現有建筑結構抗震能力鑒定及加固設計方法

張親玲

（甘肅土木工程科學研究院）

前言

地震災害是人類面臨的最嚴重的自然災害之一，具有突發性、毀滅性、難預測的特點，受經濟制約我國早期一些建筑普遍存在著抗震能力弱、功能單一的問題，因此，對現有建筑進行科學的抗震能力鑒定并采用合理的加固措施就變得尤為重要。

1 現有建筑進行鑒定的情況、鑒定步驟、鑒定方法

1.1 有下列情況時必須對現有建筑進行鑒定

（1）需要對現有建筑進行結構可靠性鑒定或抗震能力鑒定時；

（2）對現有建筑物需進行大修時；

（3）對現有建筑改變使用功能、加層或擴建時；

（4）對現有建筑已達到或超過設計使用年限仍要繼續使用時；

（5）災后建筑；

（6）對現有建筑的工程質量有懷疑或爭議時。

1.2 現有建筑的抗震能力鑒定步驟

（1）搜集現有建筑的巖土勘探報告、施工圖紙（竣工圖紙）等工程相關原始資料。

（2）現場實地踏勘建筑物現狀，復核其與施工圖等原始資料吻合情況、施工質量和平時使用狀況。

（3）對現有建筑地基基礎、主體、主要結構構件等進行實測或取樣化驗。

（4）依據《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144和《民用建筑可靠性鑒定標準》GB50292先進行可靠性鑒定并形成鑒定報告。

（5）經可靠性鑒定確認需要加固時再按照《建筑抗震鑒定標準》GB50023的有關規定進行抗震能力鑒定并形成鑒定報告。

1.3 抗震能力鑒定鑒定方法

依據《建筑抗震鑒定標準》GB50023的規定：抗震能力鑒定采用篩選法分兩級鑒定。

第一級鑒定是依據《建筑抗震鑒定標準》GB50023第3.0.4條要求為宏觀控制對象和以建筑的構造鑒定為主兩者進行綜合評判；第二級鑒定應以現行規范為依據進行結構抗震驗算為主并結合構造影響進行綜合評判。

A類（后續的合理使用年限30年）抗震鑒定方法：首先按照第一級鑒定的各項內容及要求進行評定，如果符合可不再進行第二級鑒定。否則，要進行第二級鑒定。

B類（后續的合理使用年限40年）抗震鑒定方法：應以現行“規范”為依據檢查原結構抗震措施，再利用結構軟件復核其整體抗震能力，然后做出判斷。當抗震措施不滿足現行規范要求，而整體結構的抗震承載力又相對較高時可通過抗震影響系數進行綜合抗震能力的評定；當抗震措施滿足現行規范要求時，結構的主要抗側力構件的抗震承載力大于或等于計算值的95%、次要抗側力構件的抗震承載力大于或等于計算值的90%時可不進行加固處理。

2 現有建筑結構抗震鑒定步驟分析

2.1 搜集建筑結構原始資料

當對現有建筑結構進行抗震鑒定之前，首先需要收集建筑結構的相關原始資料，內容主要包含建筑結構的施工設計方案、施工記錄、勘驗報告和工程驗收報告等，通過這些資料可大致了解建筑物整體的情況，便于開展進一步工作，對于材料確實不全的應當進行相應的實測補充。

2.2 實勘建筑結構的現狀

有些建筑物因為年代久遠或其他問題，原始資料缺失較多或記錄不全，并且因為監管問題可能存在實物與資料情況不符等情況，因此需要實地勘驗建筑結構的現狀，不能紙上談兵，否則將直接影響抗震測試的精確度，鑒定人員需要了解工程的施工質量和維護情況，注意相關的非抗震質量問題。

2.3 綜合分析抗震性能

通過原始資料整理與實地勘察之后，根據建筑物的結構體系、結構布置、抗震承載力等因素，運用相應的方法對建筑結構的特點、布置、構造等進行鑒定，通過參照有關的抗震能力分析模型，估算建筑結構的實際抗震能力。

2.4 產生相關鑒定結論

在對現有建筑的宏觀控制并對其抗震能力綜合判定的基礎上，整理出符合建筑結構實際情況的鑒定結論，不符合抗震性能指標要求的部分提出加固和維修建議，保證通過改造之后現有建筑能夠符合抗震要求，達到使用目的。

3 現有建筑結構加固設計目標

對建筑結構的加固設計是有效提升建筑物抗震能力的重要手段，加固設計內容直接影響了建筑結構的抗震性能，對建筑結構的加固爭取能夠在突發性地震來臨時起到適時的保護作用，降低地震給人民帶來人身和財產損失。加固設計應當依據抗震鑒定結果為依據，以現行的規范、規程為標準，科學的、有針對性的進行加固設計，達到“小震不壞、中震能修、大震不倒”的設計目標。

4 現有建筑上部結構加固設計主要方法及適用范圍

現有建筑上部結構加固方法分為：直接加固法、間接加固法。

4.1 直接加固法

直接加固法是在結構構件表面（剝除粉刷層）清理干凈后直接進行加固，加固直觀、明了，一般分以下六種加固方法：

4.1.1 加大截面加固法

加大截面加固法是將原結構構件幾何尺寸加大，所用材料與原結構相同，這樣就可以保證后加固部分與原結構可靠粘接，融為一體。斷面加大以后，構件剛度顯著增大，承載力能力加大。本辦法適用于使用上有條件增大構件截面的梁、板、柱、墻等結構構件。

4.1.2 外包鋼（鋼筋、鋼筋網片）加固法

外包鋼加固法是采用型鋼對原結構構件進行包裹以達到加固補強的目的，外包鋼形成穩固的鋼構套，此加固法按是否采用混凝土包裹可分為干式和濕式兩種。該方法適用于使用上允許增大構件截面尺寸的情況，適合柱、梁、墻等構件加固。

4.1.3 預應力加固法

預應力加固通過對原結構構件預先施加應力間接達到對結構構件加固的一種方法，產生預應力體所用材料均為抗拉、抗壓強度高的高強材料，該加固方法能夠糾正被加固結構構件截面應力超前，有效減小原結構構件裂縫寬度和撓度，顯著提高構件承載力等優點。適用于梁、柱、桿件等構件，此加固方法對使用環境溫度高于60℃及原構件所用混凝土收縮、徐變大的情況。

4.1.4 輔助結構加固法

輔助結構加固法是一種在原構件外重新制作若干個簡單或復雜的構架來分擔原構件荷載，形成一個與原構件組合在一起的新的組合結構達到兩者共同工作。輔助結構加固法適合于較大的空間施工，二次構件制做應力求簡單、自重較輕、對原構件損傷小。適合于梁、柱、鋼架、支撐等，但必須對后加構件做好安全防護、防腐、防火等工作。

4.1.5 外部粘鋼加固法

外粘鋼加固法是用膠合材料把加工好的鋼板按計算要求粘貼在原構件混凝土表面上。該方法施工操作簡單、靈活，是一種目前普遍采用的加固方法。適用于對構件斷面要求增加不大的梁、板、墻等構件。但當使用環境溫度大于60℃、強酸、強堿、相對濕度大于70%的環境絕對不能采用。

4.1.6 碳纖維布加固法

是將碳纖維片材用膠合材料粘貼于混凝土構件表面。碳纖維布僅承受拉應力。

碳纖維布布置方式：在進行梁受彎加固時，碳纖維布應布置在梁的支座頂面、底面受拉區；梁受剪加固時，碳纖維布應采用U形箍加縱向壓條或封閉箍的方式粘貼；對柱進行受剪承載力加固時應將碳纖維布沿柱軸向環向螺旋纏繞粘貼并封閉。

采用碳纖維片材加固前必須對原結構構件卸載；原構件混凝土的實際強度等級不應低于C15，且混凝土表面的正拉粘結強度不應低于1.5MPa；被加固構件的使用環境及防火要求應嚴格按照國家現行的有關規范要求。

4.2 間接加固

間接加固法是通過在原構件外加設構件用以改變原結構的受力狀態，改變原結構的傳力途徑，從而間接的達到加固改造目的，一般常采用的方法有：

4.2.1 增設構件法

增設構件法顧名思義是在原結構的構件與構件間增設一個新的構件，新舊構件共同工作。以分擔作用在原構件上的荷載，該方法一般適用于單層工業廠房或排架結構、廠區輸送裝置等。

4.2.2 增設支點法

增設支點法是在被加固結構的梁、板、柱上新增設若干支點（支座），達到增加跨數，減小跨長，增大了梁柱的線剛度的目的，從而間接的提高了原構件承載力。

支點按是否變形分為剛性支點和彈性支點。剛性支點法支點的變形相對被加固梁的撓度而言非常小，可忽略不計。彈性支點是以受彎或桁架構件來間接傳遞荷載，此時，支點的變形不能忽略。增設支點法適用于房屋凈空不受限制的大跨度梁、板或高度較高的柱的加固。

4.2.3 增加結構整體性加固法

增加結構整體性加固法是通過增設支撐使多個構件形成空間整體，共同工作。從而大大降低構件破壞的概率，因此在不需要加固原結構當中任何一個構件的情況下達到了加固的目的。

4.2.4 改變剛度比值加固法

在房屋結構中，改變構件的剛度比值，調整原結構的內力分布，改善結構受力狀況，也可以達到結構加固的目的，該方法多用于提高結構水平抗力。

5 結語

通過本文分析我們不難看出對現有建筑結構抗震性能鑒定和加固設計是相輔相成的，抗震性能鑒定是加固設計的依據，而加固設計則是提高建筑物抗震性能的保證。對現有建筑結構鑒定與加固工作必須按照國家現行的有關規定循序漸進，有針對性的開展鑒定加固工作，只有鑒定真實可靠，加固才能切中要害。

不同的結構體系、紛繁的受力構件要采取不同的加固方法，如何找出一個經濟的、安全的、可行的加固方法仍然是一個不斷求索創新的過程，我們只有在具體的加固過程中注重將抗震鑒定和加固手段科學結合，更好的提高現有建筑物結構的抗震性能，才能更好的造福社會。

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