房屋抗震加固常用方法

田成福

摘要： 本文主要介紹了結構抗震加固的先進技術和一些常用方法，強調無論采用何種方法，都要根據結構具體情況，遵循抗震設計原則，利用先進理論和技術，強調整體性能，給予具體分析和處理。

關鍵詞： 抗震加固設計方法設計原則整體性具體分析

1.前言

結構抗震加固需兼顧結構的安全、美觀、實用和耐久。近年來隨著抗震加固新技術、新材料和新工藝的出現，加固手段已發展成為多種方法并舉的局面，不僅如此，常規加固手段的具體細部構造也較以往更為靈活和實用。

抗震加固按照加固的部位可分為整體房屋加固、區段加固、構件加固和與結構加固配套使用的相關技術，工程人員可根據鑒定的結果結合建筑功能改造選擇相應的加固措施或修補技術。下面僅就抗震加固中的一些技術和方法加以介紹。

2.結構抗震加固新技術

（1）減能技術（隔震）

如果地震作用能減小，結構反應就必然減小。假設某一結構在8度地震時，只有抵抗7度地震作用的能力，如果采用某種方法，就能使地震作用減小到7度，甚至更低地震作用的水平，結構便能達到與采用其他抗震加固方法相同的加固效果。我國規范中，地震作用與地震影響系數a成正比。地震影響系數a在我國新編抗震規范中按從地震影響系數曲線可看出，當結構周期增大時，地震作用減小。最有效地使結構周期增大的方法是隔震技術，即使房屋上部結構與基礎完全分開，在分開處放置隔震材料。最常用的隔震材料為疊合橡膠隔震墊，其作用是使地面水平地震加速度在隔震層處中斷，或使向上傳遞的地震加速度大大減小。在設計計算中，其表現形式是上部結構周期加長，因而地震作用減小，結構反應亦減小，從而達到抗震加固的目的。該方法的原理很簡單，然而用于加固時的技術難度卻很大。首先必須將上部結構與基礎完全切開，并放入有一定阻尼的疊合橡膠墊。其必要條件是上部結構整體性好，因此并非所有結構都能用此方法進行加固。目前國外已有采用此方法加固的建筑，如美國鹽湖城市政大樓（100年前建成的12層磚石結構）。

（2）消能技術（增大阻尼）

如果結構反應在相對變形較大的部位，適當布置阻尼器，使結構阻尼加大，則地震作用必將會大幅度減少，從而使結構反應較小，達到抗震加固的目的。增設阻尼器后，結構反應減小，使結構滿足抗震要求，亦可達到抗震加固的目的。如果降低后的結構處于彈性工作狀態，結構將不會破壞；如果結構不在彈性階段工作，就可用時程分析法求得結構反應。實踐證明，其反應值也大大減小。

中國建筑科學研究院工程抗震研究所采用粘滯阻尼器加固了北京火車站中央大廳、北京飯店、北京展覽館、中國革命歷史博物館等大型公共建筑，有些工程加固后在大震作用下，層間位移值達1/390，處于接近彈性階段工作，收到了非常好的加固效果。

（3）增設剪力墻技術

結構剛度增大，有兩個可能：一是剛度增大，結構周期縮短，根據反應譜方法，地震作用相應增大：二是剛度增大，結構變形減小，從而使內力減小。兩者所起作用相反。因此，只要剛度取得合理，則地震作用雖然增加，但結構變形仍然減小。實踐證明，大多數結構增設剪力墻后，將使結構變形減小，這時，地震作用主要由剪力墻抵御，框架結構中的內力與變形大大減小，從而達到抗震加固的目的。增設剪力墻加固技術，是常用抗震加固手段，中國建筑科學研究院工程抗震研究所采用此方法加固了全國政協禮堂、北京火車站、中國革命歷史博物館、農展館等數十個大型公共建筑。

3.結構構件加固方法的改進

（1）磚砌體的混凝土板墻加固

砌體結構的抗震加固主要是增強結構的整體性，提高墻體的抗震承載能力和變形能力。唐山地震以后，人們發現采用鋼筋混凝土外加柱連同圈梁和鋼拉桿一起加固砌體房屋是一種簡便易行的方法，并很快在全國推廣。但近年來人們也意識到這一加固方法對建筑外觀和城市風貌帶來的負面影響，因此逐漸采用混凝土板墻加固法取代傳統的加固方法。混凝土板墻加固類似于鋼筋網水泥面層加固，具有較大的靈活性。首先，可根據結構綜合抗震能力指數提高程度的不等增設不同數量的混凝土板墻。板墻可設置為單面或雙面，甚至可在樓梯間部位設置封閉的板墻，形成混凝土筒。其次，采用混凝土板墻加固時，可根據業主的意圖采用“內加固”或“外加固”方案。當希望保持原有建筑風貌時，可采用“內加固”方案；當需結合抗震加固進行外立面裝修時，則可采用以“外加固”為主的方案。采用混凝土板墻加固可更好地提高磚墻的承載能力，控制墻體裂縫的開展。此外，在板墻四周采用集中配筋形式取代外加柱、圈梁和鋼拉桿，提高墻體的延性性能和變形能力。這種處理方法對建筑外觀和內部使用的影響很小。

（2）框架結構的剪力墻加固

框架結構的加固方法很多，但其中增設鋼筋混凝土剪力墻仍是一種主流方法。利用新增的剪力墻承擔主要的地震力，減小結構的變形，降低框架柱的配筋構造要求，從而使加固工作量大大減少。采用增設剪力墻加固時，需處理好新增墻體與原有結構構件的連接，如墻柱連接、墻梁連接。既要保證連接的可靠性，又要避免對原結構構件造成過多的損傷。新設剪力墻需有暗柱和暗梁，設計時有兩種處理方法。

第一種方法是利用原結構梁柱做其暗梁暗柱，這種方法不會對原有構件造成損傷，但外包部分的混凝土會影響室內觀感和使用。近年來隨著鉆孔、植筋技術在結構加固領域中的應用，這一矛盾逐步得到解決。

第二種方法是新增墻體采用相對獨立的暗梁暗柱體系，這種方法的特點是在新增剪力墻的兩端設新暗柱（或稱端柱），暗柱配筋按計算和現行規范構造要求配置，暗柱與原框架柱間用錨筋相連，即似連非連的構造措施。抗震墻豎向分布筋穿原框架梁時，其中一排筋從梁邊穿樓板直接伸入上一樓層，另一排豎向筋則在原框架梁位置按等強度原則等代，減少穿筋數量，從而減少對原框架梁的損傷。此外，在原框架梁上下各做一道暗梁，與原框架梁連接為一體，既增強了新增抗震墻的穩定性，又保證了抗震墻的上下連續性。

（3）框架梁柱的加固

有時，由于受建筑使用功能的限制，無法采用剪力墻加固。消能減震技術也無法使用，在這種情況下，分別對原結構梁柱進行加固是最好的加固方法。

4.構件的一些常規加固方法

（1）增大截面加固法

（2）置換混凝土加固法

（3）外部粘貼加固法

（4）繞絲加固法

（5）高強鋼絲繩網片—復合砂漿外加層加固法

（6）預應力加固法

（7）增設支點加固法

5.與結構加固方法配合使用的技術

（1）裂縫修補技術

主要有兩類：一是以保護鋼筋不受侵蝕、混凝土不滲漏為目的的表面封閉法和填充密封法。二是在保護鋼筋的同時，還要求通過注入補強作用的膠粘劑以恢復混凝土強度的壓力注漿法或注射法。

（2）錨固技術

主要指植筋技術和錨栓技術。

（3）阻銹技術

防治已有混凝土結構、構件的鋼筋銹蝕，宜采用能有效抑制或阻斷有害離子。

6.構件加固應注意的問題

對結構進行抗震加固涉及的因素很多，根據現有的研究成果，結合切身體會，我對在構件加固中應注意的主要問題初步歸納如下。

（1）深入調查，全面掌握待加固結構的情況，為抗震加固提供可靠的原始資料，總體方案上要么側重于提高承載力，要么側重于提高結構的變形能力，或者兩者兼備，也可改變結構體系，而不必進行梁、柱的普遍加固，如增設抗震墻等。

（2）抗震加固結構的受力特點與新建結構不同，加固結構屬于二次受力結構和二次組合結構，新舊兩部分存在應力、應變滯后的問題，加固前因結構抗震承載力不夠，構件截面的應力水平相當高，當卸載后原結構已經受力，第二次加載，新加部分才開始受力，因此原結構的截面應力、應變值始終高于新加部分的應力、應變值，當原結構部分已經達到截面承載力時，新加部分的承載能力還沒有完全發揮出來；新加部分和原結構整體工作時，結合面受力特別復雜，剪切破壞最易發生，因此兩部分共同受力是否良好取決于結合面的做法?？拐鸺庸讨锌紤]到以上兩個因素是客觀存在的，采用折減系數0.85考慮其影響。有關試驗發現，卸載對加固結構承載力提高的影響與原結構在加固時的應力、應變水平關系很大，原結構應力、應變水平越低，加固部分的承載力就越能發揮出來。因此，加固前應盡量對原結構卸載。

（3）遵循結構抗震設計原則。鋼筋混凝土框架結構的加固，要從提高房屋整體抗震性能出發，防止加固后形成樓層承載力、剛度分布不均勻，遵循“強柱弱梁、強剪弱彎、強結點、強錨固”的原則，保證加固后的結構具有較好的延性，在地震作用下具有較大的內力重分布和耗散地震能量的能力。

7.結語

綜上所述，結構抗震加固，往往不是單一采用某一種方法，而是多種方法相互配合使用，但無論采用何種方法，我們都要根據結構具體情況，遵循抗震設計基本原則，采用先進理論和技術，利用結構抗震基本原理，給予具體分析和處理。

參考文獻：

［1］諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術與實例.人民交通出版社，2002.

［2］蒙云.橋梁加固與改造.重慶大學出版社，1989.