公共建筑抗震加固再利用的理論實踐研究

摘 要:為了延續建筑使用壽命，許多建于六、七十年代甚至更早的建筑己經或者即將達到正常使用年限，對于這類建筑多采取抗震加固方法來增強抗震性能，加固改造同時，通過增加功能設施、進行裝修等方式改進、改善建筑功能，增強建筑美觀性，以求滿足對建筑更復雜的要求。本文從公共建筑抗震加固的方法和評估試做探討，以供同仁參考。

關鍵詞:抗震 加固方法 評估

中圖分類號:TU89文獻標識碼:A 文章編號:1674-098x(2011)04(b)-0031-01

新世紀我國政府提出了“構建社會主義和諧社會”、“可持續發展”兩大重要發展主題。對既有建筑尤其是公共建筑進行抗震分析加以技術處理并進行綜合評價分析，改變傳統的推倒新建建筑模式，一方面對既有公共建筑進行了保護，體現對建筑的可持續利用，對既有歷史價值意義的建筑進行保留，也有利用節約能源，減少對耕地和自然生態的破壞;另一方面也是最重要方面可以預防地震次生災害、維護人民生命財產安全。通過抗震加固處理，使既有建筑通過加固處理后達到當地設防標準，有利于減少房屋遭遇地震時破損的程度，能夠最大限度的減少毀滅性破壞幾率，也就最大限度的減少了人員傷亡的次生災害的發生。

國內在建筑抗震方面也積累了不少經驗，這方面也有不少成功的先例如北京火車站中央大廳、北京飯店西樓、沈陽市政府大樓等大型公共建筑，收到了良好的抗震效果和社會效益。

1 從抗震加固思路出發的抗震加固方法

1.1 減小地震作用的加固方法

如果地震作用減少，結構反應必然減小。這個方法似乎并沒有加固結構，但實際上地震作用的減小就保證了該結構在地震發生時的安全，該法在一般情況下非常有效，在任何情況下，減小地震作用就意味著結構抗震安全度的提高，就意味著結構肯定得到了加固。

1.1.1 增大結構周期

從地震工程原理出發，當結構周期增大時，結構剛度減小，因此地震作用減小。一個能有效使結構周期增大的方法是隔震技術，目前工程常采用阻尼高、水平變形大、能有效吸收地震能量的鉛芯橡膠隔震墊，將其設置在房屋上部結構與基礎之間，使房屋上部結構與基礎完全脫開。在地震作用下，隔震墊在水平向發生較大變形，吸收并消耗較多的地震能量，從而使上部結構周期加長，傳遞給上部結構的地面水平地震加速度大大減小，從而減小了上部結構承受的地震力。目前，作為一種較為成熟有效的減震技術，隔震技術己經列入了規范，在新建工程中推廣使用。

1.1.2 加大結構阻尼

一般情況下，結構阻尼加大，則地震作用將減小。在地震作用時結構變形相對較大的部位，適當布置阻尼器，使結構阻尼加大，地震作用將減小，從而達到抗震加固的目的。目前，國內有關單位采用增大阻尼的方法(消能減震)加固了北京火車站中央大廳、北京飯店西樓等大型公共建筑，也有單位采用摩擦阻尼加固了沈陽市政府大樓，收到了較好的加固效果。

1.2 增大結構抗震能力的加固方法

1.2.1 針對砌體結構的加固方法

砌體結構抗震性能不好，主要表現在砌體抗震墻抗震能力、變形性能的不足，以及房屋整體性不好。針對砌體結構的加固方法主要也就是解決上述問題。如增大墻體抗震性能的外包鋼筋混凝土面層、鋼筋網水泥砂漿面層加固法;增大結構整體性的壓力灌漿加固法、增設圈梁(構造柱)加固法、拉結鋼筋加固法;通過增設抗震墻來降低抗震能力薄弱構件所承受地震作用的增設墻體法等。

1.2.2 針對框架結構的加固方法

在鋼筋混凝土多層及高層結構型式中，框架結構在地震作用下變形較大，破壞也較為嚴重。框架結構在地震作用下抗震性能不好，主要表現在框架柱、梁抗震承載力、變形能力不足，針對框架結構的加固方法主要也就是提高框架柱、梁的抗震承載力和變形性能。如提高柱、梁抗震性能的外包鋼筋混凝土面層加固法、外包型鋼法、粘鋼加固法、碳纖維加固法;通過增設抗震墻加固框架結構來降低抗震能力薄弱的框架柱、梁承受地震作用的增設墻體法等。

2 按加固形式，抗震加固的方法

2.1 增大結構抗震能力的加固方法

2.1.1 增強自身整體性加固法

該法用于加強結構構件本身，恢復或提高構件的承載力和抗震能力，主要用于震前修補結構缺陷或震后對出現裂縫的構件進行修復加固，一般不作為單獨的抗震加固方法使用。壓力灌注水泥漿加固法。可以用于灌注磚墻裂縫和混凝土構件的裂縫，也可以用來提高砌筑砂漿強度等級蕊M1以下磚墻的抗震承載力。壓力灌注環氧樹脂漿加固法。用于加固有裂縫的鋼筋混凝土構件。鐵把鋸加固法。此法用于加固有裂縫的磚墻。

2.1.2 外包加固法

指在結構構件外面增設加強層，以提高結構構件的抗震能力、變形性能和整體性。這種加固方法是一種常用的抗震加固方法，某些方法能大幅度提高結構的抗震能力。

2.2 鋼構套加固法

該法是在構件外圍包以型鋼的加固方法，其中濕法是指型鋼與構件通過乳膠水泥、環氧樹脂等粘結劑與原構件粘結，新加型鋼與原構件形成整體共同工作

千法指新加型鋼與原構件之間不采用粘結劑粘結，不能保證結合面剪力的有效傳遞。在抗震加固中一般采用濕法，它適用于加固鋼筋混凝土梁、柱及磚柱、磚煙囪等。具有施工方便，能有效提高構件抗震性能的優點，但使用時應注意對鋼構套表面涂刷防銹漆，或采用水泥砂漿面層保護。

3 評估已建建筑結構抗震性能的方法

當前建筑抗震加固利用的評價研究多側重與用結構分析的方法來判定建筑加固后的綜合評價結果，主要定位于滿足抗震功能方面。國外在結構抗震性能計算分析方面的研究工作開展較早，在20世紀初就開始研究，主要經歷了三個發展階段，20世紀初至40年代的靜力理論分析階段(Static Method)，20世紀40年代至60年代的反應譜理論分析階段 (Response Spectrum)和隨后出現發展的動力理論分析階段(Time History Mothod)。動力抗震理論分析方法主要包括簡化分析方法和時程分析方法，但是由于時程分析方法分析技術復雜、計算耗費機時、計算工作量大、結果處理也比較繁雜，且許多問題在理論上還有待于進一步的研究如有代表性的地震波的輸人、構件恢復力模型等，在實際工程實踐中難以推廣應用，在這種情況下，各種簡化分析方法則成為地震工作研究者研究的重點，目前主要有簡化模型法、彈塑性譜分析法、彈塑性變形計算分析法和靜力彈塑性分析方法。

進入20世紀中期以后，隨著計算機技術的飛速發展和測量手段的完善，結構整體抗震性能計算研究也進人一個新的階段，出現了多種評估已建結構抗震性能的方法，其中《建筑抗震設計規范》規定了三種基本抗震驗算方法底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法，一般可以根據這三種方法，結合現場實測數據，對已建結構進行抗震性能評估。抗震性能鑒定和安全性評價是一個系統工程，由于影響因素眾多且含有許多不確定因素，使得科學地進行結構的抗震性能和安全性評價成為一個有相當難度的重要課題。

參考文獻

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