基于建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法應(yīng)用

鄭惺

摘要：21世紀，隨著我國地震的增多，加強抗震加固成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的必須工作。地震對于建筑物的破壞力非常大，為減少地震對建筑的破壞，對未進行抗震設(shè)防或已進行抗震設(shè)防但達不到設(shè)防標準的建筑進行加固，可使建筑物在遇到強烈地震時不受較大的影響，避免人員傷亡與財產(chǎn)損失。對此，本文從建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的必要性出發(fā)，就其抗震加固方法進行了研究，希望對建筑安全系數(shù)的提高和使用壽命的延長有所啟示。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震加固方法；應(yīng)用研究

新時期，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)取得了飛越發(fā)展，對于建筑而言，安全性至關(guān)重要，雖然經(jīng)過長期發(fā)展，建筑無論是結(jié)構(gòu)選型還是施工技術(shù)，均取得了重大進展，但有的建筑結(jié)構(gòu)性能依然難以滿足抗震要求，尤其是在地震多發(fā)、易發(fā)地區(qū)，對建筑結(jié)構(gòu)采取抗震加固措施尤為必要，也唯有如此，方可有效抵抗地震災(zāi)害，并降低影響和損失。下面就建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固進行研究，以供同行參考。

一、建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的必要性

眾所周知，我國屬于多地震國家，因此早在 20 世紀 60 年代便開展了有關(guān)建筑抗震技術(shù)的研究，且經(jīng)過不斷發(fā)展，我國建筑抗震技術(shù)取得了實質(zhì)性進展，像高層框架、簡體結(jié)構(gòu)、剪力墻等建筑抗震加固方法日益豐富。即便如此，在地震災(zāi)害面前，仍有很多建筑難以抵抗其強大的破壞力，從而使得建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的損壞，甚至是瞬間倒塌。受此影響，住宅、學校、商場、醫(yī)院、辦公樓等建筑結(jié)構(gòu)的安全性再度成為眾人的關(guān)注焦點，加強建筑結(jié)構(gòu)抗震加固研究顯然是大勢所趨。

與此同時，因建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計有失規(guī)范、加固方法有待優(yōu)化、施工操作亟待提高等，致使建筑結(jié)構(gòu)抗震性能有所弱化，若此時用于改善結(jié)構(gòu)剛度和強度的抗震加固方法不當，往往會適得其反。故在采取建筑結(jié)構(gòu)抗震加固措施時，我們必須緊密聯(lián)系建筑情況和實際需求，不僅要針對延性不足或剛性不足的構(gòu)件作粘鋼、包鋼等一般加固處理，還需從構(gòu)件整體性能出發(fā)予以抗震加固；不僅要立足地震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞情況，更要對整個結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震性能進行考慮，只有這樣，才有助于進一步提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，從而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。換句話說，借助抗震加固技術(shù)增強建筑抗震能力是最為有效的一種途徑。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法探討

由上可知，對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震加固已是必然選擇，但關(guān)鍵在于采取何種加固措施，在此就常見的抗震加固方法進行分析：

1.增設(shè)合適的構(gòu)件

就當下而言，通過設(shè)置必要的構(gòu)件，用于改善建筑結(jié)構(gòu)的變形能力、抗震能力和整體性能，是最基本也是最有效的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法，具體涉及增設(shè)支撐、抗震墻、鋼架等幾種加固形式。

其中設(shè)置抗震墻法多見于建筑結(jié)構(gòu)中具有抗震作用的墻體承載力明顯不足或間距無法滿足相關(guān)要求的情況，即由新砌筑的抗震墻分擔地震作用，以此將結(jié)構(gòu)變形量降低最低，但前提是必須妥善處理建筑原有構(gòu)件與新增墻體的連接問題，既要使其連接可靠，也要減少損壞原有構(gòu)件，同時還要將加固后的建筑結(jié)構(gòu)強度考慮在內(nèi)，以免因其不均勻引發(fā)薄弱層的轉(zhuǎn)移；相對而言，該抗震加固方法經(jīng)濟可靠、強度剛度較高且便于應(yīng)力傳遞，不過必須確保其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有著足夠的承載力。而針對鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土等由梁柱連接構(gòu)成的框架空間，可采取增設(shè)鋼支撐這一抗震加固方法，其擁有施工快、支撐輕、可滿足延性、強度要求等特點，而且不會對建筑內(nèi)部情況造成嚴重影響，但因耗能有限，故通常在震后對其支撐構(gòu)件予以更換。

2.適當強化構(gòu)件性能

若建筑結(jié)構(gòu)不適合采用增設(shè)構(gòu)件這一抗震加固方法，可從原有構(gòu)件著手，對其承載力、延性等進行強化，如粘貼鋼板、外粘型鋼、粘貼纖維復(fù)合材料等多種方法。

具體而言，針對建筑結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土中的大偏心受壓、受彎或者受拉構(gòu)件，建議選用粘貼鋼板法，即利用專用的建筑結(jié)構(gòu)膠在構(gòu)件表面位置粘貼鋼板，其不僅可以補足原有鋼筋構(gòu)件的不足，也可增強構(gòu)件的抗裂能力和結(jié)構(gòu)的承載能力，且剛度增加很小，能夠與原有構(gòu)件形成一個受力均勻的整體，而不會出現(xiàn)應(yīng)力集中，所以是國際上公認的加固方法，但必須確保粘接劑性能和施工質(zhì)量；若建筑結(jié)構(gòu)中的梁、柱等對截面承載力、抗震能力等要求較高，可選用外粘型鋼法，即通過焊接或灌漿等手段在構(gòu)件兩角或四周包設(shè)型鋼，使其與原有構(gòu)件一起承受荷載，并在約束原有構(gòu)件的同時使其變形能力和承載能力得到改善，若在混凝土柱、梁等構(gòu)件需要顯著提升承載能力且又不允許增大截面尺寸時選用該抗震加固方法，施工便捷、工作量小、增重較少不說，還可顯著增強構(gòu)件延性、剛度和承載能力；此外為鋼筋混凝土中軸心受壓、受彎、受拉等構(gòu)件粘貼增強型纖維復(fù)合材料也不失為一種有效的抗震加固方法，但必須保證材料合適、可靠，唯有如此，其強度、抗化學腐蝕以及保護加固構(gòu)件的能力才會充分發(fā)揮，進而改善建筑結(jié)構(gòu)的加固效果和耐久性，當然簡單的操作、較小的施工噪音和環(huán)境影響也是其一大優(yōu)勢。

3.做好建筑隔震減震處理

隨著建筑結(jié)構(gòu)抗震加固研究的不斷深入，隔震技術(shù)和減震技術(shù)逐漸發(fā)展起來。其中防震技術(shù)是指借助布置隔震層集中地震變形，以此降低地震對建筑原有結(jié)構(gòu)的影響，從而限制能量繼續(xù)上傳，實現(xiàn)增強建筑抗震能力的目的，可見其加固效果理想，抗震安全性好，無需再次加固非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，那么建筑功能和用途自然不會受到干擾，可是在采用該方法時，必須注意合理連接穿過隔震層的設(shè)備配管、配線等；而減震技術(shù)則是通過設(shè)置必要的耗能阻尼減震裝置弱化地震反應(yīng)，但其需要增加結(jié)構(gòu)的能量耗力，而非結(jié)構(gòu)延性和剛度，同時實踐證明，較之普通抗震結(jié)構(gòu)，耗能減震結(jié)構(gòu)可降低 40-60%的抗震反應(yīng)，結(jié)構(gòu)造價也有所降低，像粘性流體、附加阻尼剛度、粘彈性等阻尼器是常見的耗能裝置。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震加固定法的應(yīng)用

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震措施

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要考慮到地質(zhì)條件、建筑物本身的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、材料、地理位置等，結(jié)合建筑類型和抗震設(shè)計標準，有針對性地進行雙重抗震設(shè)計，運用有效的抗震技巧，全面提升建筑物在可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害中的穩(wěn)定性，確保建筑物的穩(wěn)固。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建材選擇

建筑材料是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中最重要的承重原料，抗震結(jié)構(gòu)對建材的塑性、剛度都有較高要求。在運用建材的過程中，要以保證建筑物的穩(wěn)定性為目標，參照當?shù)氐卣鹗罚⒔?jīng)過科學的理論分析，選用最合適的建材。通常在不影響建筑物的結(jié)構(gòu)和使用效果的情況下，應(yīng)選用質(zhì)量小的材料，因為在地震中，此類材料相比之下破壞力低，不易造成人員傷亡。

例如，在我國東北，建筑物經(jīng)常使用鋼筋混凝土作為主要材料，大型建筑物還會運用伸縮縫的方法，這樣不但保證了建筑結(jié)構(gòu)的完整性，還能很程度上防御地震的破壞。

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的效能減震

效能減震的原理采用阻尼器、效能器對地震力進行主動消耗和吸收，從而減少地震對建筑主體的破壞，確保建筑主體安全。這種減震技術(shù)目前應(yīng)用也很廣，在，新、舊建筑物抗震加固中均能起到很好的抗震作用。

四、建筑結(jié)構(gòu)抗震加固實例分析

由上可知，建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方法豐富多樣，但都有自己的優(yōu)勢和不足，故需要我們根據(jù)實際情況進行全面分析，以此選擇最佳的抗震加固措施。

如某一歷史性建筑經(jīng)結(jié)構(gòu)檢查和材料試驗后，確定需要采取抗震加固措施，后經(jīng)方案比較和分析選擇了基底隔震加固這一方式，一來發(fā)揮隔震效用，二來不會破壞原有建筑，并最大限度的使其保持原樣。其中隔震層采用的是直徑為500mm和600mm的天然橡膠疊層支座和鉛阻尼器，使其分開布置并予以適當調(diào)整，以此避免上部建筑結(jié)構(gòu)自重會因分布不均而發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動；同時為強化隔震效果，不僅加大了結(jié)構(gòu)固有周期，還在拆除樓板后換了較大厚度的鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板；此外為保險起見，還對建筑上部結(jié)構(gòu)作了適當?shù)奶幚?，如增設(shè)了木桁架支撐，用于屋面水平剛度的增強，增設(shè)了外圍墻垛和不連續(xù)墻體配筋等，并在隔震層下方設(shè)置了具有支撐作用的筏板基礎(chǔ)，以期進一步改善該建筑結(jié)構(gòu)整體性能，提高其抗震能力。其中圖 1 為抗震加固方案。實踐證明，該建筑抗震加固措施實施效果良好。

圖 1 建筑結(jié)構(gòu)抗震加固方案設(shè)計

五、結(jié)束語

綜上所述，為安全起見，對建筑結(jié)構(gòu)采取合理的抗震加固措施十分關(guān)鍵，不容忽視，畢竟其事關(guān)建筑質(zhì)量安全和使用效益。這就要求我們強化建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，并結(jié)合當?shù)貙嶋H情況和建筑結(jié)構(gòu)特點，選擇合適的主動或被動抗震加固措施，以此提高建筑抗震能力，降低風險隱患，同時還需加強抗震方法研究和創(chuàng)新，以期推動我國建筑抗震技術(shù)健康發(fā)展。

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