工程抗震與檢測(cè)加固

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)渤海校區(qū)理工學(xué)院 河北 滄州市 061100 2.石家莊鐵道大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 河北 石家莊 050043)

前言

我國(guó)是多地震國(guó)家之一。 少量大中城市坐落在烈度為7度以上的地震地區(qū)，部分一線城市，如北京、西安、蘭州等都處在高烈度的地震區(qū)，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能自然就顯得尤為重要。抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，充分了解建筑結(jié)構(gòu)的震害破壞原理和震害破壞過程，在抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，合理地確定建筑結(jié)構(gòu)的各種震害問題，方可采取可靠的抗震加固措施。建筑工程行業(yè)也越來越著重于工程結(jié)構(gòu)新建和改造雙管齊下，建筑物的檢測(cè)與加固在業(yè)界已經(jīng)引起高度重視。經(jīng)過調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在“89規(guī)范”之后設(shè)計(jì)建造或者抗震加固的建筑物大都達(dá)到了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防要求，而在此之前的設(shè)計(jì)建造的工程建筑(古建筑除外)受損嚴(yán)重。[1]但在我國(guó)地震區(qū)內(nèi)，仍有一些建筑沒有考慮地震這種不可抗力因素，有些即使考慮了抗震設(shè)防，但是由于天然因素或歷史原因，不符合當(dāng)下的抗震標(biāo)準(zhǔn)。有一部分建筑因?yàn)榻ㄖ锏氖褂们闆r改變、設(shè)計(jì)或者施工的誤差等條件，都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗側(cè)力不足，從而導(dǎo)致不符合抗震標(biāo)準(zhǔn)。因此，先對(duì)當(dāng)下建筑物進(jìn)行抗震檢測(cè)，然后對(duì)不符合抗震標(biāo)準(zhǔn)的建筑局部或整體進(jìn)行加固，是減輕地震造成的傷亡災(zāi)害的途徑之一。

一、關(guān)于建筑物的檢測(cè)與加固的必要性

在當(dāng)下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中，建筑工程的基本要求是安全性和可靠性。為了檢驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)的最大承載性能并且為建筑安全提供依據(jù)，需要進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)，通過實(shí)際測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)的工作性能，記錄下相應(yīng)的數(shù)據(jù)根據(jù)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用實(shí)驗(yàn)計(jì)算的方法，得出相應(yīng)的結(jié)論，不僅可以評(píng)定新建的工程項(xiàng)目的安全性，而且為舊房屋和有重要意義的古老建筑物的加固、翻新、維護(hù)等方面提供相應(yīng)的數(shù)值。建筑物在正常設(shè)計(jì)、正常施工以及正常使用和維護(hù)下，應(yīng)該滿足安全性、實(shí)用性和可靠性的基本要求。在對(duì)建筑物的施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要檢測(cè)建筑物的整體、局部或者某構(gòu)件的穩(wěn)定性或安全性。當(dāng)被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件具有安全問題時(shí)，為了防止以外的發(fā)生，應(yīng)該進(jìn)行加固或者拆除處理。

二、建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)

結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作囊括的內(nèi)容相對(duì)較多，其中包含結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測(cè)、結(jié)構(gòu)材料的機(jī)械性能檢測(cè)、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的開裂情況檢測(cè)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸檢測(cè)、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測(cè)及結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載的性能檢測(cè)、鋼筋位置及直徑檢測(cè)和變形情況檢測(cè)等。對(duì)某些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件為獲得其結(jié)構(gòu)整體及構(gòu)件的承載力、剛度、抗彎和抗裂性能，可以對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體性能和其所能承受的靜荷載進(jìn)行檢驗(yàn)。靜荷載檢驗(yàn)可以分為使用性能檢驗(yàn)、破壞性檢驗(yàn)和承載力檢驗(yàn)三種，其中使用性能檢驗(yàn)用于驗(yàn)證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在規(guī)定荷載的作用下沒有產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)的變形或破損開裂，破壞性檢驗(yàn)用于確定建模或?qū)嶓w結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力性能，承載力檢驗(yàn)用于驗(yàn)證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計(jì)承載力性能。[2]

建筑物結(jié)構(gòu)的檢測(cè)工作有相對(duì)較高的多樣性和復(fù)雜性：檢測(cè)建筑物的結(jié)構(gòu)需要考慮建筑材料的質(zhì)量、建筑材料的性能、建筑物的基本結(jié)構(gòu)、鋼筋的位置和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)格尺寸等多種不穩(wěn)定因素。結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作還需要對(duì)建筑的開裂與變形情況進(jìn)行檢測(cè)，以觀察其結(jié)構(gòu)的實(shí)際荷載，其中檢測(cè)混凝土建筑結(jié)構(gòu)、砌體建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或者鋼筋-混凝土組合建筑結(jié)構(gòu)等的方法是根據(jù)檢測(cè)建筑物的類型規(guī)定的。

建筑物常用檢測(cè)方法如下：混凝土建筑結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)性能實(shí)際荷載檢測(cè)、取芯法、拉撥法、混凝土強(qiáng)度回彈法；砌體建筑結(jié)構(gòu)：軸壓法、筒壓法、扁頂法、原位單剪法、回彈法、點(diǎn)荷法；鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)：涂層厚度檢測(cè)、射線檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、 鋼材銹蝕檢測(cè)

三、建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

(一)粘鋼加固法。粘鋼加固法主要是指使用一些合適的抗沖擊剝離性粘結(jié)劑或者是建筑結(jié)構(gòu)膠在需要加固的區(qū)域貼入鋼板粘貼，從而能夠增加建筑結(jié)構(gòu)的承載力，目前被廣泛應(yīng)用于大偏心受壓、受拉及受彎構(gòu)件的加固。這種加固方法具備很多優(yōu)勢(shì)：速度快便于操作、施工工期短、對(duì)原來所產(chǎn)生影響較小、施工現(xiàn)場(chǎng)無濕作業(yè)。

(二)加大截面面積加固法。加大截面面積加固法主要是采用加大混凝土結(jié)構(gòu)面積或者是構(gòu)筑物面積來達(dá)到增大建筑結(jié)構(gòu)的承載能力的目的的一種加固方法。如果原建筑的正截面配筋比較少，可以選擇增加主筋的面積來提高建筑物的承載性能。要想使截面的剛度增加，可以選擇在截面的受拉區(qū)域添加現(xiàn)澆混凝土圍套從而增加構(gòu)件面積，或者擴(kuò)大該截面面積。

(三)粘貼纖維復(fù)合材料加固法。粘貼纖維增加復(fù)合材料加固法主要指的是將具有很強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行表面粘接，然后和構(gòu)件共同進(jìn)行工作，進(jìn)一步提高承載力。就目前的情況來看，進(jìn)行加固的時(shí)候使用的材料主要有芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其中碳纖維布加固應(yīng)用最多，主要是施工方便，同時(shí)能夠進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的抗剪能力以及抗腐蝕性能，而且其自重較小，適用范圍廣，還具有較好的柔韌性。

建筑結(jié)構(gòu)常用加固方法如下：粘鋼加固法：1.施工工藝簡(jiǎn)單；2.受力可靠；3.現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間短；4.對(duì)影響空間較小；5.用鋼量較大；6.受空間限制的構(gòu)件且需大幅提高承載力的混凝土構(gòu)件；7.無防護(hù)的情況下，溫度不宜高于60℃。加大截面加固法：1.施工工藝簡(jiǎn)單；2.適應(yīng)性強(qiáng)；3.現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；4.影響空間。粘貼纖維復(fù)合材料加固法：1.施工工藝簡(jiǎn)便；2.現(xiàn)場(chǎng)無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)；3.對(duì)空間無影響。

四、加固施工監(jiān)測(cè)及檢測(cè)措施

為確保加固施工的質(zhì)量，整個(gè)施工過程必須進(jìn)行必要的施工監(jiān)測(cè)，來確保施工安全和加固效果。加固前、施工過程中在需要加固的構(gòu)件或其周邊構(gòu)建上布置測(cè)點(diǎn)，一直到加固完成所加固的構(gòu)件達(dá)到其加固設(shè)計(jì)承載力期間，對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)按一定的要求和頻率進(jìn)行觀測(cè)，用這種手段來保證整個(gè)加固施工處于一種可控的狀態(tài)。為確保該結(jié)構(gòu)正常工作所加固的結(jié)構(gòu)應(yīng)定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，檢查的時(shí)間間隔為6到12年，但第一次應(yīng)不遲于6年。

五、結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)究其之根本是為人所使用，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求便是在保障其安全性的前提下提高結(jié)構(gòu)的可靠性，歸根結(jié)底，結(jié)構(gòu)安全實(shí)用是重中之重。而建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固作為質(zhì)量安全保障體系中必不可少的一部分，必然成為保障建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的重要程序。這就要求我們必須在自然條件下對(duì)混凝土建筑結(jié)構(gòu)、砌體建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)等分別嚴(yán)格按照其相應(yīng)檢測(cè)方法準(zhǔn)確鑒定工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，并按照相應(yīng)自然地理?xiàng)l件和政策法規(guī)的要求確定最適用且經(jīng)濟(jì)有效的加固方法。除了技術(shù)層面的改革，我們還需加大在改造完成后的一系列跟蹤檢查維護(hù)的力度，使加固改造的作用發(fā)揮到最大，切實(shí)保證加固施工安全和質(zhì)量。