抗震加固設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

胡鑫

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代建筑正在朝著不斷加高加大的方向發(fā)展，隨之而來的則是對于與建筑安全愈加嚴(yán)峻。而人們在當(dāng)前的生活狀態(tài)下，建筑結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固是當(dāng)前人們實現(xiàn)幸福生活的一大重要要求。因此在當(dāng)前建筑行業(yè)里，對建筑結(jié)構(gòu)進行加固提高其抗震性，保障人們居住舒適性及安全性，成為當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的首要考慮要素。本文從建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固設(shè)計的相關(guān)背景及對應(yīng)的方式方法出發(fā)，分析了抗震加固的原理，對比了結(jié)構(gòu)控制抗震加固方法和增加抗震能力加固技術(shù)，對比分析不同方法的優(yōu)缺點。并結(jié)合實際工作情況，對當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)中的相關(guān)方法和設(shè)計內(nèi)容進行了總結(jié)，探討了針對建筑結(jié)構(gòu)如何應(yīng)用抗震加固設(shè)計方法以提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，選擇了以建筑結(jié)構(gòu)性能為目標(biāo)的抗震加固方法作為方式，從而有效提升建筑結(jié)構(gòu)的安全，以期能夠給當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】抗震加固;建筑結(jié)構(gòu);建筑設(shè)計;安全性? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.038

1、前言

對于建筑結(jié)構(gòu)而言，除去自身質(zhì)量原因外，對其威脅最大的則屬天然地震，由于天然地震的突發(fā)性和強破壞性，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性受到極大的破壞。因此一旦發(fā)生地震，建筑結(jié)構(gòu)往往會出現(xiàn)一些倒塌和破損等情況，并會引起火災(zāi)等次生災(zāi)害，從而對生活其中的人們的人身財產(chǎn)安全帶來極大的威脅。由于我國地理位置的特殊性，受到環(huán)太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶的圍繞，地震災(zāi)害在我國時常發(fā)生，從而對我國的帶來極大的破壞，對于經(jīng)濟和社會穩(wěn)定性產(chǎn)生極為不利的影響。因此如何提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震穩(wěn)定性，就可以在面對地震時，增加人們?nèi)松碡敭a(chǎn)安全的保障。所以研究如何對建筑結(jié)構(gòu)開展抗震加固設(shè)計，從而當(dāng)前建筑行業(yè)的重點發(fā)展方向。

2、建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用抗震加固設(shè)計

（1）建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用抗震加固設(shè)計的背景及意義。對于我國建筑行業(yè)而言，何如保持建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性一直是建筑領(lǐng)域中考慮的問題，以往的土木建筑采用的榫卯及框架結(jié)構(gòu)，也或多或少的考慮了建筑結(jié)構(gòu)的抗震穩(wěn)定性。隨著時代的發(fā)展，當(dāng)前建筑領(lǐng)域已經(jīng)大面積使用了鋼筋混凝土等其他類型的新型建筑材料，因此就需要采用新的抗震加固設(shè)計方法。雖然歷經(jīng)時代的變遷，不同時代的建筑結(jié)構(gòu)對于抗震方面都有所體現(xiàn)。由于我國處于地震多發(fā)地帶，地震發(fā)生時具有頻次高分布廣的特點。因此在對待抗震方面也是具有很好的經(jīng)驗。對于世界其他地域的建筑結(jié)構(gòu)而言，同樣采用了三水準(zhǔn)設(shè)防原則，即“小震不壞，中震維修，大震不倒”的原則用于開展建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)。上述三原則已經(jīng)證實對于保障人們在生活中應(yīng)對地震時具有很好的保障作用，能夠較好的保護人們的人生財產(chǎn)安全。但是進入了新時代，面臨全新的建筑環(huán)境，建筑行業(yè)需要重新考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固設(shè)計方法和思路。

（2）抗震加固基本思路。要想確保建筑結(jié)構(gòu)具有很好的抗震加固效果和水準(zhǔn)，就需要在實際執(zhí)行當(dāng)中投入很多的人力及物力資源。然而很多情況下上述能夠應(yīng)用建筑抗震加固的資源十分有限，因此有需要對既有的設(shè)計思路和方案進行優(yōu)化，對現(xiàn)有抗震加固技術(shù)進行完善和改進，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，采用最為經(jīng)濟合理有效的設(shè)計方案，在保證建筑結(jié)構(gòu)具有很好的抗震加固性能基礎(chǔ)上最大限度的減少上述工程的投資。

3、建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的幾種方法

（1）增設(shè)構(gòu)件加固方法。在當(dāng)前建筑行業(yè)中，對建筑結(jié)構(gòu)進行加固，通常采用的手法就是對建筑結(jié)構(gòu)進行增設(shè)部分構(gòu)件，例如增設(shè)抗震墻加固以及外加混凝土墻等形式，并根據(jù)實際需求和建筑情況對上述方法進行適當(dāng)?shù)母倪M。對于采用增設(shè)支撐加固方法以及鋼架加固方法，也在當(dāng)前的建筑加固工程中應(yīng)用較多。且這些方法是對建筑結(jié)構(gòu)進行抗震加固最為常用也最為有效的方法。采用上述方法對建筑結(jié)構(gòu)進行加固，能夠有效提升建筑連接之間的可靠性，并同時對于增加建筑抗震性具有很好的作用，尤其是對于抗震墻的應(yīng)用，能夠?qū)τ诘卣鹨鸬慕ㄖY(jié)構(gòu)破壞起到很好的穩(wěn)固作用。

（2）增加構(gòu)件加固方法。如果新增的構(gòu)件已經(jīng)達到了加固建筑的極限，就需要對建筑物既有的原始構(gòu)建進行加固，從而通過提升原始構(gòu)建的承載能力期望實現(xiàn)提高其抗震能力。在現(xiàn)階段，對原始構(gòu)件進行加固的方法主要包括以下幾點：1.外粘型鋼加固方法。該種方法主要用于灌漿或者焊接方式在構(gòu)件周圍添加型鋼，通過型鋼的支撐實現(xiàn)對原始建筑構(gòu)件的加固，對于提高其承載能力具有很好的作用及效果。該種方法具有施工操作簡單、工作量小的優(yōu)勢，對于改善并提高構(gòu)件截面的剛度及延展性效果明顯，特別是應(yīng)用在大跨度大結(jié)構(gòu)方面的加固具有很好的作用。2.黏貼鋼板加固方法。如同方法的名稱一樣，就是在建筑的原始構(gòu)建外部黏貼鋼板，通常是在鋼筋混凝土外部黏貼鋼板，通過二者的結(jié)合實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)承載力的提升。上述施工方法具有方法簡單速度快的特點，在實際施工中不會產(chǎn)生噪音和污染，對于周圍居民的生活及工作沒有太大影響。但是該種方法在防火性能方面表現(xiàn)較差，且對于構(gòu)建承載力提升幅度有限。除去該方法外，往往還可以采用增加構(gòu)件截面的方式對建筑進行加固，該方法能夠大幅度提升原始建筑構(gòu)件的承載力，且加固方法具有很好的耐腐蝕及耐火性，唯一不足的就是施工方面具有投入大量的人力和物力，且耗時較長。

（3）增強結(jié)構(gòu)抗震能力的加固方式。該項抗震加固方式，主要是通過加強建筑物結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系，在構(gòu)件上最大程度的提高建筑結(jié)構(gòu)的延展性和承載能力，從建筑結(jié)構(gòu)的整體上對其抗震能力進行改善。由于該項加固技術(shù)是從建筑整體上進行加固的，因此在實施該項加固措施時要主要考慮建筑結(jié)構(gòu)的整體性，避免加固之后使得建筑結(jié)構(gòu)過于剛性，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)薄弱部位出現(xiàn)位移。對于該項加固技術(shù)目前主要包括以下幾種方法：1.建筑結(jié)構(gòu)自身整體加固技術(shù)。這種方法主要是對建筑結(jié)構(gòu)中存在缺陷的部位進行修補，例如建筑結(jié)構(gòu)中存在和裂縫位置進行修補，該項措施對于提升建筑的抗震性具有很好的作用，在加強建筑承載能力的同時能夠加固建筑結(jié)構(gòu)的自身完整性，但是該項方法需要同其他的加固方法混合使用，以期獲取更好的加固效果。2.外包加固技術(shù)。顧名思義就是在建筑結(jié)構(gòu)的外部增添加固層，用以來提升建筑結(jié)構(gòu)的形變能力和抗震能力，其對于建筑結(jié)構(gòu)的整體性影響不大。常見的外加固方式主要包括外包鋼筋混凝土面層加固、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固和鋼結(jié)構(gòu)套加固技術(shù)，以及粘鋼加固、碳纖維加固技術(shù)。3.外加構(gòu)件法。在建筑結(jié)構(gòu)的外部架設(shè)構(gòu)件，從建筑結(jié)構(gòu)的整體上提升建筑結(jié)構(gòu)的變形能力和抗震承載能力，對于該項方法而言，能夠很好的彌補建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，尤其是存在變形能力差和承載能力差的位置，該項方法能發(fā)揮出很好的效果，例如當(dāng)前常用的增設(shè)柱加固和增設(shè)支托加固方法。4.加強連接的加固方法。衡量一個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，主要就是評價一個建筑構(gòu)件的連接性是否可靠，一個具有可靠連接的建筑架構(gòu)，則具有很強的抵抗倒塌風(fēng)險能力。例如當(dāng)一個建筑架構(gòu)具有較強的承載能力，但是構(gòu)件之間的連接力較差，因此加強其連接的增強處理則顯得尤為重要。目前常見的連接增強處理主要包括拉結(jié)鋼筋加固和鋼夾套加固，壓漿錨桿加固和替換構(gòu)件加固等方法。

4、以性能為目標(biāo)的抗震加固設(shè)計

（1）理論概念。基于性能為目標(biāo)的抗震加固方法，其理念主要是集中在提升抗震性能的評估以及結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)確定等。對于建筑結(jié)構(gòu)性能而言，其水準(zhǔn)分為三級，例如在結(jié)構(gòu)損傷水準(zhǔn)、生命安全水準(zhǔn)以及確保功能水準(zhǔn)等。以生命安全水準(zhǔn)為例，主要是指在地震情況下，建筑結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)倒塌，該項性能水準(zhǔn)則表示生命安全水準(zhǔn)。對于結(jié)構(gòu)損傷水準(zhǔn)則是表示建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)方面的危機，并且不影響建筑結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用。因此，對于那些多層級的抗震設(shè)防水準(zhǔn)而言，目前大多數(shù)是采用三級或者四級居多，并與上面描述的以性能為目標(biāo)的抗震設(shè)計多層級水準(zhǔn)相互映襯。經(jīng)過實際驗證，目前建筑工程技術(shù)人員提出了適用于不同階段的水準(zhǔn)計算方式，限定了不同方法的使用范圍和應(yīng)用條件等。

（2）實際應(yīng)用。1.多層級方面設(shè)防。大量的研究和試驗表明，以性能為目標(biāo)的抗震加固設(shè)計理念，大多數(shù)都會應(yīng)用多層級方式來開展抗震加固設(shè)計工作。按照地震能量等級和出現(xiàn)周期的不同，可以地震的設(shè)防等級分為大震，中震和小震三種。上述分類標(biāo)準(zhǔn)同當(dāng)前的抗震設(shè)計規(guī)范也較為相似但是差異也較為明顯，其中以性能為目標(biāo)的抗震加固設(shè)計其目標(biāo)則是保障人們的財產(chǎn)和人身安全。2.性能分析和靈活性選擇。對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性加固設(shè)計，需要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的多重情況和自身特征，根據(jù)實際形勢確定具有針對性和可行性的設(shè)防目標(biāo)，按照既定的計劃和標(biāo)準(zhǔn)來進行加固方案的實施。對于抗震加固設(shè)計，需要設(shè)定好關(guān)鍵參數(shù)的最低限值，其目的在于給設(shè)計工作者提供較多的靈活性，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)和實際規(guī)劃來選擇最為合理有效的抗震加固方案，在確保建筑結(jié)構(gòu)抗震抗災(zāi)能力的同時也可以推廣相應(yīng)的新技術(shù)和新材料。

總結(jié)：

隨著技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于建筑結(jié)構(gòu)的安全性提出更多的要求，尤其是面對地震等自然災(zāi)害時，更是需要建筑結(jié)構(gòu)具有很好的抗震抗災(zāi)能力，從而能夠較好的保障人們的人身及財產(chǎn)安全。根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)特征以及不同的抗震需求，存在較多的防治措施用以改善加固建筑結(jié)構(gòu)的抗震抗災(zāi)能力，因此需要根據(jù)實際情況選擇最為合理有效的方法最大程度減少由于地震所帶來的災(zāi)害影響。

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