建筑物抗震加固技术浅述

建筑物抗震加固技术浅述

　　导读：震前进行了抗震加固的工程经受了考验,震后完好,而附近未加固的建筑则遭到严重破坏。通过在原有结构构件以外增设构件能够有效提高结构抗震承载力、变形性能和整体性,对某些承载力、变形不足的构件进行补偿。大量试验和工程经验表明：隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏。目前,作为一种较为成熟有效的减震技术,隔震技术已经列入了规范,在新建工程中推广使用。

　　关键词：抗震加固，增设构件，外包加固，隔震，减震

　　建筑物的抗震是实现安全目标的重要措施和手段,但总一些建筑因种种原因在进行设计、施工时未进行抗震处理,或虽进行抗震处理但达不到现行规范的要求，这就需要对这些建筑物进行抗震鉴定,并采取加固措施。许多工程实例表明;震前进行了抗震加固的工程经受了考验,震后完好,而附近未加固的建筑则遭到严重破坏。这说明证明了抗震加固是改善、提高既有建筑抗震能力的有效措施。

　　1.哪些建筑物需要进行抗震加固呢?

　　1.1建筑物使用功能改变

　　这类建筑均是按照当时的抗震规范设计和建造，有些已经不能满足目前的规范要求，即使可以满足现行规范要求，但是因为使用功能的改变，抗震能力达不到新的使用功能，不得不进行加固。

　　1.2建筑物设计方案本身就不合理

　　建筑物的破坏随建筑平立面布置、结构形式的不同和抗震措施的多少而有差别。房屋平面形状复杂、立面设计不规则、质量刚度分布不均匀,则地震时较容易引起扭转或变形,从而加重房屋的震害。同时房屋的高度及高宽比超过规范要求时,也易产生平面弯曲破坏。

　　1.3建筑物在施工过程中质量不符合要求

　　在砌体结构中，砖砌体质量低劣是导致砌体结构破坏的主要原因。有些在施工中为了方便,往往将纵横墙分开砌筑,且构造柱与砌体之间没有很好的连接,使纵横墙不能有效地连成整体。在框架结构中，填充墙没有在框架柱中预埋的拉结钢筋;框架梁柱节点受力状态十分复杂,同时由于梁柱交叉,在梁高核心区钢筋纵横交错,使箍筋绑扎十分困难,混凝土浇筑质量也难以得到保证。这些施工隐患，对房屋的抗震非常的不利。

　　1.4地基失效

　　当建筑物地基内含饱和砂层、粉土层时,在强烈地面运动影响下,土中孔隙水压力急剧升高,致使地基土发生液化,地基承载力下降,甚至完全丧失,从而导致上部结构的破坏。

　　2.目前工程中主要采用抗震加固方法有以下几种

　　2.1 增设构件加固法

　　通过在原有结构构件以外增设构件能够有效提高结构抗震承载力、变形性能和整体性,对某些承载力、变形不足的构件进行补偿。在采用增设构件进行抗震加固设计时,必须要考虑增设构件对结构整体计算和抗震性能的影响。

　　2.1.1增设墙体加固法。砖混结构中,当抗震横墙间距超过规定值或墙体抗震承载力严重不足时,可采用增设砖抗震墙或钢筋混凝土抗震墙的方法,来弥补原有结构抗震能力的不足;在抗震变形较大的框架结构中,增设钢筋混凝土抗震墙,使框架结构变成具有多道抗震防线、侧向变形较小的框剪结构,框架承受的地震力大大减小,从而达到不加固或少加固框架而大幅度提高结构抗震性能的目的,这种方法已经成为框架结构加固的最主要方法之一。但这种方法必须进行加固后结构的整体抗震计算,而且在新加抗震墙下要增设基础,施工周期较长,对被加固房屋的使用有较大影响。

　　2.1.2 增设构造柱、圈梁加固法。外加钢筋混凝土构造柱,是指在已建成的砖混结构房屋墙体的某些部位的外侧或内侧设置钢筋混凝土柱,与墙体组合起来,共同承担地震力。国内外宏观震害经验和试验研究表明,采用外加钢筋混凝土构造柱可以提高结构的抗变形能力和抗剪强度,大大减轻结构震害。如果圈梁设置不足,也可采用钢筋混凝土外加圈梁或板底钢筋混凝土夹内墙圈梁进行加固。论文发表。

　　2.1.3 增设拉杆加固法。钢拉杆可以代替内墙上的圈梁与外墙圈梁配合使用,也可以单独使用,作为纵横墙的拉结措施防止纵墙外闪倒塌,还可以保证外加钢筋混凝土柱与砖墙共同工作,约束墙体,提高墙体的整体性。

　　2.1.4增设柱子加固法。在梁的跨中增设支柱等构件,可以较大幅度的提高被加固构件的承载力,减小了构件变形,从而也增大了既有构件的抗震能力。

　　2.2 外包加固法

　　指在结构构件外面增设加强层,以提高结构构件的抗震能力、变形性能和整体性。这种加固方法是一种常用的抗震加固方法,某些方法能大幅度提高结构的抗震能力,一般做法有:

　　2.2.1 钢筋网水泥砂浆面层加固法。论文发表。对于一些未经抗震设计的多层砖房,仅靠外加圈梁、拉杆及构造柱还不能达到抗震要求。试验研究表明,钢筋网砂浆面层可大幅度提高原有墙体的抗侧力刚度与受剪承载力。在受力时水泥砂浆面层首先开裂,然后是砖砌体,最后是钢筋达到屈服,它们之间达到极限承载力的时间间隔与加固的水泥砂浆与钢筋数量等有关。

　　2.2.2 粘钢加固法。该法是一种适应面广、施工方便、在较少增加刚度的条件下能大幅度提高构件抗震性能的一种发展势头良好的加固方法。论文发表。这种方法使现有结构系统几乎没有改变 ,同时合理的设计 ,规范地实施这一工作将能保证在设计荷载范围内结构的整体联合作用 ,粘在混凝土梁受拉表面的钢板能提高抗弯能力 ,同时也能提高抗弯刚度并相应地减少挠度和开裂。但是该方法可能会因钢板自重较大 ,或因结构物外形复杂而存在一定的难度;且施工时必须在结构构件上钻孔 ,埋设一定数量的锚栓 ,增加了构件的损伤;外钢板还需要定期作防锈蚀处理 ,并且也不适宜用于有腐蚀介质环境。

　　2.2.3 外包钢加固法。该法是以型钢(一般为角钢)外包于构件四角的加固方法 ,适用于使用上不允许过大增加原构件截面尺寸 ,却又要求大幅度地提高截面承载能力的混凝土结构加固。外包钢加固分干式和湿式两种情况。湿式外包钢加固 ,外包型钢与构件之间是采用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结 ,以期型钢架与原构件能整体工作共同受力;干式外包钢加固 ,型钢与原构件之间无任何粘结 ,不能确保结合面剪应力和弯曲拉应力的有效传递 ,外包钢架与原构件不能保证整体工作 ,与湿式外包钢相比 ,干式外包钢施工更为简便 ,但承载能力提高不如湿式外包钢有效。抗震加固中一般采用湿法,它适用于加固钢筋混凝土梁、柱及砖柱等。具有施工方便,能有效提高构件抗震性能的优点,但使用时应注意对钢构套表面涂刷防锈漆,或采用水泥砂浆面层保护。

　　2.2.4碳纤维加固法。该法是一项新的应用外粘高性能复合材料的加固方法,它采用采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪) 承载能力,从而达到对建筑物进行加固、补强的目的。由于碳纤维织物具有高强度、高弹性模量、耐腐蚀、耐久性能好、施工简捷、没有湿作业、不需大型施工机具、适用面广 ,可广泛实用于各种结构类型、各种结构形状、各种结构部位的加固修补 ,且不改变结构形状及不影响结构外观 ,这是目前任何一种结构加固方法所不可比拟的。但该法也存在使用时间不长,使用经验不多,费用较高的缺点,而且也由于粘结剂的原因,使用环境温度不能大于60 ℃。

　　2.3 增强自身整体性加固法

　　该法用于加强结构构件本身,恢复或提高构件的承载力和抗震能力,一般不做为单独的抗震加固方法使用。

　　2.3.1 压力灌注水泥浆加固法。对已开裂的墙体，可采用压力灌浆修补，对砌筑砂浆饱满度差或砌筑砂浆强度等级偏低的墙体，可用满墙灌浆加固，也可以用来提高砌筑砂浆强度等级≤M1 以下砖墙的抗震承载力。

　　2.3.2压力灌注环氧树脂浆加固法。当钢筋混凝土构件出现裂缝时，可灌注环氧树脂浆补强。

　　3.减小地震作用的加固方法

　　上边所说的都是增大结构抗震能力的加固方法，另外，还有减小地震作用的加固方法。这种方法似乎并没有加固结构,但实际上在任何情况下,减小地震作用就意味着结构抗震安全度的提高,就意味着结构得到了加固。

　　3.1 隔震加固法

　　大量试验和工程经验表明：隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏。在地震作用下,隔震垫在水平向发生较大变形,吸收并消耗较多的地震能量,从而使上部结构周期加长,传递给上部结构的地面水平地震加速度大大减小,从而减小了上部结构承受的地震力。目前,作为一种较为成熟有效的减震技术,隔震技术已经列入了规范,在新建工程中推广使用。

　　3.2 消能减震加固法

　　消能减震是采用设置消能器来控制预期的结构变形,增大结构阻尼,同时减少结构的水平和竖向地震作用,从而使主体结构在罕遇地震下不发生严重破坏,该法适用范围较广。用该法进行抗震加固,收到了良好效果。

　　建筑物的抗震加固的方法很多，各有利弊，加固方法的选择应根据抗震鉴定的结果，结合结构特点，综合考虑加固效果、施工简便性及经济性等因素决定。

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