基于建筑結構抗震加固方法應用

鄭惺

摘要：21世紀，隨著我國地震的增多，加強抗震加固成為建筑結構設計的必須工作。地震對于建筑物的破壞力非常大，為減少地震對建筑的破壞，對未進行抗震設防或已進行抗震設防但達不到設防標準的建筑進行加固，可使建筑物在遇到強烈地震時不受較大的影響，避免人員傷亡與財產損失。對此，本文從建筑結構抗震加固的必要性出發，就其抗震加固方法進行了研究，希望對建筑安全系數的提高和使用壽命的延長有所啟示。

關鍵詞：建筑結構；抗震加固方法；應用研究

新時期，隨著經濟的發展，城市建設取得了飛越發展，對于建筑而言，安全性至關重要，雖然經過長期發展，建筑無論是結構選型還是施工技術，均取得了重大進展，但有的建筑結構性能依然難以滿足抗震要求，尤其是在地震多發、易發地區，對建筑結構采取抗震加固措施尤為必要，也唯有如此，方可有效抵抗地震災害，并降低影響和損失。下面就建筑結構的抗震加固進行研究，以供同行參考。

一、建筑結構抗震加固的必要性

眾所周知，我國屬于多地震國家，因此早在 20 世紀 60 年代便開展了有關建筑抗震技術的研究，且經過不斷發展，我國建筑抗震技術取得了實質性進展，像高層框架、簡體結構、剪力墻等建筑抗震加固方法日益豐富。即便如此，在地震災害面前，仍有很多建筑難以抵抗其強大的破壞力，從而使得建筑結構出現了不同程度的損壞，甚至是瞬間倒塌。受此影響，住宅、學校、商場、醫院、辦公樓等建筑結構的安全性再度成為眾人的關注焦點，加強建筑結構抗震加固研究顯然是大勢所趨。

與此同時，因建筑結構抗震設計有失規范、加固方法有待優化、施工操作亟待提高等，致使建筑結構抗震性能有所弱化，若此時用于改善結構剛度和強度的抗震加固方法不當，往往會適得其反。故在采取建筑結構抗震加固措施時，我們必須緊密聯系建筑情況和實際需求，不僅要針對延性不足或剛性不足的構件作粘鋼、包鋼等一般加固處理，還需從構件整體性能出發予以抗震加固；不僅要立足地震作用下結構構件的破壞情況，更要對整個結構的承載能力、抗震性能進行考慮，只有這樣，才有助于進一步提高建筑結構的穩定性和安全性，從而創造更多的經濟效益和社會效益。換句話說，借助抗震加固技術增強建筑抗震能力是最為有效的一種途徑。

二、建筑結構抗震加固方法探討

由上可知，對建筑結構進行抗震加固已是必然選擇，但關鍵在于采取何種加固措施，在此就常見的抗震加固方法進行分析：

1.增設合適的構件

就當下而言，通過設置必要的構件，用于改善建筑結構的變形能力、抗震能力和整體性能，是最基本也是最有效的建筑結構抗震加固方法，具體涉及增設支撐、抗震墻、鋼架等幾種加固形式。

其中設置抗震墻法多見于建筑結構中具有抗震作用的墻體承載力明顯不足或間距無法滿足相關要求的情況，即由新砌筑的抗震墻分擔地震作用，以此將結構變形量降低最低，但前提是必須妥善處理建筑原有構件與新增墻體的連接問題，既要使其連接可靠，也要減少損壞原有構件，同時還要將加固后的建筑結構強度考慮在內，以免因其不均勻引發薄弱層的轉移；相對而言，該抗震加固方法經濟可靠、強度剛度較高且便于應力傳遞，不過必須確保其基礎結構有著足夠的承載力。而針對鋼結構或鋼筋混凝土等由梁柱連接構成的框架空間，可采取增設鋼支撐這一抗震加固方法，其擁有施工快、支撐輕、可滿足延性、強度要求等特點，而且不會對建筑內部情況造成嚴重影響，但因耗能有限，故通常在震后對其支撐構件予以更換。

2.適當強化構件性能

若建筑結構不適合采用增設構件這一抗震加固方法，可從原有構件著手，對其承載力、延性等進行強化，如粘貼鋼板、外粘型鋼、粘貼纖維復合材料等多種方法。

具體而言，針對建筑結構鋼筋混凝土中的大偏心受壓、受彎或者受拉構件，建議選用粘貼鋼板法，即利用專用的建筑結構膠在構件表面位置粘貼鋼板，其不僅可以補足原有鋼筋構件的不足，也可增強構件的抗裂能力和結構的承載能力，且剛度增加很小，能夠與原有構件形成一個受力均勻的整體，而不會出現應力集中，所以是國際上公認的加固方法，但必須確保粘接劑性能和施工質量；若建筑結構中的梁、柱等對截面承載力、抗震能力等要求較高，可選用外粘型鋼法，即通過焊接或灌漿等手段在構件兩角或四周包設型鋼，使其與原有構件一起承受荷載，并在約束原有構件的同時使其變形能力和承載能力得到改善，若在混凝土柱、梁等構件需要顯著提升承載能力且又不允許增大截面尺寸時選用該抗震加固方法，施工便捷、工作量小、增重較少不說，還可顯著增強構件延性、剛度和承載能力；此外為鋼筋混凝土中軸心受壓、受彎、受拉等構件粘貼增強型纖維復合材料也不失為一種有效的抗震加固方法，但必須保證材料合適、可靠，唯有如此，其強度、抗化學腐蝕以及保護加固構件的能力才會充分發揮，進而改善建筑結構的加固效果和耐久性，當然簡單的操作、較小的施工噪音和環境影響也是其一大優勢。

3.做好建筑隔震減震處理

隨著建筑結構抗震加固研究的不斷深入，隔震技術和減震技術逐漸發展起來。其中防震技術是指借助布置隔震層集中地震變形，以此降低地震對建筑原有結構的影響，從而限制能量繼續上傳，實現增強建筑抗震能力的目的，可見其加固效果理想，抗震安全性好，無需再次加固非結構構件，那么建筑功能和用途自然不會受到干擾，可是在采用該方法時，必須注意合理連接穿過隔震層的設備配管、配線等；而減震技術則是通過設置必要的耗能阻尼減震裝置弱化地震反應，但其需要增加結構的能量耗力，而非結構延性和剛度，同時實踐證明，較之普通抗震結構，耗能減震結構可降低 40-60%的抗震反應，結構造價也有所降低，像粘性流體、附加阻尼剛度、粘彈性等阻尼器是常見的耗能裝置。

三、建筑結構設計中抗震加固定法的應用

1.建筑結構設計中的抗震措施

在建筑結構設計中，一定要考慮到地質條件、建筑物本身的基礎結構、材料、地理位置等，結合建筑類型和抗震設計標準，有針對性地進行雙重抗震設計，運用有效的抗震技巧，全面提升建筑物在可能發生的地質災害中的穩定性，確保建筑物的穩固。

2.建筑結構設計中的建材選擇

建筑材料是建筑結構設計中最重要的承重原料，抗震結構對建材的塑性、剛度都有較高要求。在運用建材的過程中，要以保證建筑物的穩定性為目標，參照當地地震史，并經過科學的理論分析，選用最合適的建材。通常在不影響建筑物的結構和使用效果的情況下，應選用質量小的材料，因為在地震中，此類材料相比之下破壞力低，不易造成人員傷亡。

例如，在我國東北，建筑物經常使用鋼筋混凝土作為主要材料，大型建筑物還會運用伸縮縫的方法，這樣不但保證了建筑結構的完整性，還能很程度上防御地震的破壞。

3.建筑結構設計中的效能減震

效能減震的原理采用阻尼器、效能器對地震力進行主動消耗和吸收，從而減少地震對建筑主體的破壞，確保建筑主體安全。這種減震技術目前應用也很廣，在，新、舊建筑物抗震加固中均能起到很好的抗震作用。

四、建筑結構抗震加固實例分析

由上可知，建筑結構抗震加固方法豐富多樣，但都有自己的優勢和不足，故需要我們根據實際情況進行全面分析，以此選擇最佳的抗震加固措施。

如某一歷史性建筑經結構檢查和材料試驗后，確定需要采取抗震加固措施，后經方案比較和分析選擇了基底隔震加固這一方式，一來發揮隔震效用，二來不會破壞原有建筑，并最大限度的使其保持原樣。其中隔震層采用的是直徑為500mm和600mm的天然橡膠疊層支座和鉛阻尼器，使其分開布置并予以適當調整，以此避免上部建筑結構自重會因分布不均而發生扭轉振動；同時為強化隔震效果，不僅加大了結構固有周期，還在拆除樓板后換了較大厚度的鋼筋混凝土現澆樓板；此外為保險起見，還對建筑上部結構作了適當的處理，如增設了木桁架支撐，用于屋面水平剛度的增強，增設了外圍墻垛和不連續墻體配筋等，并在隔震層下方設置了具有支撐作用的筏板基礎，以期進一步改善該建筑結構整體性能，提高其抗震能力。其中圖 1 為抗震加固方案。實踐證明，該建筑抗震加固措施實施效果良好。

圖 1 建筑結構抗震加固方案設計

五、結束語

綜上所述，為安全起見，對建筑結構采取合理的抗震加固措施十分關鍵，不容忽視，畢竟其事關建筑質量安全和使用效益。這就要求我們強化建筑結構抗震設計，并結合當地實際情況和建筑結構特點，選擇合適的主動或被動抗震加固措施，以此提高建筑抗震能力，降低風險隱患，同時還需加強抗震方法研究和創新，以期推動我國建筑抗震技術健康發展。

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