關于對建筑結構抗震加固方法的淺析

【摘 要】結合我國的建筑現狀，我國城鎮中存在許多不符合抗震設防要求的建筑。為了減少地震造成的人員傷亡及財產損失，我國政府組織有關部門編制了新的混凝土結構設計規范和建筑抗震設計規范及建筑抗震加固圖集、標準等，對建筑抗震提出了更高要求。我國的建筑抗震加固技術相關研究工作正在進行中，本文主要針對常用的抗震加固方法，即增設構件加固法、增強構件加固法和隔震減震加固法等進行探討和淺析，以期在建筑結構抗震加固中，選擇經濟合理的加固方法。

【關鍵詞】建筑結構；結構抗震；加固方法

在對結構進行加固時，除了針對構件由于強度或延性不足進行諸如包鋼、粘鋼、粘貼纖維材料等一般加固以外，尚需對構件進行抗震加固、對結構進行整體性能加固，其不僅僅要考慮結構構件在地震力作用下的破壞情況并對其進行抗震加固、提高其抗震承載力，更要考慮整體結構的抗震性能。目前，常用的抗震加固方法主要有增設構件加固法、增強構件加固法和隔震減震加固法3大類，前兩類屬于傳統抗震加固方法，后一類屬于新發展的抗震加固方法。

1 增設構件加固法

此法是目前對結構進行抗震加固最基本、最有效的方法之一，該法可以有效地提高結構的抗震能力、變形能力和整體性能。其具體的方法包括增設抗震墻加固法、外加圈梁-鋼筋混凝土柱加固、增設支撐加固法、增設剛架加固法等。此法利用新增的抗震墻來承擔主要的地震作用，以減小結構的變形。采用抗震墻加固時，需處理好新增墻體與原有構件的連接，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。

此法優點是應力傳遞簡單、剛度強度高、可靠性能好、造價低。其缺點是墻體重量大，基礎結構必須有富足的承載力。此外，施工過程中噪音、振動都很大，工期也很長。

2 增強構件加固法

當無法采用新增構件加固時，可以分別對原結構構件進行加固，以提高原有構件的承載力、改善構件的延性，從而達到抗震加固的目的。方法主要有：1)外粘型鋼加固法；2)粘貼鋼板加固法；3)粘貼纖維增強復合材料加固法；4）鋼筋混凝土板墻加固法；5）鋼筋網砂漿面層加固；6）體外預應力加固；7）增加鋼梁、鋼柱；8）增大截面法等等。

2.1 外粘型鋼加固法

此方法適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱等構件的加固。該法用灌漿或焊接等方法將型鋼外包于構件四周或兩角，使之與原構件共同承擔荷載，通過約束原構件從而來提高其承載力和變形能力。該方法適用于大型結構及大跨度結構。其優點是施工簡便，現場工作量較小，構件截面尺寸變化不大，結構自重增加較小，而承載能力提高顯著，構件截面的剛度和延性也得以改善。

2.2 粘貼鋼板加固法

此方法適用于對鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件的加固。該法是用建筑結構膠將鋼板粘貼在混凝土構件表面，使兩者共同受力以提高結構承載力的加固方法，相對于傳統加固方法，粘貼鋼板加固法更為簡單、快速，對結構的外形和凈空以及生產生活的影響較小，缺點是構件加固后提高承載力不能超過原結構的40%，防火性能較差。

2.3 纖維增強復合材料加固法

此方法是指采用以纖維或其制品作為增強材料的一種復合材料對構件進行抗震加固的方法。本方法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固。外貼纖維復合材加固法是采用FRP片材對混凝土構件進行修復加固的一種新技術，具有很高的抗化學腐蝕能力和對被加固結構的保護能力，提高了結構耐久性；適用不規則構件的加固；材料強度高，外貼加固用量少(材料厚度小)；荷載增加極少，幾乎不改變原有結構的外形和尺寸；施工周期短，操作簡單；加固施工時噪音小，對結構的使用環境影響較小，缺點是抗剪性差，不適宜構件的抗剪加固；構件加固后提高承載力不能超過原結構的40%。

2.4 鋼筋混凝土板墻加固和鋼筋網砂漿面層加固法

此方法主要針對磚混結構抗震不滿足現行規范要求的加固方法。本方法在學校抗震加固中得到廣泛應用，有良好的耐久性，對原有結構裂縫有很好的限制，抗腐蝕和耐火性強，不足是加大了原有結構墻體的尺寸，對使用空間影響較大，較難裝修，加固濕作業多，受天氣影響很大，施工周期長，噪音大。

2.5 體外預應力

體外預應力是后張預應力體系的重要的分支之一，是指將布置于承載結構主體之外的預應力筋施加預應力所形成的預應力結構體系。體外預應力加固技術是一種主動的加固技術，通過預應力材料對橋梁結構受拉區施加預應力，消除部分荷載產生的不利內力，提供結構的承載力。

2.5.1 優點：對原結構損傷小，不影響凈空。預應力布置靈活，可以根據建筑物或構筑物病害進行全面加固也可以進行局部加固。與混凝土無粘結，由荷載產生的應力變化分散在預應力筋全長上，應力變化值小，對結構受力有利。索力根據情況可以進行調整，預應力索可以更換，便于使用期間進行維護。

2.5.2 缺點：體外索布置在截面外，防腐、保護相對較困難，易受外界影響。錨固及轉向區域容易產生應力集中，局部應力大，錨固施工要求高。體外索張拉力較小，不能充分發揮體外索強度高的優點，對錨具及夾片的要求很高。體外預應力筋的變形和混凝土的變形不一致，容易造成預應力損失。

2.6 增加鋼梁、鋼柱，形成組合結構

該方法適用于大幅度提高承載能力的混凝土結構，一般提高十幾倍甚至幾十倍。目前此加固方法廣泛應用于密集柜、檔案柜、電池機房等加固，抗震性能較好。缺點是防火性差，加固后凈空變小，地面抬高，不利于裝修及空間布置。

2.7 增大構件截面法

該方法主要是針對梁、板、柱抗彎和抗剪及抗震性不足所采取的加固措施。此方法能大幅度提高原結構承載力，耐腐蝕性和耐火性較好，能加強建筑物的整體性和剛度。不足之處為施工周期長，消耗大量的人力物力，原結構基礎上增加了荷載，植筋及鉆孔對原結構損壞較大，對抗震有不利影響，此方法適合于加固基礎及下部結構。

3 隔震、耗能減震加固法

隔震加固法是將隔震技術應用于抗震加固領域中的一種新方法，通過隔震層的設置將地震變形集中到隔震層上，從而達到減小原有結構地震反應的目的。此法的優點是加固效果好、抗震安全度高、無需對非結構構件等再進行抗震加固。缺點是設置隔震層后，穿過隔震層的設備配線、配管等需要進行妥善的柔性連接，費時費事。

耗能減震加固方法是通過在結構某些部位增設耗能阻尼減震裝置，以減小地震反應，是抗震加固的一條新途徑，此方法主要依賴增加結構的能量耗散能力。國內外耗能減震結構的振動臺試驗研究表明例，耗能減震結構與傳統抗震結構相比，地震反應減小了40%~60%。而從國外工程資料表明，耗能減震結構體系與傳統抗震結構體系相比，可以節約結構造價5%~10%。若用于已有結構的加固改造，可節省造價會更加可觀，有的加固改造工程節省造價達60%。

4 結論

隨著我國城市化進程的加快，地震災害問題越來越受到人們的重視，為了保障我國人民生命財產安全，需做好以下兩個方面的工作:一方面要加強新建建筑物的抗震設計；另一方面則對已有的建筑物進行抗震鑒定、加固改造，嚴格按照新規范、新標準、新工藝等進行設計、施工，提高建筑抗震的設計及施工質量，使之滿足抗震設計的要求。本文針對建筑結構抗震加固方法探討，指導我們在做各種各樣的建筑抗震加固設計及施工時，經濟合理地選擇加固方法，使我國的抗震加固技術再上一個新臺階。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規范》（GB50011- 2010）

[2]李珠，岳俊峰，石峰等 《既有建筑抗震加固與節能改造 一體化技術[J].施工技術》2009，38