關于房屋抗震加固方法的探討

【摘 要】本文敘述了目前房屋抗震加固常用的加固方法，說明了各加固方法的使用范圍、選用原則及關鍵所在，討論了各加固方法的優缺點和注意事項，以供參考。

【關鍵詞】抗震加固；方法；措施

目前如何對現有不滿足抗震要求的房屋進行抗震加固，保證結構安全，讓今后的地震給我們造成的損失降到最小。使現有房屋做到“小震不壞、中震可修、大震不倒” 是我們結構工程師所要考慮的首要問題。

現有結構的加固問題，一方面是因這些建筑的功能發生改變或部分改變引起的；另一方面是由于新的設計規范提高了抗震設計要求導致的。但在我國許多地區，特別是一些縣、鎮農村，其本身的設計就沒有達到抗震設防要求，而且數目巨大。目前全國約有4億m2的各類建筑和一批工程設施、構筑物、設備不符合抗震要求。除去有些老舊房屋或抗震能力極差的房屋可納入城市規劃，逐步改造或拆除外，估計尚有3億m2的各類建筑和一批工程設施、構筑物和設備需要進行抗震加固，提高抗震能力。

1.房屋抗震加固的程序

首先，應根據原設計圖紙、工程現狀和當前載荷要求，按GB50023-95《建筑抗震鑒定標準》對已有建筑進行抗震鑒定，查清現有建筑不滿足現行規范的方面。一般而言，對現有房屋的鑒定主要基于兩方面：一是整體結構是否滿足抗震要求。主要指整個建筑的設防烈度、結構總體方案是否滿足現行規范要求。二是單個構件能否滿足抗震要求。單個構件的檢測可利用超聲儀、回彈儀、裂縫顯微鏡、原位軸壓儀、萬向取芯機、點荷儀、拔出儀、經緯儀、水準儀等儀器檢測建筑構件強度、缺陷，評定建筑物性能。依據鑒定結果制定合理的加固方案。同時，應保證其滿足現行《建筑抗震設計規范》的要求。并以提高建筑的綜合抗震能力，作為衡量抗震加固的標志。其次，對已確定的加固方案，做進一步的細化，繪制施工圖紙，并對施工工藝、施工方法、施工用料、施工注意事項等提出具體的要求。盡量避免損傷原構件，以防止加固過程中對原有結構造成新的破壞。

2.房屋抗震加固的方法及注意事項

2.1加大截面尺寸或增設抗震構件

采用加大截面尺寸或增設抗震構件既能提高構件的承載力，又能加大構件或結構的剛度。當檢驗原有結構無法滿足抗震剛度要求或單個構件不滿足承載力要求時，常采用這一方法。對砌體結構而言，很多結構是由于無構造柱或未設圈梁導致不滿足抗震要求的。我國的許多磚混結構都采用了外加構造柱及圈梁，內增設鋼筋拉桿的方法對原有房屋進行加固。采用這一方法，關鍵是要保證新加固部分與原有建筑有可靠的連接。新加的構造柱與圈梁及鋼拉桿必須連接成整體。因此施工過程中，新舊建筑的可靠連接尤為重要。

若房屋的整體抗地震力不足，此時應特別注意增設的抗震墻、柱等豎向構件應有可靠的基礎，且其基礎的沉降應與原有建筑保持同一變形，以防止不均勻沉降。加固所用材料的強度等級應比原構件材料的強度等級提高一級。采用該方法對房屋進行加固時，還應考慮結構剛度增大而導致的結構地震作用效應的增大。該加固法的缺點是施工工期長，會減小建筑空間，增大結構自重。

2.2外包鋼、粘接鋼加固法

該法是用結構膠把鋼板粘貼在構件外部，通過后粘鋼板和原構件的共同作用，以提高結構承載力的一種加固方法。

工藝流程：混凝土及鋼板表面處理—卸荷—粘結劑配制—涂膠—粘貼并固定加壓—固化—卸支撐檢驗—防腐粉刷。

這種加固方法的優點是加固后幾乎不改變構件的外形和使用空間，卻能提高結構構件的承載力和正常使用階段的性能。施工簡單、快速，對生產和生活影響較小，加固后72h后即可投入使用。

該方法對膠粘劑的要求較高，對于普通的粘鋼膠，當采用粘接鋼板加固混凝土結構時， 其長期使用結構溫度不應高于600℃。且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。對處于特殊環境的混凝土結構，當采用該方法加固時，應采用耐環境因素作用的膠粘劑。

當被加固構件的表面有防火要求時，應按現行國家標準GB50016《建筑防火設計規范》規定的耐火極限和耐火等級要求，對膠粘劑和鋼板進行防護。

2.3碳纖維布加固法

碳纖維布作為一種新型的加固材料，能夠粘貼于任意形狀的構件表面并對原有結構尺寸無影響，具有輕質高強、耐腐蝕、易操作、施工周期短、適應性強等優點，為工程界提供了一種易行、高效、耐久的抗震加固手段。

對比碳纖維布加固法與粘接鋼加固法，可以看到：

（1）碳纖維的抗拉強度是鋼材的10倍左右，碳纖維布的特性是抗拉強度很高，但既不能抗壓、抗剪，也不能直接提供剛度。所以若補充同樣的抗彎能力，構件粘鋼加固的撓度、裂縫寬度小于粘碳纖維加固的撓度、裂縫寬度。

（2）采用粘鋼法加固，鋼板上可以焊接錨筋，也可鉆孔設植筋錨固，所以錨固方式較粘碳纖維靈活。

（3）碳纖維輕、薄，施工簡便，同樣工程量，施工工期約是粘鋼的40%。

（4）碳纖維和鋼材相比，屬惰性材料，不銹蝕，也不易被有害介質腐蝕，在惡劣環境下耐久性好。碳纖維粘貼時，遇構件轉角，為減小應力集中，應將轉角打磨或修補為圓弧半徑不小于20mm的導角。與粘鋼法一樣，采用該方法加固混凝土結構時，其長期使用結構溫度不應高于60℃。

2.4耗能減震法

耗能減震技術是在結構物某些部位設置耗能裝置，通過耗能裝置產生摩擦、彎曲彈塑性滯回變形等來耗散或吸收地震輸入結構中的能量，以減少主體結構地震反應，從而避免結構產生破壞或倒塌。耗能減震技術作為建筑抗震的新技術，能有效吸收地震能量，降低建筑物振動反應，達到建筑物的抗震目的。

耗能減震技術主要用于大型公共建筑的加固，該加固方法的關鍵是耗能減震裝置的選擇及布置。目前，耗能減震裝置的種類很多，有摩擦性耗能器、鋼彈塑性耗能器、鉛積壓阻尼器、粘彈性阻尼器和粘滯阻尼器等，應用較多的是粘滯阻尼器。

耗能減震中的耗能部件應沿結構的兩個主軸力方向分別設置，耗能部件宜設置在層間變形較大的位置。耗能器與斜支撐、填充墻、梁或節點的連接，應符合鋼構件連接或鋼與鋼筋混凝土構件連接的構造要求，并能承擔耗能器施加給連接節點的最大作用力。對與耗能部件相連接的結構構件，應計入耗能部件傳遞的附加內力，并將其傳遞到基礎。

為防止因加固造成新的薄弱環節，應對設置消能支撐處節點進行加固，提高該處節點抗剪能力，改善節點的抗震性能。耗能器及連接構件應根據需要進行防火處理。

2.5拆除加修補法

所謂拆除加修補法就是對剛度過大或剛度分布不均的已有建筑，拆除一些不合理的抗側力構件，增補合適的抗側力構件，適當提高主要抗側力構件的安全儲備，并采取提高結構延性的措施，達到抵御地震的目的。

高層建筑的結構主要由水平荷載控制。一方面，應有足夠的水平剛度，保證在地震作用下的變形小于規范的限值；另一方面，如高層建筑的水平剛度過大，自振周期變小，地震作用加大，對結構并不利。因此，對于高層建筑，應充分考慮結構的現狀，采用提高綜合抗震能力的優化原則，盡量減少因加固而增加的自重以充分利用地基基礎現有的承載力。采用拆除法時應注意對原有建筑基礎的復核，避免地基的不均勻沉降。

3.結語

相對于新建工程而言，抗震加固工程要復雜得多，抗震加固設計沒有現成的、商品化的計算程序，甚至有些加固設計尚停留在半經驗、半理論的階段。抗震加固設計必須在“吃透” 原有工程設計的基礎上并緊密結合工程現狀及加固施工的水平進行，因此，抗震加固工作任重而道遠，需我們科技工作者不斷的探索和總結，以保證房屋結構的抗震安全。

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