基于可拓学的既有建筑安全性和抗震性能鉴定理论与方法研究

我国大量的既有建筑物已出现安全性失效或进入功能退化期，同时农村住宅和村镇建筑多数又没有考虑抗震设计，以致在这次汶川地震造成教学楼、医院和农房的大量倒塌，造成了严重的灾害。正确评价既有建筑安全性和抗震性能是关系到人民生命财产安全以及建设节约型社会的重大问题。本项目针对我国既有建筑安全性和抗震鉴定中存在的问题，重点研究各类既有建筑安全性和抗震性能评判的物元表达形式，确定评价物元的经典域、节域以及待评物元；研究安全性和抗震性能评判的物元关联函数及物元关联度的计算方法；建立基于可拓学理论评估的物元模型和影响因素递阶层次关系模型；提出用五标度法构造判断矩阵，用改进的层次分析法确定影响因素的权重向量的连续评级方法；将定性的方法转化为定量的评级方法，将跳跃式评级变为连续式评级，使既有建筑的安全性和抗震性能鉴定方法更科学、合理、准确，为既有建筑改造做出安全、经济、可行的检修与加固决策提供科学依据。

本项目研究所属学科为土木建筑工程，涉及金属结构、砖结构和混凝土结构，研究方向为城市生命线工程防灾。. 我国已进入既有建筑物改造和新建并重阶段，既有建筑面积达440多亿平米每年新增20多亿平米。大量既有建筑使用功能不完善，房屋舒适性低，年久失修，存在安全隐患, 以致在暴风雪和地震等自然灾害时大量既有房屋倒塌和损坏，为此，正确评价既有建筑安全性和抗震性能是关系到人民生命财产安全以及建设节约型社会的重大问题。在国家自然科学基金(50778171)等科研计划资助下，系统研究了基于可托学的既有建筑安全性和抗震性能鉴定理论与方法。解决了确定既有建筑结构可托评价物元的经典域、节域以及待评物元关键技术，建立物元多级可托评判模型和评价指标体系，主要研究成果：. （1）提出了既有建筑结构安全性和抗震性能可托综合评价方法。针对既有砌体结构和混凝土结构，分析了影响既有建筑安全性和抗震性能中各评判因素间的关系，建立既有建筑安全性和抗震性能的递阶层次结构，确定可托评价物元的经典域、节域以及待评物元，提出用五标度法构造判断矩阵，用改进的层次分析法确定影响因素的权重向量，将定性问题定量化，可以确定到各评判因素隶属于现行鉴定标准评价等级的程度。. （2）建立了既有建筑物元多级可托评判模型和评价指标体系和标准。提出了可托综合评价指标为实数，取值范围为闭区间[1，4]。以可拓综合评价指标既有建筑结构安全性和抗震性能，得到的评判结果信息量大，使既有建筑的安全性和抗震性能评定方法更科学、合理、准确。. （3）开展了灾害后结构加固修复、中小学教学楼检测鉴定加固，及老旧厂房加固改造工作，并结合沈阳三菱联合厂房的屋面及网架工程和黎明517装配修理车间的轻钢主厂房加固改造等工程，通过数值模拟和试验研究，提出了负载下钢框架梁柱节点加固设计方法和网架杆件、檩条置换技术。.项目执行期间，培养博硕士11人，发表国论文30余篇(SCI收录1篇，EI刊源10余篇)，出版论著2部，部分研究成果达到国际先进水平，获省科技进步一等奖1项和二等奖1项，在国内外形成了广泛的学术声誉。. 本项目研究成果在沈阳、大连的中小学教学楼和沈阳黎明老厂房等近百万平方米结构安全性检测评定和加固改造工程中成功应用，提升了既有建筑使用品质、保证了结构安全，延长了使用寿命，节约了社会资源，保护了生态环境，符合可持续发展的战略的要求。