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摘要：本文阐述了基于Push-over分析的抗震评估方法，提出使用层间位移角以及结构在大震下的塑性铰转角来评估框架结构的抗震性能，给出了新的抗震性能评估的步骤。使用本文所推荐的方法对一实际工程进行了抗震性能评估，并且与现行建筑抗震鉴定标准所推荐的方法对比，结论一致。结果表明，该方法从结构整体性能分析出发，可以快速有效地评估结构的抗震性能，该方法也可以为结构加固后的抗震性能评估奠定基础。
关键词：钢筋混凝土框架 抗震评估 层间位移角 塑性铰转角
1 概述
Push-over即结构推覆分析。1975年，Freeman等人在push法中引入了地震需求谱曲线和能力谱曲线的概念，发展了push over法，并促进了push over法在结构抗震性能评估等方面的应用推广。中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇处，地震频繁震灾严重。因此，快速、准确地评估位于地震区的建筑物的抗震性能，可以更好地指导施工建设，保障人民生命财产安全。
2 评估指标、标准和步骤
2.1 评估指标 钢筋混凝土框架结构层间各构件变形的综合结果和层高的影响，可通过层间位移角反映出来，同时也与结构的破坏程度有一定关联。对于剪切型结构来说，每个楼层的层间侧移都相互独立。[1]计算建筑工程项目的弹塑性地震反应得知，抗震效果最差的楼层，其层间最大位移角均比同一楼层最危险杆件的位移角大。因此，可根据层间位移角对结构物抗震性能进行综合评定。强烈的地震作用会使个别主要抗侧力构件的变形量超出其承受极限致使建筑物倒塌。基于此，弹塑性变形验算的变形限值，必须规定出层间位移角限值以及控制弯曲程度的构件的截面塑性铰转角限值，以免个别构件的塑性铰过大造成建筑物局部倒塌。通过分析受地震灾害影响的建筑物结构我们发现，在地震作用的影响下，结构的薄弱处最先损坏，弹塑性变形集中发展。据此，我们可检查薄弱楼层的层间弹塑性位移是否超过限定范围，来对建筑物的整体抗震性能进行综合评估。结构强度和结构弹塑性反应特点都能通过层间强度屈服系数体现出来[2]。
2.2 评估标准 按照国际惯例容许的变形取值，参照国内外地震灾害数据资料，总结出表1中钢筋混凝土结构层间容许变形的取值。[3]对六个弱梁型梁柱组合件试验测得的塑性铰转角分布区间是[0.019，0.033]，最小值和平均值分别为0.026、0.0296。基于安全储备的考虑，表2给出了框架柱端的极限塑性铰转动角限值。[4]基于综合分析结果给出层间强度屈服系数对应的破坏标准，如表3所示。
2.3 评估流程（如图1）
3 工程应用
3.1 工程概况 于1950年完工的某四层现浇混凝土建筑物，采用外挂墙板与轻质内隔墙设计，框架下部是箱形地下室，图2为该建筑物的平面布局。该建筑物的位置在9度设防区，属Ⅱ类场地，均采用C13混凝土梁、柱设计，地震分组为第一组。
3.2 现行建筑抗震鉴定标准[5]鉴定结果
3.2.1 第一级鉴定。①该结构属平立面规则的纯钢筋混凝土框架结构，没有砌体结构连接，也没有易倒塌构件（如女儿墙、填充墙等），缺少抗震设计。②混凝土梁、柱及其节点的使用年限已超过四十年，除了局部有不同程度的开裂和剥落现象，钢筋不锈蚀、未露筋，主体结构倾斜度偏大。③结构地基属砂质黏土，未出现不均匀沉降，基础兼做地下室的箱形基础，原地基承载力为15t/m2（150kPa）。④该建筑施工项目与第一级鉴定要求不符，需进行二级鉴定。
3.2.2 第二级鉴定。楼层横向综合抗震能力指数都未达到1.0，抗震设计与第二级鉴定标准不相符，必须进行加固或采取其他措施。
3.3 据结构推覆分析得出该结构层间位移角沿楼层的分布规律（如图3） 在大震作用、中震作用和小震作用下，层间位移角的分布规律分别是：最大为0.008814（1/113），小于1/100；0.006194（1/161），1/200～1/150；0.002358（1/424），大于1/500。据结构推覆分析结果得知，结构在大震作用下，其层间位移角虽然未达到设计要求，但从结构塑性铰的分布图（图4）可以看出，结构底层柱底端完全形成塑性铰，在梁端多处形成塑性铰，说明结构已不具承载能力，彻底成为了一个机构，当遭遇高于本地区设防烈度的地震影响时，结构物可能损坏，无法通过一般修理来恢复抗震功能；在小震作用下，建筑物最大层间位移角已超出既定标准，因此无法达到“小震不坏”的要求。无需对塑性铰转角进行过多的计算即可判定建筑物的抗震性能与设计要求不符。下表4为强梁弱柱类型结构物层间屈服强度系数的计算结果[6]。
计算结果表明，该建筑物会遭到不同程度的破坏，需要全面加固。
4 结论
笔者所探究的评估钢筋混凝土框架结构抗震性能的方法，经计算验证，该方法的评估结果与《建筑抗震鉴定标准》中的评估结果基本相同。该评估方法主要分析的是建筑物的整体结构的抗震性能，因而能迅速定位抗震能力较差的薄弱部位，同时可作为加固后结构抗震性能的进一步评估。
参考文献：
[1]魏琏.高层及多层钢筋混凝土建筑抗震设计手册[M].地震出版社，1990.
[2]李培林.建筑抗震与结构选型构造[M].中国建筑工业出版社，1990.
[3]郭子雄，吕西林，王亚勇.建筑结构抗震变形验算中层间弹性位移角限值的研讨[J].工程抗震，1998（02）.
[4]高小旺，钟益村，陈德彬.钢筋混凝土框架房屋震害预测方法[J].建筑科学，1989（1）.
[5]GB50023-95，建筑抗震鉴定标准[S].中国建筑工业出版社，1995.
[6]中国建筑科学研究院，钢筋混凝土框架结构抗震鉴定和加固方法研究[R].1988.
关键词：钢筋混凝土框架 抗震评估 层间位移角 塑性铰转角
1 概述
Push-over即结构推覆分析。1975年，Freeman等人在push法中引入了地震需求谱曲线和能力谱曲线的概念，发展了push over法，并促进了push over法在结构抗震性能评估等方面的应用推广。中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇处，地震频繁震灾严重。因此，快速、准确地评估位于地震区的建筑物的抗震性能，可以更好地指导施工建设，保障人民生命财产安全。
2 评估指标、标准和步骤
2.1 评估指标 钢筋混凝土框架结构层间各构件变形的综合结果和层高的影响，可通过层间位移角反映出来，同时也与结构的破坏程度有一定关联。对于剪切型结构来说，每个楼层的层间侧移都相互独立。[1]计算建筑工程项目的弹塑性地震反应得知，抗震效果最差的楼层，其层间最大位移角均比同一楼层最危险杆件的位移角大。因此，可根据层间位移角对结构物抗震性能进行综合评定。强烈的地震作用会使个别主要抗侧力构件的变形量超出其承受极限致使建筑物倒塌。基于此，弹塑性变形验算的变形限值，必须规定出层间位移角限值以及控制弯曲程度的构件的截面塑性铰转角限值，以免个别构件的塑性铰过大造成建筑物局部倒塌。通过分析受地震灾害影响的建筑物结构我们发现，在地震作用的影响下，结构的薄弱处最先损坏，弹塑性变形集中发展。据此，我们可检查薄弱楼层的层间弹塑性位移是否超过限定范围，来对建筑物的整体抗震性能进行综合评估。结构强度和结构弹塑性反应特点都能通过层间强度屈服系数体现出来[2]。
2.2 评估标准 按照国际惯例容许的变形取值，参照国内外地震灾害数据资料，总结出表1中钢筋混凝土结构层间容许变形的取值。[3]对六个弱梁型梁柱组合件试验测得的塑性铰转角分布区间是[0.019，0.033]，最小值和平均值分别为0.026、0.0296。基于安全储备的考虑，表2给出了框架柱端的极限塑性铰转动角限值。[4]基于综合分析结果给出层间强度屈服系数对应的破坏标准，如表3所示。
2.3 评估流程（如图1）
3 工程应用
3.1 工程概况 于1950年完工的某四层现浇混凝土建筑物，采用外挂墙板与轻质内隔墙设计，框架下部是箱形地下室，图2为该建筑物的平面布局。该建筑物的位置在9度设防区，属Ⅱ类场地，均采用C13混凝土梁、柱设计，地震分组为第一组。
3.2 现行建筑抗震鉴定标准[5]鉴定结果
3.2.1 第一级鉴定。①该结构属平立面规则的纯钢筋混凝土框架结构，没有砌体结构连接，也没有易倒塌构件（如女儿墙、填充墙等），缺少抗震设计。②混凝土梁、柱及其节点的使用年限已超过四十年，除了局部有不同程度的开裂和剥落现象，钢筋不锈蚀、未露筋，主体结构倾斜度偏大。③结构地基属砂质黏土，未出现不均匀沉降，基础兼做地下室的箱形基础，原地基承载力为15t/m2（150kPa）。④该建筑施工项目与第一级鉴定要求不符，需进行二级鉴定。
3.2.2 第二级鉴定。楼层横向综合抗震能力指数都未达到1.0，抗震设计与第二级鉴定标准不相符，必须进行加固或采取其他措施。
3.3 据结构推覆分析得出该结构层间位移角沿楼层的分布规律（如图3） 在大震作用、中震作用和小震作用下，层间位移角的分布规律分别是：最大为0.008814（1/113），小于1/100；0.006194（1/161），1/200～1/150；0.002358（1/424），大于1/500。据结构推覆分析结果得知，结构在大震作用下，其层间位移角虽然未达到设计要求，但从结构塑性铰的分布图（图4）可以看出，结构底层柱底端完全形成塑性铰，在梁端多处形成塑性铰，说明结构已不具承载能力，彻底成为了一个机构，当遭遇高于本地区设防烈度的地震影响时，结构物可能损坏，无法通过一般修理来恢复抗震功能；在小震作用下，建筑物最大层间位移角已超出既定标准，因此无法达到“小震不坏”的要求。无需对塑性铰转角进行过多的计算即可判定建筑物的抗震性能与设计要求不符。下表4为强梁弱柱类型结构物层间屈服强度系数的计算结果[6]。
计算结果表明，该建筑物会遭到不同程度的破坏，需要全面加固。
4 结论
笔者所探究的评估钢筋混凝土框架结构抗震性能的方法，经计算验证，该方法的评估结果与《建筑抗震鉴定标准》中的评估结果基本相同。该评估方法主要分析的是建筑物的整体结构的抗震性能，因而能迅速定位抗震能力较差的薄弱部位，同时可作为加固后结构抗震性能的进一步评估。
参考文献：
[1]魏琏.高层及多层钢筋混凝土建筑抗震设计手册[M].地震出版社，1990.
[2]李培林.建筑抗震与结构选型构造[M].中国建筑工业出版社，1990.
[3]郭子雄，吕西林，王亚勇.建筑结构抗震变形验算中层间弹性位移角限值的研讨[J].工程抗震，1998（02）.
[4]高小旺，钟益村，陈德彬.钢筋混凝土框架房屋震害预测方法[J].建筑科学，1989（1）.
[5]GB50023-95，建筑抗震鉴定标准[S].中国建筑工业出版社，1995.
[6]中国建筑科学研究院，钢筋混凝土框架结构抗震鉴定和加固方法研究[R].1988.