關(guān)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(guān)鍵所在，討論了各加固方法的優(yōu)缺點和注意事項，以供參考。

【關(guān)鍵詞】抗震加固；方法；措施

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

現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的加固問題，一方面是因這些建筑的功能發(fā)生改變或部分改變引起的；另一方面是由于新的設(shè)計規(guī)范提高了抗震設(shè)計要求導(dǎo)致的。但在我國許多地區(qū)，特別是一些縣、鎮(zhèn)農(nóng)村，其本身的設(shè)計就沒有達到抗震設(shè)防要求，而且數(shù)目巨大。目前全國約有4億m2的各類建筑和一批工程設(shè)施、構(gòu)筑物、設(shè)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(guī)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(shè)施、構(gòu)筑物和設(shè)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(yīng)根據(jù)原設(shè)計圖紙、工程現(xiàn)狀和當(dāng)前載荷要求，按GB50023-95《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對已有建筑進行抗震鑒定，查清現(xiàn)有建筑不滿足現(xiàn)行規(guī)范的方面。一般而言，對現(xiàn)有房屋的鑒定主要基于兩方面：一是整體結(jié)構(gòu)是否滿足抗震要求。主要指整個建筑的設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)總體方案是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。二是單個構(gòu)件能否滿足抗震要求。單個構(gòu)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(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等儀器檢測建筑構(gòu)件強度、缺陷，評定建筑物性能。依據(jù)鑒定結(jié)果制定合理的加固方案。同時，應(yīng)保證其滿足現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)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(biāo)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(gòu)件，以防止加固過程中對原有結(jié)構(gòu)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(shè)抗震構(gòu)件

采用加大截面尺寸或增設(shè)抗震構(gòu)件既能提高構(gòu)件的承載力，又能加大構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的剛度。當(dāng)檢驗原有結(jié)構(gòu)無法滿足抗震剛度要求或單個構(gòu)件不滿足承載力要求時，常采用這一方法。對砌體結(jié)構(gòu)而言，很多結(jié)構(gòu)是由于無構(gòu)造柱或未設(shè)圈梁導(dǎo)致不滿足抗震要求的。我國的許多磚混結(jié)構(gòu)都采用了外加構(gòu)造柱及圈梁，內(nèi)增設(shè)鋼筋拉桿的方法對原有房屋進行加固。采用這一方法，關(guān)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(gòu)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(yīng)特別注意增設(shè)的抗震墻、柱等豎向構(gòu)件應(yīng)有可靠的基礎(chǔ)，且其基礎(chǔ)的沉降應(yīng)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(yīng)比原構(gòu)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(yīng)考慮結(jié)構(gòu)剛度增大而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)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(jié)構(gòu)自重。

2.2外包鋼、粘接鋼加固法

該法是用結(jié)構(gòu)膠把鋼板粘貼在構(gòu)件外部，通過后粘鋼板和原構(gòu)件的共同作用，以提高結(jié)構(gòu)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(jié)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(yōu)點是加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形和使用空間，卻能提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和正常使用階段的性能。施工簡單、快速，對生產(chǎn)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(dāng)采用粘接鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)時， 其長期使用結(jié)構(gòu)溫度不應(yīng)高于600℃。且使用時應(yīng)注意對鋼構(gòu)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(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用該方法加固時，應(yīng)采用耐環(huán)境因素作用的膠粘劑。

當(dāng)被加固構(gòu)件的表面有防火要求時，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016《建筑防火設(shè)計規(guī)范》規(guī)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(gòu)件表面并對原有結(jié)構(gòu)尺寸無影響，具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕、易操作、施工周期短、適應(yīng)性強等優(yōu)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(gòu)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(shè)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(zhì)腐蝕，在惡劣環(huán)境下耐久性好。碳纖維粘貼時，遇構(gòu)件轉(zhuǎn)角，為減小應(yīng)力集中，應(yīng)將轉(zhuǎn)角打磨或修補為圓弧半徑不小于20mm的導(dǎo)角。與粘鋼法一樣，采用該方法加固混凝土結(jié)構(gòu)時，其長期使用結(jié)構(gòu)溫度不應(yīng)高于60℃。

2.4耗能減震法

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

耗能減震技術(shù)主要用于大型公共建筑的加固，該加固方法的關(guān)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(yīng)用較多的是粘滯阻尼器。

耗能減震中的耗能部件應(yīng)沿結(jié)構(gòu)的兩個主軸力方向分別設(shè)置，耗能部件宜設(shè)置在層間變形較大的位置。耗能器與斜支撐、填充墻、梁或節(jié)點的連接，應(yīng)符合鋼構(gòu)件連接或鋼與鋼筋混凝土構(gòu)件連接的構(gòu)造要求，并能承擔(dān)耗能器施加給連接節(jié)點的最大作用力。對與耗能部件相連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)計入耗能部件傳遞的附加內(nèi)力，并將其傳遞到基礎(chǔ)。

為防止因加固造成新的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)對設(shè)置消能支撐處節(jié)點進行加固，提高該處節(jié)點抗剪能力，改善節(jié)點的抗震性能。耗能器及連接構(gòu)件應(yīng)根據(jù)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(cè)力構(gòu)件，增補合適的抗側(cè)力構(gòu)件，適當(dāng)提高主要抗側(cè)力構(gòu)件的安全儲備，并采取提高結(jié)構(gòu)延性的措施，達到抵御地震的目的。

高層建筑的結(jié)構(gòu)主要由水平荷載控制。一方面，應(yīng)有足夠的水平剛度，保證在地震作用下的變形小于規(guī)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(jié)構(gòu)并不利。因此，對于高層建筑，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，采用提高綜合抗震能力的優(yōu)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(chǔ)現(xiàn)有的承載力。采用拆除法時應(yīng)注意對原有建筑基礎(chǔ)的復(fù)核，避免地基的不均勻沉降。

3.結(jié)語

相對于新建工程而言，抗震加固工程要復(fù)雜得多，抗震加固設(shè)計沒有現(xiàn)成的、商品化的計算程序，甚至有些加固設(shè)計尚停留在半經(jīng)驗、半理論的階段。抗震加固設(shè)計必須在“吃透” 原有工程設(shè)計的基礎(chǔ)上并緊密結(jié)合工程現(xiàn)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(jié)，以保證房屋結(jié)構(gòu)的抗震安全。

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