建筑结构抗震加固设计常见问题浅析

关键词：抗震鉴定 抗震加固 抗震加固原则 

　　地震给人类带来了重大损失。为此对地震区的新建房屋必须搞好抗震设计，对未考虑抗震设防的已建房屋则应进行抗震鉴定 ，达不到要求的应采取有效抗震加固措施。实践证明，震前对缺乏抗震能力的房屋进行抗震加固，可以大大减轻地震灾害。 

　　在结构的抗震加固中，需要重视地震作用的不确定性所带来的问题；需要重视在大震下具有保证结构或构件延性的措施；需要重视地震荷载为反复作用，它具有使构件的受弯或拉压方向发生改变的特点。另在地震作用下结构每个质点都产生显著地水平加速度，并由此产生水平惯性力，结构承载的矛盾由平时的竖向转变为地震时的水平向。所以抗震加固并不是简单地将静力加固方法直接应用在抗震加固中，需要设计人员了解和掌握结构抗震加固分析的基本原则、方法。 

　　一、抗震结构加固原则 

　　1、先鉴定后加固的原则 

　　我国目前进行建筑抗震鉴定加固的主要技术法规有：《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009、《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-98、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008等。抗震加固设计前，必须对现有建筑进行抗震鉴定，依据鉴定结果，确定加固设计的内容和范围；抗震鉴定是抗震加固的前提。对未进行抗震鉴定的建筑进行加固是缺乏基本依据的，盲目的、不安全的。 

　　2.加固方案的优化原则 

　　根据抗震鉴定结果，进行方案比较、综合确定处理好加固方案，使之最优化。方案比较要考虑以下几个方面。a、确定是采取房屋整体加固还是局部区段或是部分构件加固。b、确定采取内加固或是外加固。内、外加固需要在建筑内或外侧增加不同数量的构造柱、圈梁，以及保证构造柱、圈梁和抗震墙体协同工作的拉杆。外加固方法对内部使用影响较小，但对建筑立面造型影响较大，多用于住宅楼；内加固法与之相反，一般适用于公共建筑，特别是临街建筑；c、加固后结构的质量、刚度、承载力和变形都发生变化，当采用以提高承载力为主的方案时，要使承载力的提高超过因质量、刚度加大导致地震作用的加大；当采用提高变形能力为主的方案时，要衡量现有承载力是否达到相应的最低要求。d、抗震加固方案要对加固处理与损伤原结构的利害加以比较，减少对原结构承载能力的损伤，应尽量保留和利用原有的结构和构件，避免不必要的拆除和更换。保留部分要保证其安全性和耐久性； e、应考虑综合技术经济指标，从设计和施工组织上采取有效措施，尽量缩短施工工期，减少停工、停产，尽可能不影响或少影响建筑物的正常使用。f、加固设计在可能的条件考虑建筑美观，结合立面造型和室内装修，进行必要的建筑艺术处理，尽量避免遗留加固的痕迹。g、加固施工往往是在荷载存在的情况下进行，必须采取有效措施，如设置临时支撑，进行卸载处理等，防止和避免在加固施工中发生安全事故。 

　　3、加固布置的合理性提高房屋的整体抗震能力原则 

　　结合相关规范掌握各种特种结构设计的基本方法。把结构分析的结果作为强度、刚度和稳定性设计的基本要求得到满足，又要使计算模型和计算方法中未考虑、无法虑的因素和不足，能够通过构造措施得到满足。 

　　a、规则性治理，抗震设计中力求降低扭转作用，当原结构沿高度和平面的构件、刚度等分布符合规则性要求时，新增构件的布置要保持原有的规则性；当原有结构在某方向不符合规则性要求时，新增构件布置应尽量减小和消除不规则形。使结构的刚度中心与质量中心尽量接近。b、理顺地震作用的传递途径。保持原有的合理的传递途径，利用新增构件改变结构不合理的传递途径，消除减轻原结构传递途径的缺陷。c、抗震薄弱层的复核。防止加固后形成薄弱层，利用所增设构件的尺寸、位置、厚度的变化，消除或减轻原有薄弱楼层的程度。d、当原有结构构件处于明显不利的的受力状态时，如短柱、强梁弱柱等，加固布置要改善其受力状态，或设法将地震作用吸收到新增的受力状态合理的构件上。并考虑新增构件的强度适当加强。 

　　4、加固手段的有效性、可行性原则 

　　为使结构整体的综合抗震能力确实得到提高，不致于加固而不固且对原有结构造成损伤，或加固引起的附加内力而使某些部位的承载力不足，抗震加固设计及施工中要注意一下几点：a、确保新增设的构件与原有构件有可靠地连接，设计施工时注意考虑新旧构件表面粘结、增设拉结措施、锚固措施等。b、考虑加固后结构的实际受力状态，设计时应考虑新旧构件的受力程度不同或滞后以及协同受力程度，在承载力计算时要考虑折减问题。b、新增的竖向构件应上下连续，并有可靠的基础，并考虑新增构件于原有构件的沉降差异。当原有构件上下不连续时，加固时宜消除其不连续性或减小不连续程度。d、避免对原有构件承载力的削弱，如有削弱损伤，应先行修补、恢复后在进行加固。e、由于抗震加固受已有建筑物各种条件的限制，加固方案要从实际出发，讲求经济实效，措施切实可靠、方便可行。f、加固确有困难或通过经济综合比较确实不合理，而原结构损坏又不严重时，可采用改变使用用途，降低建筑设防类别，如将原来的乙类设防建筑改为丙类设防建筑使用，并按丙类设防要求重新鉴定，重新核定降低加固标准或不需加固是否能满足鉴定结果。也可采用减少和限制荷载的方法进行处理。减载处理方法可改用轻质隔墙、轻质保温或隔热材料，上部结构改用钢结构；楼面的设备在工艺允许情况下合理挪位；减少或限制楼层的使用荷载等。 

　　5、尽力采用新技术：应大力采用高效率、多功能的新技术，以加快加固施工进度、提高加固效率。如喷射混凝土加固技术、环氧补强加固技术。 

　　二、抗震加固方法 

　　在结构或构件的抗震加固中，有许多可供选择的方法，抗震加固设计时选择正确的、适当的方法是极为重要的。 

　　从结构抗震机理出发，提高建筑结构整体性、加强构造措施的抗震加固方法可以分为减小地震作用加固法、增大结构抗震能力加固法和多道防线抗震加固法。减小地震作用主要是通过增大结构周期或加大结构阻尼来实现，一般应用于大型公共建筑的抗震加固；在民用建筑中大多用增大结构抗震能力的加固方法，在砖混结构中常采用，如增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固法；增大结构整体性的压力灌浆加固法、增设圈梁（构造柱）加固法、拉结钢筋加固法；增大楼、屋盖支撑长度的增设托梁或加大墙体面层、增强楼屋盖整体性法。混凝土结构抗震加固采用的方法有：改善结构纵向抗震能力的节点加固法；加强楼、屋盖整体性的叠合层加固法；减小扭转效应、增加结构抗震冗余度、提高构件抗震能力、提高综合抗震能力的增设抗侧力构件法。加强框架填充墙与主体结构连接的增设拉结筋、钢夹套、钢筋网水泥砂浆面层法；增大梁柱承载力的加大截面加固法、置换混凝土加固法，粘钢板或碳纤维加固法，绕丝加固法锚，锚栓锚固法等。 

　　通过增设抗震墙、增设抗震支撑、增设翼墙法等来降低抗震能力薄弱层构件所承受地震作用、调整结构刚心位置，减小刚心与质心相对距离，在这两种结构中都有应用。多道抗震防线加固是建筑物采用多重抗侧力体系，以保障第一道防线的的抗侧力构件在强烈的地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡后续的地震冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。 

　　三、结论 

　　建成于不同年代、不同地点的建筑，结构布置不尽相同，其抗震承载能力干差万别。做为工程技术人员，应根据结构实际情况，分析受力特点，把握关键，突出重点，做到具体情况具体对待，以抗震鉴定结果为依据，尽量采用易于实现且对原结构损伤小的加固措施、方法。最终实现抗震加固安全、经济、合理有效、实用的目标。 

　　参考文献： 

　　1. 卫龙武 吕志涛 郭彤 《建筑物评估、加固与改造》 江苏科学技术出版社 

　　2.《中小学校舍抗震鉴定与加固示例》 中国建筑工业出版社 

　　3. 相关规范规定