淺述震后受損房屋結(jié)構(gòu)加固方法

邸雄會

摘要：本文結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的方法和建筑結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)的特點及應用原則進行了探討，希望對房屋結(jié)構(gòu)震后加固有所幫助。

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu);震后;抗震加固;加固方法

前 言

2015年4月25日，尼泊爾發(fā)生8.1級特大地震，造成了極為嚴重的生命財產(chǎn)損失。尤其是民用建筑大量坍塌，導致了重大人員傷亡。地震作為一種突發(fā)性極強、毀滅性極大的自然災害，對人民群眾的生命財產(chǎn)威脅巨大，也會帶來極為嚴重的經(jīng)濟損失。這就要求我們必須要加強建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固研究，最大限度的避免地震對建筑物的損害。雖然目前建筑物所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和抗震加固方法可以減輕地震破壞作用，但是地震發(fā)生對建筑物造成的破壞作用卻同樣也有著越來越大的趨勢，為了將地震發(fā)生后對房屋建筑的破壞作用降至最低，無論是震前還是震后都有必要對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震加固處理，這對提高建筑物整體安全性、穩(wěn)定性等方面有著重要意義。

一、房屋結(jié)構(gòu)的震災特征分析

1.建筑體型平面布置對震災的影響

目前，我國建筑產(chǎn)品常見的框架結(jié)構(gòu)以內(nèi)框架、框架以及框架一剪力墻結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)體系為主，剛度不均勻的多框架結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生后的破壞率相對較高，L型等平面不對稱的建筑在地震發(fā)生后會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動等現(xiàn)象，在很大程度上加大了地震對建筑物的破壞作用。開口房屋由于整體結(jié)構(gòu)剛度極不均勻，則在地震發(fā)生后的被破壞率相對較高，高層建筑以及超高層建筑的電梯間作為豎筒結(jié)構(gòu)且抗側(cè)移剛度較大，在地震發(fā)生后同樣也會發(fā)生側(cè)轉(zhuǎn)扭動并會加重矩形平面建筑的破壞，帶有凸出的T形、十字形、U形、H形以及Y形平面的建筑物，由于地震發(fā)生時建筑物自身差異側(cè)移而導致震災加重，這類拐角形多層房屋在墨西哥城大地震中的破壞率高達42%。

2.建筑體型立面布置對震災的影響

多層與高層框架建筑下部幾層的周邊設(shè)有裙房等大底盤類建筑，如果裙房與主樓在連接過程中沒有設(shè)置縫隙，則會導致主樓在接近裙房的樓層相對較為柔弱，地震發(fā)生后該層會因為受到塑性變形集中效應而產(chǎn)生大層間位移遭到嚴重破壞。建筑高度與高寬相比若建筑物越高則受到的地震破壞作用和傾覆力矩便相對較大，在地震發(fā)生后該類建筑物受到嚴重破壞的幾率也就相對更高一些，而某些上部為剪力墻等剛性結(jié)構(gòu)且下部為框架結(jié)構(gòu)的建筑，在地震發(fā)生后受到傾覆破壞的幾率越高。某些商業(yè)建筑在設(shè)計過程中都將頂層設(shè)置為大會議室、多功能大廳等，并且采用了大跨度結(jié)構(gòu)甚至取消了中柱，層架與框架外柱變成了鉸接，該類建筑物抗側(cè)移剛度頂層與下層相比下降了很多，則地震發(fā)生后會因為沿高度的樓層剛度突變產(chǎn)生變形集中，則會導致建筑物在地震中受到的破壞作用也越大。

二、減小地震作用的建筑結(jié)構(gòu)抗展加固方法

1.增大建筑物結(jié)構(gòu)周期

減小地震作用的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固處理又被稱為間接加固，從地震工程原理出發(fā)當建筑物結(jié)構(gòu)周期增大時，建筑物結(jié)構(gòu)的剛度便會降低，這也在很大程度上減小了地震作用，一般建筑工程施工中都采用阻尼高、水平變形大的隔震墊來進行隔震，相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明隔震建筑的加速度反應會可以降至傳統(tǒng)抗震建筑的1/4左右。地震發(fā)生時隔震建筑中的隔震墊在水平方向上會發(fā)生較大變形，并且會吸收并消耗掉大量的地震能量，從而使建筑底部傳遞給上部結(jié)構(gòu)的地震加速度大大降低，這樣便可以有效降低地震發(fā)生時建筑物上部結(jié)構(gòu)承受的地震作用，而設(shè)置防震墊這一建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法在一些地震高發(fā)地區(qū)的應用相對較為廣泛。建筑結(jié)構(gòu)整體平移時需要將上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)分開，這樣便可以為設(shè)置防震墊進行抗震加固處理創(chuàng)造了良好條件，此時科學、合理的設(shè)置防震墊可以取得良好效果，對提高現(xiàn)代建筑物的整體穩(wěn)定性、安全性以及抗震性能有著重要作用。

2.附加子結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)抗震加固中采用鋼支撐體系進行處理最先出現(xiàn)自日本，鋼支撐結(jié)構(gòu)強度適中且具有充分的延性和耗能能力，尤其是鋼支撐體系在加固多、高層框架結(jié)構(gòu)建筑中的應用，在建筑物外部通過設(shè)置鋼支撐體系不僅不會影響到建筑內(nèi)部使用，同時與其他抗震加固方法相比可以取得相對較為優(yōu)秀的功能和經(jīng)濟效果。該種建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法在應用中要對支撐控制布置、構(gòu)造以及形式進行針對設(shè)計，而常見的X型、K型支撐體系一般都比菱形支撐體系功能要強。再者，通過增設(shè)剪力墻或翼墻等結(jié)構(gòu)的抗震墻，可以有效降低抗震能力薄弱的框架柱、墻體承受的地震作用，并可以減少地震發(fā)生時建筑物的水平方向側(cè)移，這對提高建筑物的整體穩(wěn)定性、安全性有著重要作用。但是該抗震加固方法在應用中要解決新增墻體與原有框架的連接問題，并要注重增設(shè)抗震墻后建筑結(jié)構(gòu)自重增加而對地基的影響。附加子結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法可以與其他抗震加固方法結(jié)合使用。

三、增大建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的抗震加固方法

1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固方法

現(xiàn)階段針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的加固方法主要有以下幾種：外包型鋼法、粘鋼加固法、纖維布加固法、外包鋼筋混凝土以及置換混凝土加固法等等，外包型鋼法是在建筑結(jié)構(gòu)外圍包以型鋼來達到抗震加固目的，其中的濕法利用型鋼與構(gòu)件通過乳膠水泥、環(huán)氧樹脂等粘結(jié)劑，使型鋼可以和構(gòu)件相凝結(jié)并形成一個整體，這樣便可以有效提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的整體抗震性能。干法是利用型鋼與原構(gòu)件不通過粘結(jié)劑而進行粘結(jié)的方法，但是該種抗震加固方法無法保證接合面剪力的有效傳遞，所以在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固中一般都采用濕法進行處理。粘鋼加固法一般都采用專用粘結(jié)劑來將鋼板粘結(jié)在原構(gòu)件上，可以使鋼板與原構(gòu)件通過粘結(jié)作用來形成一個整體，這樣可以使建筑在地震發(fā)生時的受力均勻，不會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象而加大地震破壞作用，并且可以在增加很少剛度的條件下，大幅度提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物構(gòu)件的承載力、抗裂性、延性以及抗震性能，而該建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法的應用效果主要取決于膠粘工藝與操作水平等。纖維布加固法在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑抗震加固中的應用時間較短，其采用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布片材粘貼到構(gòu)件表面，這樣便可以對建筑結(jié)構(gòu)發(fā)揮加固補強的作用，該抗震加固方法在實際應用中不僅具有翻貼鋼板十分相似的優(yōu)點外，其還具有耐潮濕、不增加結(jié)構(gòu)自重、維護費用低、不顯著增大截面、耐久性好以及適用范圍廣等特點，該種抗震加固方法可以廣泛運用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑物，所以該方法在建筑結(jié)構(gòu)抗震加固領(lǐng)域中具有十分廣闊的應用前景。

2.砌體結(jié)構(gòu)的加固方法

砌體結(jié)構(gòu)建筑物在地震發(fā)生時的主要表現(xiàn)為變形性能差、整體性能差、抗震性能差等，所以在針對砌體結(jié)構(gòu)進行抗震加固處理時要著重解決上述問題，一般都采用外包鋼筋混凝土面層、外包鋼筋網(wǎng)砂漿面層、壓力灌漿、增設(shè)圈梁構(gòu)造柱、增設(shè)拉結(jié)鋼筋、內(nèi)部增設(shè)抗震墻、施加預應力以及纖維布加固等方法進行防震加固處理。

四、結(jié)束語

隨著我國各地區(qū)城市化進程的不斷推進，地震災害問題已受到社會各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，為了保證我國廣大人民群眾生活、生產(chǎn)過程中的生命財產(chǎn)安全，要求建筑行業(yè)一方面要不斷加強新建建筑物的抗震設(shè)計，另一方面則要對已有建筑物進行科學的抗震鑒定，如果發(fā)現(xiàn)不符合抗震設(shè)計要求的建筑物應立即對其進行抗震加固，使之在抗震加固處理后可以滿足我國建筑物抗震設(shè)計相關(guān)要求。

參考文獻：

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