論建筑結(jié)構(gòu)的抗震

薛育璞

一、工程概況

該建筑為二類建筑，設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度，安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，抗震等級(jí)為二級(jí)，防火等級(jí)為Ⅰ級(jí)，防水等級(jí)為二級(jí)。采用框架結(jié)構(gòu)，其中地上八層，地下一層，總建筑面積7424.18m2，首層建筑面積911.82m2，總建筑高度24.458m。該建筑于2012年受到過(guò)6.3級(jí)地震的影響，為了驗(yàn)證其抗震性能，對(duì)其進(jìn)行了抗震性能鑒定和相應(yīng)的加固。

二、抗震性能的鑒定

《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009中對(duì)抗震鑒定項(xiàng)目進(jìn)行了規(guī)定，抗震鑒定時(shí)，下列薄弱部位應(yīng)重點(diǎn)檢查：6～9度時(shí)，應(yīng)檢查局部易掉落傷人的構(gòu)件、部件；7～9度時(shí)，除符合上述要求外，尚應(yīng)檢查梁柱節(jié)點(diǎn)的連接方式及不同結(jié)構(gòu)體系之間的連接構(gòu)造；8、9度時(shí)，除符合上述要求外，尚應(yīng)檢查梁、柱的配筋，材料強(qiáng)度，各構(gòu)件間的連接，結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性，短柱分布，使用荷載的大小和分布等。

且鋼筋混凝土房屋的外觀和內(nèi)在質(zhì)量宜符合下列要求：梁、柱及其節(jié)點(diǎn)的混凝土僅有少量微小開(kāi)裂或局部剝落，鋼筋無(wú)露筋、銹蝕；填充墻無(wú)明顯開(kāi)裂或與框架脫開(kāi)；主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)明顯變形、傾斜或歪扭。另外，鋼筋混凝土房屋可按結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋、填充墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接及構(gòu)件的抗震承載力，對(duì)整幢房屋的綜合抗震能力進(jìn)行兩級(jí)鑒定。符合第一級(jí)鑒定的各項(xiàng)規(guī)定時(shí)，可評(píng)為滿足抗震鑒定要求；不符合第一級(jí)鑒定要求和9度時(shí)，應(yīng)由第二級(jí)鑒定做出判斷。當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)相連或依托于框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)加大砌體結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的地震作用，再按本標(biāo)準(zhǔn)第5章進(jìn)行抗震鑒定；對(duì)框架結(jié)構(gòu)的鑒定，應(yīng)計(jì)入兩種不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)相連導(dǎo)致的不利影響。磚女兒墻、門(mén)臉等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和突出屋面的小房間。由于該建筑受到過(guò)地震的影響，現(xiàn)要對(duì)其抗震性能進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)和鑒定，以明確其使用年限和強(qiáng)度指標(biāo)。檢測(cè)的項(xiàng)目主要有：填充混凝土砌塊墻、砂漿和混凝土強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出，填充混凝土砌塊的強(qiáng)度尚未降低，但使用的混合砂漿和混凝土均有較大的強(qiáng)度降低現(xiàn)象，這些降低現(xiàn)象不可避免地會(huì)引起建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的降低。

按照《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初次鑒定，鑒定結(jié)果如下：一、首層和第二層邊框架柱抗剪強(qiáng)度低；二、電梯井處的構(gòu)造梁強(qiáng)度降低；三：中間走廊上部梁撓度稍大，針對(duì)以上情況，需要采取二級(jí)鑒定并采取有效的抗震加固措施。隨后，通過(guò)二次鑒定，首層結(jié)構(gòu)和第二層結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力指數(shù)小于1，不滿足抗震要求。最后進(jìn)一步通過(guò)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，得出初次鑒定結(jié)果的可靠性和真實(shí)性。為了更加直觀的對(duì)其結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行分析，有必要采取室內(nèi)模型振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行研究。

三、室內(nèi)模型振動(dòng)試驗(yàn)

室內(nèi)模型振動(dòng)試驗(yàn)主要采用TT振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，結(jié)構(gòu)模型的制作按照相關(guān)規(guī)定結(jié)合結(jié)構(gòu)原始尺寸采用小比例縮小。模型尺寸為長(zhǎng)88.4cm，寬41.4cm，高49.0cm。通過(guò)施加正弦波和三維振動(dòng)對(duì)其抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)，振動(dòng)時(shí)間設(shè)為20s。通過(guò)對(duì)震后結(jié)構(gòu)的仔細(xì)檢查和分析，結(jié)果證明：首層和第二層的邊框架柱存在變形較大；電梯井處構(gòu)造梁有破壞跡象；走廊上部構(gòu)造梁下部裂縫較大，且撓度大。充分證明了抗震鑒定和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的科學(xué)性和可靠性。因此，有必要采取相應(yīng)的加固措施對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)固處理。

四、加固措施

針對(duì)以上鑒定和驗(yàn)算結(jié)果表征的潛在隱患，采取相應(yīng)的加固穩(wěn)固措施迫在眉睫。在參考《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001、《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》JGJ116-2009和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各個(gè)薄弱環(huán)節(jié)的位置和特點(diǎn)提出了相應(yīng)的有效加固措施。邊框架柱的加固措施主要是為了提高其水平抗剪性能，采取墻外扶壁柱加固法，不僅提高了框架柱的尺寸，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體剛度，更增大了其水平剪切面積和美觀性，抗剪性能的提高利于結(jié)構(gòu)的抗震。

電梯井處的構(gòu)造梁采取植筋并適當(dāng)增大其截面積，或用U型槽鋼板通過(guò)對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固，施工方便。走廊上部的構(gòu)造梁由于屬于“準(zhǔn)暗梁”，即下部超出樓板的尺寸較小，植筋和U型槽鋼板加固均無(wú)從下手，主要使用角撐型鋼，其中型鋼一端施加于走廊兩旁的框架柱上的卡口中，另一端通過(guò)淺U型鋼支撐于“準(zhǔn)暗梁”上，采用分段間斷支撐。通過(guò)以上加固措施，按照《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009的要求對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了再一次的鑒定檢驗(yàn)，結(jié)果顯示加固措施是有效的，滿足工程抗震要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

建筑抗震是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和建設(shè)的前提，抗震性能的好壞對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性起直接決定作用。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能鑒定和加固勢(shì)在必行。文章通過(guò)對(duì)震后八層框架結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和抗震鑒定，找出了其薄弱環(huán)節(jié)，并針對(duì)每種問(wèn)題提出了有效的加固措施，使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能有了改善，這些研究?jī)?nèi)容可為類似工程的抗震鑒定和加固提供參考和借鑒意義。