鋼筋混凝土結構房屋的抗震修復加固

馮海滿

摘 要：地震是比較常見的、不可預見的自然災害，當地震發生時，就會造成房屋的損壞。目前，我國的建筑主要還是以鋼筋混凝土結構為主，因而，研究鋼筋混凝土結構房屋的抗震修復對將來面對不可抗力造成的危害時，能夠更從容、更正確的處理。當房屋遭受地震損壞，會導致結構抵抗力不足，因而必須對房屋進行抗震加固以提高其強度、剛度或延性，改善結構的抗震性能。鋼筋混凝土結構在地震的作用下，會對結構造成破壞，結構破壞的主要表現是變形和裂縫，其中結構裂縫最為常見，根據結構裂縫的產生的位置，可以將結構裂縫分為連接裂縫和墻體裂縫兩類。其中，連接裂縫，是地震在縱向墻體交接處引起的豎向裂縫，墻體裂縫是指墻體上產生的裂縫。墻體裂縫又可以細分為墻垛裂縫、墻面裂縫、洞口死角和上下部裂縫，按照墻體裂縫受力的不同，還可以分為剪切型裂縫和彎剪型裂縫，根據裂縫寬度不同，需要選取不同的加固方法及施工方案。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構；房屋；抗震修復；加固

在各種地質災害頻發的今天，鋼筋混凝土結構房屋的震后修復加固一直起到了緊要而且關鍵的作用。對于建筑的震后修復，需要遵循基本的加固原則。首先應綜合考慮地震災害對房屋及其他建筑物的破壞作用，做出地震破壞評價，針對不同情況采用不同的加固方法。結構加固修復的方法多種多樣，加固方法的選擇需要根據抗震鑒定的結果，結合結構的受力特點，綜合考慮抗震加固效果，施工難易程度和成本經濟性等因素綜合選擇。在抗震加固的工作中，還要考慮結構構件和整體結構的相互影響關系和相互作用，從而形成完整的抗震體系。

1鋼筋混凝土框架結構抗震加固原則

通過對建筑物結構構件、結構受力途徑的優化和改善，從而提升建筑物抗震性能，減少地震發生時受到的損壞。再對鋼筋混凝土框架結構進行抗震加固時，應遵循以下原則：（1）整體原則：在制定建筑物的抗震加固方案時，應從建筑物的整體考慮，避免出現局部構件的抗震性能增強，而結構的整體抗震性能卻下降。（2）體系加固原則：在進行抗震加固時，個別構件加固后引起的剛度變化，可能會對整個結構體系造成一定的影響。因此，不僅要考慮單獨構件的抗震性能加固，還要同時考慮結構體系的整體抗震性能加固。（3）經濟原則：在對建筑進行抗震加固時，應綜合考慮其經濟效果，盡量不損傷原結構，并保留具有利用價值的結構構件，盡量減少對建筑構件的更換或者拆除。此外，還應提前委托有檢測鑒定資質的單位，對房屋結構進行安全性評定和抗震鑒定。加固改造設計必須符合現行國家、行業規范標準的要求。加固改造施工單位應具有特種專業（結構補強）承包資質。

2抗震加固的方法

假設抗震不可靠區的鋼筋混凝土結構的強度為s0，延性為d0，抗震加固后強度要求達到sr、延性要求達到dr，因此，有三類基本的加固方法。方法一：sT>s0，drs0，dr>d0，強度，延性均有提高。方法三：Sr>s0，dr>d0，延性提高，強度有所降低。目前，方法一主要用于抵抗地震中建筑結構的側移，方法三用于提高建筑結構的延性，防止建筑結構在地震中受到脆性破壞。鋼筋混凝土建筑的抗震加固方法有很多，目前應用比較廣泛的主要有以下幾種。

2.1增大截面加固法

增大截面加固法是采用外包鋼筋混凝土的形式。這種方法增大了結構構件的面積和配筋，提高了結構的承重力。此方法適用于混凝土柱、梁、板等結構構件，可以有效地減緩節點區混凝土的開裂，提高節點的抗震能力，提高構件的延性，此外也能在一定程度上提高結構的抗側剛度。但增大截面尺寸會減少建筑使用空間，這會對本方法的適用性產生阻礙。

2.2外包鋼加固法

外包鋼加固法是指在加固構建的周邊用鋼材包裹，在內部灌注粘結劑，從而提高結構構件承載力。同增大截面加固法相比，本方法對原結構的截面尺寸變化很小，施工便捷，主要適用于混凝土柱和梁等構件。

2.3結構受力體系改變加固法

結構受力體系改變加固法是在指增加結構構件，改變原結構的受力體系。在地震作用下，原結構構件承擔的地震作用力分散到新增結構上，使原結構構件滿足承載力抗震要求。具體的方法是增設混凝土抗震墻，鋼支撐等，將原有的框架結構變為框架剪力墻結構。

2.4粘鋼加固法

粘鋼加固法是指采用高性能的建筑結構膠將鋼板粘在構件表面，形成一個整體，達到鋼板與混凝土的協同工作，增強原結構強度和剛度。這種加固方法，粘鋼所占空間很小，幾乎不改變構件原有外形。主要應用于混凝土斷梁、斷柱以及生命線建筑物的抗震加固等，具有施工工藝簡單，施工工期短的特點。

2.5粘碳纖維布加固法

粘碳纖維布加固法是用高性能結構膠將碳纖維布與混凝土構件粘在一起，達到對原結構構件的加固補強，改善原構件的抗震性能。碳纖維材料的強度高于鋼筋，在作為加固材料上有強度優勢。碳纖維加固方法具有高強高效、材質薄、重量輕、施工便捷、久耐腐蝕等特點。但采用碳纖維加固方法對粘結膠性能要求比較高，在成本經濟型上不占有優勢，碳纖維布和粘結膠的成本均較高。

2.6消能減震法

隨著科學技術的進步，對鋼筋混凝土框架結構進行抗震加固的方法也越來越科學化。近年來，消能減震技術不斷被應用到各種鋼筋混凝土框架結構當中。通過在建筑物的結構中放置一定數量的消能設備，當地震發生時，消能裝置會增加結構體系的阻尼系數，減少地震對結構的破壞作用。如果發生的地震較高時，進入彈塑性狀態的消能裝置，可以消耗地震的作用力，從而提升了建筑物的抗震性能。常見的消能設備裝置有：屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器和粘性流體阻尼器等。與傳統的加固技術相比，消能減震法主要優勢有：（1）現場施工過程中，可以做到無濕作業，原建筑的正常功能使用不受影響。（2）既能提升建筑的抗震性能，又不改變建筑的外貌。（3）改善結構抗震性能效果明顯，可滿足各種抗震設防類別的要求。（4）施工成本低、施工周期短。

2.7隔震加固法

在建筑物內設置隔震層，當發生地震時，將地震產生的作用力集中到隔震層上，從而減少地震對原結構的破壞。常見的隔震方法有：橡膠墊隔震、滾珠或滾軸隔震、擺動隔震、彈簧隔震等。目前，這種方法在國外應用較為廣泛，例如美國加利福尼亞的奧克蘭市政大廳，該建筑在1989年的大地震中，受到了嚴重損壞，在進行抗震加固時，采用了基礎部位增設隔震裝置的抗震加固方法。

結論

總而言之，鋼筋混凝土框架結構抗震設計作為一項復雜的系統性工作，對建筑結構的穩定性有著直接影響，進而影響著建筑工程的施工質量，因此，一定要提高對鋼筋混凝土框架結構抗震設計的重視程度，根據工程實際情況選擇合理的設計方案，采用高水平的設計方法，使鋼筋混凝土框架結構的抗震性能得到提高，提升建筑工程的質量安全，進而推動建筑行業的蓬勃發展。

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（作者單位：吉林大學）