广州市房屋安全鉴定管理所 广东广州 510000
摘要：本文通过对汶川大地震后的房屋震害评估和调查，通过与同类结构相比，判断结构自振频率下降程度、阻尼比提高程度，得出结构刚度退化程度、地震对结构的损伤程度，为房屋安全鉴定提供有利依据。总结分析房屋的震害特征和经验教训。应有选择地进行抗震鉴定加固，开展砖混结构墙体抗震防裂措施研究，采取措施有效减轻框架结构中填充墙等非结构构件的震害。
关键词：汶川地震；震害；地震鉴定；动力测试
1.引言
2008年5月12日14时28分，四川省汶川县发生了里氏8．0级地震，震中为北纬31．0。，东经103．4。，位于汶川县映秀镇，震源深度为14 km，属于浅源地震。此次地震不仅在震中区附近造成灾难性的破坏，而且在四川省和邻近省市造成大范围破坏和强烈震感，其影响更是波及到全国绝大部分地区乃至境外。地震的宏观震中位于汶川县至北川县一带。5月12日主震后余震不断，次生灾害频发，汶川大地震是新中国成立以来，地震的强度、烈度破坏性最强、波及范围最大的一次地震。
2. 工程概况
杨柳湾航空花园该建于2005年，共六层，其中首层为钢筋砼框架结构，主体结构采用钢筋砼梁、柱、板承重，1号楼和3号楼房屋共由三部分组成，三部分采用沉降缝分隔，其中3号楼房屋平面形状为矩形，轴线总长度为39m，总宽度为11.1m，总建筑面积为2464m2，建筑总高度约为20.65m，一层层高为4.2m，二至六层层高均为3.0m（房屋外立面见照片a.b）。
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照片a 照片.b
根据《汶川地震灾区城镇受损房屋建筑安全鉴定及修复加固拆除实施意见》（四川省人民政府令226号）、《四川省建筑抗震鉴定与加固技术规程（试行）》（DB51/T5059-2008）、《地震灾后建筑鉴定与加固技术指南》（建标[2008]132号）、《汶川县威州镇灾后城镇居民住房房屋安全鉴定及住房状况调查实施方案》等相关规定和周杨的委托，对杨柳湾航空花园一幢1号楼和3号楼进行房屋安全鉴定。
3.技术原理及测试
近年来，国内外学者一直在寻找适用于结构整体损伤评估的方法，通过研究结构动力特征的改变进行损伤诊断（识别、定位和量化评估）。其中，基于频率的结构损伤识别方法研究较多，原因主要是：（1）频率是最容易测得的结构动力特征；（2）频率是现有技术测得最准的结构动力特征。低阻尼结构的频率识别分辨率一般可达到0．1％。脉动法是利用建筑物周围大地环境的微小振动（俗称脉动）作为激励而引起结构物的脉动反应，来测定结构物的自振特性，是常用的一种方法，它无需起振设备，也不受结构形式和大小的限制，简单易行。
根据随机振动理论，作为输入的地面脉动随机过程的功率谱与作为这一输入反应的建筑物脉动（输出）的功率谱存在如下的关系
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这表明建筑物脉动信号的功率谱代表着结构物的自振特性，功率谱图上的峰值对应着结构的固有频率。这就是利用建筑物脉动信号测定自振特性的主要原理与依据。通过功率谱得出建筑物的前几阶频率，经过大量统计，结合震害现象，与同类结构相比较，判断结构自振频率下降程度、阻尼比提高程度，然后根据的关系式可得出结构刚度退化程度，可知地震对结构的损伤程度。
4.对1号楼和3号楼房屋的安全鉴定
4.1结构检测及结果分析
4.1.1建筑物结构整体尺寸及承重构件截面尺寸检测
根据已有的设计资料，现场对其平面尺寸进行了量测，其平面布置如图1所示，与设计图纸基本相符（以下所述轴线编号均取自申请单位所提供的结构图纸）。
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图1 房屋二~六层建筑平面布置示意图
⒉ 承重构件截面尺寸检测
⑴ 框架柱、梁截面尺寸检测
现场对部分框架柱、梁进行了截面尺寸量测，检测结果表明，抽检的首层框架柱与二层框架梁截面尺寸均满足设计要求。
⑵ 各层承重墙截面尺寸检测
现场对二层至六层部分承重墙进行了截面尺寸量测，检测结果见表2所示。检测结果表明，抽检的承重墙体厚度满足设计要求。
4.1.2材料强度检测
采用钻芯法或回弹法对部分首层框架柱、二层框架梁的砼强度进行现场检测，检测结果表明，抽检的首层框架柱混凝土强度推定值为35.2MPa，抽检的二层框架梁混凝土强度推定值为38.1Mpa，均满足设计要求。
采用钢筋探测仪对该房屋部分混凝土承重构件与部分构造柱、圈梁、墙体拉结筋的配筋情况进行了检测，具体检测结果见表8。检测结果表明，柱纵筋（单面）数量、直径（包含检测仪器允许误差±2mm）符合设计要求，保护层厚度基本满足设计要求。二层以上混合结构部分构造柱纵筋为4Φ12，箍筋为Φ6@200；圈梁配筋为4Φ10，箍筋为Φ6@200；墙体拉结钢筋为Φ6～8@500。
4．1.3房屋整体变形观测
采用高精度光学经纬仪对房屋墙角垂直度进行测量，测量结果如图2所示。测量结果表明，在各测点中，均未发现有整体侧向变位；建筑整体垂直度满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的要求。
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照片1 照片2
说明该建筑地基基础工作正常。
5.承载力复核
5.1计算参数
本次鉴定验算根据现场检测结果并结合现有正常使用条件将结构复原至震前状态（荷载按《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）有关规定取值）进行。本工程鉴定分析所采用的部分计算参数如下：场地类别为II类场地，建筑物按八度抗震设防、设计地震分组第一组，抗震等级一级，设计基本地震加速度为0.20g（根据新的抗震设防标准，汶川县的基本地震加速度现调整为0.20g），基本风压值ω0=0.30 KN/m2，楼面活荷载均取2.0KN／㎡，上人屋面活荷载取2.0KN／㎡；结构计算模型、结构布置、构件几何尺寸根据现场的检测结果建立。各层材料强度取值如下：首层砖、砂浆为MU10、M2.0，二层MU10、M3.9；三～六层MU10、M2.0；底层框架梁、柱、板、剪力墙砼为C30。
5.2计算结果
5．2.1 墙体高厚比验算结果和墙体承载力复核
规范对砖混结构的墙体高厚比作了限制。根据计算分析结果，各层主体承重砌体高厚比均满足规范要求。
各层墙体抗震承载力不足的轴线总表如表1所示。
表1 各楼层墙体抗震承载力不足轴线总表
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计算结果显示，各层墙体的受压承载力基本满足规范要求，但二~六层的部分墙体抗震承载力不满足八度设防要求。
5.2.2 框架柱承载力验算
抽检的框架柱配筋验算结果（表中箍筋数值为加密区结果）如表2所示；超筋或抗震承载力不足的柱轴线汇总表如表3所示。
表2 框架柱配筋验算结果（mm2）
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表3 框架柱抗震承载力不足结果汇总表
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根据计算分析结果对该楼的框架梁配筋进行校核，根据计算分析结果，个别二层框架梁承载力不满足规范要求，
6.结束语
大地震是破坏力极强的自然现象，人类目前虽然还不能阻止和准确预测地震的发生，但可以依靠自身的智慧从中不断总结、研究和提高，从而指导灾后恢复重建、最大限度减轻未来地震灾害造成的损失。有必要从地震特点、场地条件、建筑结构、设防标准和建筑材料等方面开展进一步的深入研究，完善和发展防灾减灾理论。用动力测试进行震后结构整体损伤识别由于频率、阻尼比测试方便、简单，它能快速、准确判断建筑物的刚度的退化程度和阻尼比的提高程度，再结合具体的震害现象（裂缝的位置、数量及程度），可快速地判断房屋的震害等级，为灾后的维修、加固、重建赢得宝贵的时间。通过在此次地震后房屋安全鉴定的大量检验，为震后房屋鉴定提供了一定依据。
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作者简介：
李毅锋 广州市房屋安全鉴定管理所 工程硕士 高级工程师。
论文作者:李毅锋
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/9
标签：结构论文; 承载力论文; 鉴定论文; 墙体论文; 框架论文; 房屋论文; 截面论文; 《防护工程》2019年10期论文;