建筑物抗震與加固方法探討

耿 超

(阜新凱隆置業(yè)發(fā)展有限公司， 遼寧 阜新 123000)

0 引言

建筑物抗震與加固包括一系列工程，主要有建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)體的檢測(cè)、分析、加固等。中國(guó)的建筑物抗震與加固學(xué)科的發(fā)展比較緩慢，建國(guó)初期，因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)的影響，我國(guó)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化、科技水平大幅落后于世界其他國(guó)家，建筑領(lǐng)域的發(fā)展更是倒退至17世紀(jì)水平，當(dāng)時(shí)并無(wú)對(duì)建筑物抗震與加固的認(rèn)知，在思想認(rèn)識(shí)，乃至工程設(shè)計(jì)上都沒(méi)有得到重視。經(jīng)過(guò)幾十年的地質(zhì)災(zāi)害洗禮，我國(guó)建筑界逐漸認(rèn)識(shí)到建筑物抗震與加固的重要性，并相繼取得了一定的學(xué)術(shù)認(rèn)知。

1 抗震與加固方法

建筑物抗震與加固方法，一般主要是對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行抗震與整體性加固，加強(qiáng)其強(qiáng)度、延性，加固方法包括黏貼碳纖維材料、黏貼鋼性材料等。其中要謹(jǐn)慎考慮建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地質(zhì)災(zāi)害作用力下的受力情況，有針對(duì)性的采取加固方法，提高抵抗地質(zhì)災(zāi)害的能力。

現(xiàn)在我國(guó)使用比較方法的建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)件抗震加固的方法主要有三種：傳統(tǒng)的構(gòu)件加固方法有增設(shè)構(gòu)件加固法、增強(qiáng)構(gòu)件加固法，新興的構(gòu)件加固方法是隔震減震加固法。

1.1 增設(shè)構(gòu)件加固法

增設(shè)構(gòu)件加固法是我國(guó)現(xiàn)今應(yīng)用比較普遍的加固方法，也是各種加固方法中最基本、最有效的。該方法能有效的提高建筑物抗震結(jié)構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和整體性。

增設(shè)構(gòu)件加固法主要應(yīng)用類型有：增設(shè)抗震墻(剪力墻和翼墻)加固法、增設(shè)支撐加固法、增設(shè)剛架加固法等。既有結(jié)構(gòu)件抗震間距無(wú)法滿足相關(guān)抗震規(guī)范的強(qiáng)條或抗震承載能力不足時(shí)，可采用增設(shè)抗震墻加固法。利用增設(shè)抗震墻(剪力墻和翼墻)結(jié)構(gòu)來(lái)提高既有結(jié)構(gòu)物的承載能力和抵抗變形的能力，消除地震的破壞力，保護(hù)既有結(jié)構(gòu)物不受損壞，減輕既有結(jié)構(gòu)物的變形與位移。應(yīng)用此方法對(duì)既有結(jié)構(gòu)物進(jìn)行加固時(shí)，難點(diǎn)在于處理好增設(shè)抗震墻(剪力墻和翼墻)結(jié)構(gòu)與既有建筑物結(jié)構(gòu)件之間的連接問(wèn)題，要保證連接的可靠性，又不能對(duì)既有建筑物結(jié)構(gòu)件造成損害。還要在設(shè)計(jì)新建抗震墻體時(shí)充分考慮到抗震墻的結(jié)構(gòu)特性，式新結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)件之間的剛度保持一直，避免出現(xiàn)受力集中點(diǎn)，或應(yīng)力轉(zhuǎn)移。

此加固方法的優(yōu)點(diǎn)是抵抗破壞能力較強(qiáng)、加固結(jié)構(gòu)剛度高。但是其也有顯著的不足，加固后，因新增墻體的較多，既有結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將會(huì)承受更多的載重，另外，新增墻體工程量較大，時(shí)間較長(zhǎng)。

對(duì)鋼筋混凝土建（構(gòu)）筑物、鋼結(jié)構(gòu)建（構(gòu)）筑物等類型的建筑結(jié)構(gòu)，可采用增加剛性支撐的辦法進(jìn)行既有建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)件的抗震與加固，應(yīng)用增加剛性支撐的辦法能有效減少工程量，縮短施工時(shí)間，并且還能最大限度的確保施工質(zhì)量和工期，達(dá)到增強(qiáng)筑物結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和延性的目的，并且占用既有結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部空間較小，最大限度的保證了原建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與風(fēng)格。但是，此種方法在地質(zhì)災(zāi)害作用后，需檢測(cè)加固構(gòu)件的損壞情況，如產(chǎn)生彎曲變形、破壞，需及時(shí)更換，已保證結(jié)構(gòu)物的使用安全。

1.2 增強(qiáng)構(gòu)件加固法

因客觀因素而無(wú)法對(duì)既有建筑物進(jìn)行新增構(gòu)件加固時(shí)，可以采用外貼結(jié)構(gòu)物的方法加強(qiáng)既有構(gòu)件的剛度，提承載能力、強(qiáng)度、穩(wěn)定性，達(dá)到建筑物抗震與加固的目的。

方法主要有:

（1）外粘型鋼加固法；

（2）粘貼鋼板加固法；

（3）粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法等等。

外粘型鋼加固法經(jīng)常應(yīng)用于鋼筋混凝土建（構(gòu)）筑物的加固，能大幅度的提升既有結(jié)構(gòu)物抗震構(gòu)件的承載能力、強(qiáng)度、延性。此方法一般將型鋼包裹于加固構(gòu)件的外側(cè)，通過(guò)焊接、灌漿等方法使結(jié)構(gòu)構(gòu)件與黏貼材料形成統(tǒng)一的受力整體，共同承擔(dān)外力破壞作用，從而提高組合件的承載能力和抵抗變形的能力。

該方法經(jīng)常被應(yīng)用在大型混凝土建（構(gòu)）筑物抗震加固施工中，可以即不提高承重構(gòu)件的截面尺寸，又能顯著提高結(jié)構(gòu)物的承載能力和抵抗變形的能力。

粘貼鋼板加固法更為簡(jiǎn)單、快速，高效。將定制異性鋼板黏貼在加固構(gòu)件表面，約束既有構(gòu)件變形，共同承擔(dān)外力作用，提高既有結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度、延性、承載能力。此方法隨增大了既有結(jié)構(gòu)件的截面尺寸，但對(duì)使用空間與結(jié)構(gòu)外形影響較小。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法是使用FRP片材對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)加固的一種新技術(shù)，其用碳纖維作為結(jié)構(gòu)物增強(qiáng)材料，黏貼在加固構(gòu)件表面，與其形成組合體，整體效果好，剛度較高，適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固。碳纖維加固法因其材料特性使被加固構(gòu)件具有很高的抗化學(xué)腐蝕能力,能提高加固構(gòu)件的耐久性，該方法對(duì)原結(jié)構(gòu)物荷載增加極少,幾乎不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的外形和尺寸；施工周期短,操作簡(jiǎn)單；加固施工時(shí)噪音小,對(duì)結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境影響較小。

1.3 隔震、耗能減震加固法

隔震加固法是將隔震技術(shù)應(yīng)用于抗震加固領(lǐng)域中的一種方法,通過(guò)設(shè)置個(gè)隔震層，將地震變形集中到隔震層中，減小結(jié)構(gòu)件的受力及位移，并且限制破壞力的傳播，提高了既有結(jié)構(gòu)物的抗震能力。此法無(wú)需對(duì)既有結(jié)構(gòu)件進(jìn)行改造，只是增加抗震結(jié)構(gòu)層。

耗能減震加固方法是近期新興的一種抗震與加固方法，在我國(guó)應(yīng)用較少，應(yīng)用前景較廣。此方法主要是在既有結(jié)構(gòu)物中安裝耗能阻尼減震裝置，應(yīng)用此裝置的力學(xué)特性耗減因地震產(chǎn)生的破壞力，即地震產(chǎn)生的能力傳遞到耗能構(gòu)件中，由耗能構(gòu)件將應(yīng)力分散至阻尼減震裝置中。

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外不同研究機(jī)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明耗能阻尼減震裝置與增設(shè)抗震加固組件方法相比，抵抗地震破壞的能力提高了50%，并且能節(jié)省工程材料約10%，個(gè)別項(xiàng)目節(jié)省費(fèi)用達(dá)到50%。

2 結(jié)論

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)接連遇到了汶川、青海等大的地質(zhì)災(zāi)害的襲擊，建筑物的抗震與加固問(wèn)題也受到了人們高度的重視，我們也認(rèn)清了任務(wù)的艱巨性和持久性，為了避免汶川災(zāi)難的再次發(fā)生,還需加強(qiáng)以下方面的研究：一方面要加強(qiáng)新建建（構(gòu)）筑物是設(shè)計(jì)、審查、工程、驗(yàn)收工作；另一方面對(duì)現(xiàn)有建（構(gòu)）筑物進(jìn)行全面的檢測(cè)、檢查、鑒定，對(duì)抗震措施合格的建（構(gòu)）筑物要及時(shí)進(jìn)行加固、改造、升級(jí)，使之滿足抗震設(shè)計(jì)的要求，能更好的保護(hù)我國(guó)人民生命與財(cái)產(chǎn)的安全。