房屋抗震鉴定检测上海现代高层建筑结构力学鉴定方法

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房屋抗震鉴定检测上海现代高层建筑结构力学鉴定方法

房屋抗震鉴定检测 上海现代高层建筑结构力学鉴定方法
随着建筑业的高速发展，我国高层建筑数量也越来越多。高层建筑的侧移和内力随着结构高度增加而急剧增加，当高层建筑达到一定高度时，侧向位移很大，所以水平荷载产生的侧移和内力是确定结构体系、材料用量和造价的决定因素。高层建筑结构的检测鉴定是靠刚度支配而不是结构材料的强度，而刚度的大小取决于结构体系。因此，如何选择经济而有效的结构体系，并对它进行有效的力学鉴定是高层建筑结构检测鉴定的。作者就现代高层建筑的结构力学的一些鉴定方法进行了论述。
1 高层建筑抗震鉴定常见的问题
在高层建筑的建设中，其中主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为主要的问题。现在介绍一下抗震鉴定中常见的一些问题。
1.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。
1.2 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。
1.3 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重;底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重[这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利]。
1.4 底框砖房超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超层，甚至有超三层的。
1.5 抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(GB 50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资;有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。
1.6 结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。
1.7 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置;以构造柱代替砖墙承重;山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱;过多设置抗震构造柱等。
1.8 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。
1.9 结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长;有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均;有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支;还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。
1.10 平面布局的刚度不均。抗震鉴定要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小;一边设计大开间，一边为小房间;一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。
1.11 防震缝设置。对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：①平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ 3-91)》中表2.2.3的限值而无加强措施;②房屋有较大错层;③各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施;但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。
1.12 结构抗震等级掌握不准。有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。
上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的，有认识方面的原因有计划经济向市场经济转化过程中出现的原因，有设计人员忽视了抗震概念设计方面的原因(未能从整体、全局上把握好)，有法律建设方面的原因(在工程抗震设防管理方面缺乏依据，特别是处罚方面)。
二、大底盘顶层楼板可作为上部多塔楼结构的嵌固端
结合一个工程实例来说明结构检测鉴定工程中的问题。某住宅小区,地下二层为人防地下车库,地下一层为自行车库,地上为四栋11层的短肢剪力墙结构,抗震设防烈度6度,地震力加速度0.05g,场地类别Ⅳ类,地基基础检测鉴定等级丙级,短肢墙抗震等级三级,框架抗震等级四级。由于该高层住宅的地下室抗侧刚度较大,为典型的大底盘多塔楼结构。在结构检测鉴定初期,作为先决条件,应行多塔楼的嵌固端部位的判断,大底盘地下室部分的竖向构件范围选取为从大底盘顶层向外扩大底盘一层层高范围的区域。计算应用中国建筑科学研究院的有限元结构计算软件SATWE进行分析计算,经计算得出大底盘层各方向的抗侧刚度为RJX=2.7828E 07(kN/m),RJY=7.5515E 06(kN/m),上部塔楼一层各方向的抗侧刚度RJX=3.5976E 06(kN/m),RJY=2.6336E 06(kN/m),两者比较得知大底盘层的抗侧刚度比上部塔楼一层的抗侧刚度大一倍以上,因此可以把大底盘顶层楼板作为上部多塔楼结构的嵌固端。
为了更加清晰的说明该种类型的结构在检测鉴定过程中先可以单把塔楼取出,按单塔模型进行水平力下的结构抗侧检测鉴定,然后我们对结构进行了整体建模,并应用SATWE程序对上部多塔楼进行多塔定义,然后进行结构的震动特性分析。
计算为单塔楼模型时可计算得的振动周期为:T1=1.6154,平动系数1.00(0.00 1.00),转角90.20;T2=1.3810,平动系数0.59(0.59 0.00), 转角0.99;T3=1.2555,平动系数0.41(0.41 0.00),转角179.08。
将各栋塔楼全部输入的整体建模时,经过对振型的分析观察,发现,2号楼振动是,第四,第七个振型,计算所得的振动周期分别为:Tl=1.5559,平动系数1.00(0.00 1.00),转角89.85;T2=1.3375,平动系数0.65(0.65 0.00),转角0.12;T3=1.2319,平动系数0.35(0.35 0.00),转角179.36。