的最新研究成果，总结了国内外历次大地震、特别是汶川地震的震灾经验教训。2009年5月19日、6月12日分别召开了两本标准的审查会，并于同年7 月1 日、8月1日正式实施。

（二）不同历史时期标准的技术特点

1. 68年颁发的五本草案类似于房屋安全的普查技术要点，结构种类也少，除砖混结构有抗震能力计算外，其余均靠现场调查给出相应的结论。

2. 75试行标准对68草案进行了重大修订，是较为系统的第一本标准。75试行标准中明确了适用范围（京津地区），鉴定流程按抗震构造措施和承载力验算两部分独立进行，抗震构造措施的要求偏松，抗震承载力验算按抗震设计规范的规定进行。75试行标准的设防标准是偏低的，其设防目标是在遭遇相当于鉴定烈度的地震影响时不致产生严重破坏，而鉴定烈度对于一般建筑物按基本烈度降低一度、重要建筑物按基本烈度进行鉴定。

3. 77标准是我国第一部适用于全国范围（7～9度区）的技术标准，鉴定流程仍沿用了75试行标准的方法，但加强了对抗震构造措施的要求。77标准最大的改进就是明显提高了设防标准，鉴定烈度与设计烈度一致，在遭遇鉴定烈度的地震影响时，一般不致倒塌伤人或砸坏重要生产设备，经修理后可继续使用，这个设防目标相当于“中震不倒”。

4. 95标准是在77标准的基础上修订而成，经历了漫长的历程，修订过程与《工业与民用建筑抗震设计规范》（TJ 11—78）的修订同步进行，其间伴随着《建筑工程抗震设防分类标准》《建筑结构设计统一标准》的颁布实施几易其稿，标准名称也由开始的《房屋抗震鉴定与加固技术规程》拆分为《建筑抗震鉴定标准》与《建筑抗震加固技术规程》。

95标准最主要的变化是改变了以往将抗震承载力验算与抗震构造措施割裂的鉴定方法，将综合抗震能力作为是否满足鉴定要求的标准，当抗震构造措施较好时，可适当降低抗震承载力要求，当抗震承载力较高时可适当放松对抗震构造措施的要求。另外一个变化是抗震鉴定时的地震作用折减，以往的标准中是通过专家经验人为给出一个折减系数，95标准则是按后续使用年限具有相同超越概率为基础进行鉴定烈度的折减，进而对地震作用进行折减，明确建筑抗震鉴定的后续使用年限。

在抗震加固技术上汇集了唐山地震后全国的科研成果，形成外加圈梁、构造柱、钢拉杆和夹板墙的砌体结构加固技术，增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙、加大截面法、外包钢构套加固钢筋混凝土房屋的加固技术。

5. 09标准明确了建筑抗震鉴定加固时按其建造年代及设计采用的标准系列分为30、40和50年三个档次，在条文说明中给出了后续使用年限30、40年的地震作用折减系数分别为0.75、0.88，后续使用年限为30年的建筑沿用了95标准的鉴定方法，后续使用为40年的建筑则按设计规范的方法进行抗震承载力验算，构造措施基本上采用89版抗规的要求，但最终仍以综合抗震能力来进行评定。在抗震加固技术上增加了钢铰线-聚合物砂浆、粘贴碳纤维布或钢板、消能减震加固技术。

抗震鉴定加固的工程实践

（一）抗震鉴定加固工程的三个阶段

我国曾进行过三次大规模的抗震鉴定加固的工程实践。

1.唐山地震后至《建筑抗震设计规范》（GBJ 11—89）实施前。该时期我国建立了抗震鉴定与加固的基本管理体制，制订了着眼于安全的技术标准《工业与民用建筑抗震鉴定标准》（TJ23—77）。从加固技术手段上经过近十年的研究，研发了夹板墙、钢构套、增设钢筋混凝土抗震墙（或翼墙）、钢支撑等多种抗震加固新技术。在此期间，国家投入44亿元完成近3亿平方米建筑物的加固任务。

2. 1998—2000年实施的“首都圈防震减灾示范区”项目。在此期间国家安排国债资金13亿元的专项经费，用于首都圈中央国家机关行政事业单位建筑工程的抗震加固，共完成了357个项目600多万平方米的抗震加固任务。一些更先进的抗震加固技术也逐渐成熟，如消能减震加固技术，并开始应用于大型重要公共建筑的抗震加固中，并且抗震鉴定、抗震加固与建筑功能改造日益密切结合在一起。

3.全国中小学校舍安全工程。汶川地震中学校建筑破坏严重、学生伤亡数量大，引起了党中央的高度关注。2009年4月，国务院正式启动了“全国中小学校舍安全工程”，中央投入280亿元，对地震重点监视防御区、7度以上地震高烈度区、洪涝灾害易发地区、山体滑坡和泥石流等地质灾害易发地区的各级城乡中小学约3亿平方米存在安全隐患的校舍进行了抗震加固，提高综合防灾能力。配合“校安工程”的实施，在技术标准上将中小学校舍由原来的标准设防类提高到重点设防类，在技术手段上基础隔震、消能减震得到更广泛的应用，并且全部实现国产化，特别是新型的消能减震技术——防屈曲约束支撑也开始得到应用。

（二）抗震鉴定加固标准实践中面临的问题

习近平总书记在中央第三次财经工作会议上提出了“九大工程”，我国将迎来第4次大规模抗震鉴定与加固工程实践的高潮。

但应该看到，现行的鉴定与加固技术标准已使用了10年，与当时的01系列规范是配套使用的，然而在这10年中我国的一些相关标准发生了变化。

1. 01版抗规修订后的10版抗规，内力调整系数有所提高；10版抗规2016年的修订版，部分地区的地震动参数（设防烈度提高或是设计地震分组）进行了调整，进而引起钢筋混凝土构件抗震等级的调整，抗震措施也有相应变化。全文强制标准《建筑与市政工程抗震通用规范》（征求意见稿）中又将6、7度的地震动参数进一步提高。

2.《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001）进行了修订，现为《建筑结构可靠性设计统一设计标准》（GB 50068—2018），恒载分项系数由1.2提高到1.4，活荷载分项系数由1.3提高到1.5。

3.《工程结构通用规范》（征求意见稿）中相比《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012），将较多的楼面活荷载提高 0.5～1.0kN/m2。

结构设计标准层层加码，第4次大规模的抗震鉴定加固工程实践必须有相应的应对措施。

抗震鉴定加固技术的发展方向

1.抗震鉴定加固的地震作用折减

在现行国家标准中，基于对不同后续使用年限具有相同超越概率的抗震鉴定设防烈度进行折减，进而进行地震作用的折减。但研究结果表明，地震烈度的概率分布属于极值Ⅲ型分布，而地震作用的概率分布属于极值Ⅱ型分布。工程技术人员更为关心地震作用的计算，因此地震作用的折减应是直接进行基于不同后续使用年限具有相同超越概率的地震作用分析来确定其折减系数取值。

2.性能化抗震鉴定与加固方法

我国的《建筑抗震设计规范》中已引入了性能化抗震设计的方法，但仅限于对复杂结构中的某些重要构件给出不同设防水准下应达到的设计标准。事实上性能化抗震设计源自于现有建筑的抗震鉴定与加固，房屋使用者可依据需求选择相应的设计标准，我国现行《建筑抗震鉴定标准》中提出的不同后续使用年限即是性能化抗震鉴定的雏形，标准中给出的后续使用年限是一个最低要求，业主可根据需要和实施的可能性选择更长的后续使用年限。

另外，目前抗震鉴定加固的设防目标是A类建筑保证“大震不倒”，B、C类建筑与现行规范一样实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”三水准设防目标，但房屋在遭遇地震作用时的损失是不可预估的。因此，基于风险控制的性能化抗震鉴定加固是必然发展方向，也是新建工程抗震设计的发展方向。

3.抗震加固新技术的涌现与应用

抗震加固新技术日新月异，传统加固技术不断改进，基础隔震、消能减震技术得到更广泛应用，同时新的加固技术不断涌现，如高延性混凝土、附加子结构、自复位摇摆墙加固技术，并且这些新技术逐步实现工厂预制、现场安装，向绿色、环保方向发展。

4.抗震鉴定加固工作的实施

现有建筑的抗震加固不再是一个单一结构专业的问题，强调与节能改造、降低能耗、改善室内空气品质与建筑使用功能相结合，在确保结构安全的前提下，最大程度地改善居住环境与质量，真正让老百姓得到“获得感、幸福感和安全感”。最近中国工程建设标准化协会批准发布了协会标准《既有公共建筑综合性能提升技术规程》（T/CECS 600—2019），规程中涵盖了建筑安全性能、环境性能、能效性能的评估与提升技术，将在今后的抗震加固与改造中发挥重要作用。