工程抗震加固技術(shù)探討

錢鋒

摘 要：地震是人類需要面臨的最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，具有一定的突發(fā)性和較低的可預(yù)報(bào)性，并會帶來巨大的損失。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對建筑的抗震能力要求更高。本文簡要闡述了工程抗震加固技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了新的抗震加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞：工程 抗震 加固技術(shù)

1、常見的加固技術(shù)

《規(guī)程》規(guī)定：對房屋抗震承載力不足時(shí)，宜采用的加固方法有：拆卸或墻設(shè)抗震墻，對已開裂房屋進(jìn)行修補(bǔ)和灌漿，面層或板墻加固，外加柱加固，包角或鑲邊加固，支撐或支架加固；當(dāng)房屋整體性不滿足要求時(shí)，應(yīng)采用的加固方法有增加墻段，設(shè)鋼拉桿，增設(shè)托梁，增加現(xiàn)澆層等；對于易倒塌的部位，宜采用的加固方法有：增強(qiáng)連接，減少懸挑長度等。工程上用得較多的方法有如下幾種：

1.1外包型鋼加固法

所謂外包鋼加固法，是指在混凝土結(jié)構(gòu)外部利用型鋼進(jìn)行包裹，促使建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有所提升。這種加固法有兩種類型，即干式與濕式兩種。這種加固方法大多使用于混凝土截面尺寸無法增加，但在實(shí)際使用過程中又需要更高的抗震能力的建筑結(jié)構(gòu)。在使用這種加固方法的過程中，一般利用化學(xué)灌漿進(jìn)行加固，此時(shí)需注意型鋼表層溫度應(yīng)不超過六十?dāng)z氏度。此外，若是環(huán)境中具有腐蝕性能的物質(zhì)，應(yīng)及時(shí)采取可靠的預(yù)防措施。

1.2預(yù)應(yīng)力加固法

這種加固方法主要利用外部的預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿等對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。這種方法主要適用于對承受能力要求高，但所占空間又比較小的建筑物。但這種方法的適用范圍比較有限，不適用于溫度較高的環(huán)境中的建筑，也無法用于建筑結(jié)構(gòu)收縮逐漸變大的建筑結(jié)構(gòu)。

1.3增大截面法、高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)+高強(qiáng)聚合物砂漿面層加固法

增大建筑物的承重結(jié)構(gòu)的受力面積來提高其承載能力。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)是需要受力構(gòu)件表面上一定要平整、加固周期長、濕法作業(yè)、現(xiàn)場環(huán)境差。

1.4 FRP（纖維復(fù)合材料）加固法

在構(gòu)件表面上涂環(huán)氧樹脂并粘貼FRP材料來增強(qiáng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能。優(yōu)點(diǎn)：不增加結(jié)構(gòu)自重；缺點(diǎn)是使用局限性（只針對受拉受彎構(gòu)件），費(fèi)用較高。

2、新型抗震加固技術(shù)概要

新型加固技術(shù)由于其能夠大大降低甚至消除抗震加固施工對建筑功能的中斷和影響，在不破壞建筑物使用功能的前提下，實(shí)現(xiàn)對建筑物抗震性能的提升。目前這類技術(shù)在地震多發(fā)國日本廣泛被運(yùn)用，是未來新型加固技術(shù)發(fā)展的趨勢。

2.1“不入戶”附加子結(jié)構(gòu)加固

附加子結(jié)構(gòu)加固方法是將附加子結(jié)構(gòu)與既有建筑通過特殊構(gòu)造結(jié)合起來，形成一個(gè)新的受力體系。此方法通過增加側(cè)向剛度以實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)抗震能力的提升和改善既有結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，形成更加合理的受力體系，從而有效降低結(jié)構(gòu)的層間位移和總位移，更充分的利用結(jié)構(gòu)的抗震性能，達(dá)到抗震加固的目的。這里套用吳良鏞先生提出的“有機(jī)更新模式”可以很好的詮釋這一抗震加固方法。其特點(diǎn)有：大部分施工作業(yè)都在室外完成；結(jié)構(gòu)布置靈活；施工周期短；建筑的功能和使用影響較小。此類型加固方式主要有：外附鋼支撐、外附鋼框架和外附鋼支撐框架等。

附加鋼支撐加固，不占用室外空地，適用于建筑物周圍空間較小的情況。附加鋼框架加固適用于中、低層建筑（如：小區(qū)住宅、學(xué)校教學(xué)樓、辦公大樓等），前提是建筑物四周必須有一定的可使用空間，用來設(shè)置外附框架，但同時(shí)如果對外附框架增加的建筑面積加以合理利用，可使建筑面積轉(zhuǎn)化為可使用面積。附加鋼支撐框架加固，結(jié)合鋼支撐和鋼框架很好的結(jié)構(gòu)性能，形成共同受力結(jié)構(gòu)體制，主要適用于抗震設(shè)防要求較高的地區(qū)。

2.2消能減震技術(shù)

消能減震技術(shù)的原理是在結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件中設(shè)置消能部件（一般為阻尼器），通過其局部變形提供附加阻尼，來耗散或吸收由地震輸入結(jié)構(gòu)中的能量，減少主體地震反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)消能減震的目的。比較常用的有摩擦型阻尼器、粘滯性阻尼器和粘彈性阻尼器等。此方法適用于墻體較少的中、高層框架結(jié)構(gòu)，通常在新建的高層建筑中采用較多，隨著建筑老齡化及國家抗震要求不斷提升，在既有建筑加固改造的工程中也越來越受到重視。

2.3阻尼器和“不入戶”附加子結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的結(jié)合使用

在地震多發(fā)區(qū)和一些有特殊要求的建筑，將外附子結(jié)構(gòu)與阻尼器組合使用，充分利用各自的特點(diǎn)，提高附加子結(jié)構(gòu)的耗能能力，進(jìn)一步改善既有建筑的抗震性能，來抵抗更加強(qiáng)烈的地震作用或者大幅的降低建筑物的地震反應(yīng)。比較典型方法的有外設(shè)減震支撐和外附柱型消能減震技術(shù)。

外設(shè)減震支撐方法與外附鋼支撐方法結(jié)構(gòu)形式相類似，是指在建筑物的外側(cè)設(shè)置減震支撐，并在鋼管支撐的芯材處采用摩擦阻尼器的支撐，使其吸收地震時(shí)建筑物的地震能量來提高既有建筑物抗震性能的方法。其特點(diǎn)是建筑物的使用功能基本上不受施工的影響，而該加固技術(shù)也可以大幅度減少工時(shí)、降低造價(jià)，并且不會產(chǎn)生多余的建筑垃圾，符合當(dāng)今流行的綠色建筑概念。

外附柱型消能減震技術(shù)與外附鋼框架法結(jié)構(gòu)形式相類似，是指在外附鋼框架柱的中段設(shè)置鋼阻尼器，用阻尼器來對外附鋼框架進(jìn)行減震加固，避免地震力對外附鋼框架造成不利的影響，增強(qiáng)了外附鋼框架抵抗地震的能力，進(jìn)一步改善既有建筑的抗震性能。其特點(diǎn)是可以避免因加固斜撐對窗戶視野和采光的影響，具有建筑功能意義上的吸引力。

3、工程中的新型抗震加固技術(shù)

3.1新型抗震加固技術(shù)

在抗震加固新技術(shù)中，最為典型的是日本研發(fā)的高彈性材料加固工法。這種技術(shù)主要通過在建筑物加固過程中，在抗震帶涂上粘合劑并將其固定在支柱上的方式實(shí)現(xiàn)的，與其他加固方法相比，這種方法的操作相對簡單，且經(jīng)費(fèi)耗用也較少。另外，這種加固方法還能夠采用預(yù)應(yīng)力的加固方法，即首先對FRP施加預(yù)應(yīng)力，再將其外貼到結(jié)構(gòu)上，達(dá)到對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的目的。采取這樣的加固方式，能夠有效克服FRP材料本身的缺點(diǎn)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛度與強(qiáng)度的同時(shí)加固。除此之外，增設(shè)斜撐加固、框架加固等也是有效的新型加固方式，這些方式都是通過增設(shè)的部分實(shí)現(xiàn)地震力的分擔(dān)，進(jìn)而提高建筑抗震能力。

3.2新型減震加固法

減震加固的主要原理是在結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)建中設(shè)置消能構(gòu)建，大多采用阻尼器，借助局部變形提供附加阻尼，以吸收或分散地震力，進(jìn)而達(dá)到對建筑抗震能力提升的目的。加固時(shí)能夠選擇的阻尼器種類較多，目前大多選擇摩擦型阻尼器、粘彈性阻尼器等。摩擦型阻尼器是利用摩擦耗能裝置，通過元件的互相滑動摩擦，以消耗掉原本需要結(jié)構(gòu)承擔(dān)的部分地震力。目前研發(fā)的這類阻尼器主要分為普通摩擦型阻尼器、pall摩擦型阻尼器、摩擦剪切角阻尼器、多級摩擦型阻尼器等類型。摩擦型阻尼器通常在結(jié)構(gòu)需要承受的地震力度較大時(shí)才會啟動，也就是說，針對強(qiáng)度較小的地震力或其他自然力的防御能力與減震能力都比較低。

3.3高性能鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿薄層加固技術(shù)

所謂高性能鋼絲符合砂漿薄層加固技術(shù)，主要是對混凝土構(gòu)件進(jìn)行表層處理，將鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)在其表面，再涂抹性能較高的砂漿，促使加固的部分能夠與混凝土部分實(shí)現(xiàn)對地震力的共同承擔(dān)，以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)抗震能力的目的。這種技術(shù)主要通過提升建筑結(jié)構(gòu)本身承載力的方式，包括承受能力以及延性等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗震能力的提高。另外，與其他方法相比，這種方法的操作原理與抗震工作原理也比較簡單，不需要過于專業(yè)的操作知識等。這種方法的施工程序比較簡單，需要的經(jīng)濟(jì)投入較低，具有較大的發(fā)展空間。

結(jié)語

綜上所述，伴隨抗震技術(shù)的不斷發(fā)展，以及我國建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，抗震加固方法也逐漸多樣化。并且，不同的抗震技術(shù)有著不同的優(yōu)勢，不僅有效降低了地震災(zāi)害對建筑物帶來的傷害，還為我國建筑事業(yè)的發(fā)展提供了重要的支持力量。

參考文獻(xiàn)

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