建筑物翼墻加固現(xiàn)狀分析

孫 宇

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江 哈爾濱 150008)

一、當前我國建筑抗震設計的主要方法

1.增設鋼筋混凝土抗震墻法

在建筑物鋼筋含量較少，而且整個結(jié)構(gòu)設計中出現(xiàn)墻體不平衡或者扭轉(zhuǎn)效應明顯時，可以通過以下兩種方式增強抗震性，一種方法是抗震墻中增加鋼筋的數(shù)量;另一種方法是通過翼墻加固的方法完成建筑加固。事實上這種方法的原理 就是在建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)中通過增加剪力墻的形式，改變原來的房屋結(jié)構(gòu)。通過這樣的建筑方法主要作用兩種，一種作用是將建筑物結(jié)構(gòu)的抗震能力增強，一種作用是減少扭轉(zhuǎn)效應的出現(xiàn)。翼墻加固的建筑原理就是完善建筑內(nèi)部的側(cè)向鋼度，降低建筑物在地震過程中發(fā)生側(cè)移現(xiàn)象。翼墻加固的主要作用有兩種，一種是將原來的結(jié)構(gòu)形式改變，另一種作用是通過科學的結(jié)構(gòu)布置將房屋中的各構(gòu)件作用力變得更合理。

2.鋼構(gòu)套加固法

鋼構(gòu)套加固法的定義是在建筑物外面通過型鋼完成建筑物的加固。鋼構(gòu)套加固法的工作原理是利用型鋼使建筑物原來構(gòu)件的抗變形能力得到有效提升。而且還可以提高建筑物的抗剪力與抗彎力。鋼構(gòu)套加固法適合兩種構(gòu)件，一種是建筑物中的柱體梁;另一種是建筑中的柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

3.鋼筋混凝土套加固法

鋼筋混凝土套加固法也就是我們通常所講的增大截面法，它的主要工作原理是在建筑處面增添不同程度的混凝土，同時在增添混凝土的過程中不斷加入鋼筋的數(shù)量，從而進一步提升建筑物的抗震力。鋼筋混凝土套加固法在增強梁、柱的側(cè)向剛度等能力的同時，還在一定程序上提高了建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的牢固性。鋼筋混凝土套加固法主要用于梁體、承重柱。

4.貼鋼板加固法

貼鋼板加固法的定義是通過在建筑物表現(xiàn)粘貼鋼板提升抗震性能。貼鋼板加固法的主要工作原理就是利用鋼板替代鋼筋等在建筑物中發(fā)揮的作用。不僅能夠提升構(gòu)件的整體承載力，還可以提升抗變形能力。

5.其他方法

抗震設計的主要方法有很多，如減輕自重法，修補、灌漿、噴射，碳纖維加固法，消能減震法，隔震加固法等。

二、建筑物加固的發(fā)展現(xiàn)狀

1.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國地震局工程力學研究所的張令心認為翼墻長度對框架結(jié)構(gòu)的反應和性能是有影響的。她以一個典型教學校舍為例，采用翼墻對其進行改造與加固，通過大型有限元軟件ETABS和MIDAS對校舍分別進行三維彈性和彈塑性數(shù)值分析，通過數(shù)值模擬來研究采用不同翼墻加固的形式和尺寸對加固后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能的影響。得到以下結(jié)論:多層翼墻框架柱結(jié)構(gòu)中的豎向受力構(gòu)件等效截面長厚比應該比4小;單側(cè)翼墻的改造加固方案雖在加固一側(cè)的結(jié)構(gòu)抗震承載能力和抗變形能力有所提高，但在另一個側(cè)有所下滑，最好不要采用;雙向翼墻的改造與加固方案能夠使結(jié)構(gòu)的抗震承載力得到顯著提升，同時隨著翼墻長度上的增加豎向受力構(gòu)件的抗震承載力越來越強，變形能力雖然與原來的結(jié)構(gòu)相比略有降低，但是仍滿足在罕遇地震力作用下彈塑性變形要求，可以采用;從設計和施工的角度上來講，張令心研究員認為翼墻長度為500mm的兩側(cè)加固方案是該教舍算例最適宜的加固方案。

廈門大學的張鵬程曾經(jīng)對框架結(jié)構(gòu)增設支撐或者翼墻的抗震加固方案進行了較為詳細的對比。他以廈門市某中學的一個三層現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)教學樓為例，使用pushover來分析頂點位移－荷載曲線，得出以下結(jié)論:增設鋼支撐和增設翼墻的加固方案都能改變結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系及其自振周期，同時也能明顯的改善建筑物的抗震性能，他們都適用于結(jié)構(gòu)體系不完善或者與現(xiàn)行抗震設防要求相差甚遠的既有框架結(jié)構(gòu)加固;增加鋼支撐的加固方案因其特點是施工方便、快捷，而且工期短，非常適用于短期性的緊急加固工程;增設翼墻加固的方案一般對原有建筑物的結(jié)構(gòu)功能影響不大，施工要求的技術(shù)不高，加固后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量可靠，價格便宜，工期上雖然相對增設鋼支撐方案稍長一些，但是比其他構(gòu)件加固方法相比而言更簡捷更經(jīng)濟;在實際的工程改造與加固中，使用以上兩種方法時，均應重點處理增設部分與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接，防止其連接性不好導致加固失效，而且兩種方案都應根據(jù)工程自身的特點來選擇，用適當?shù)拇胧﹣硖幚怼?/p>

2.國外研究現(xiàn)狀

由于翼墻加固框架柱是一種比較傳統(tǒng)的加固工藝流程，它的施工方法也已經(jīng)比較完善，所以在國外是相對來講也是比較成熟的技術(shù)?，F(xiàn)在國外的抗震加固也主要集中在新型的加固方法上，其中日本和美國是抗震加固做的比較突出的。

日本設計了一種擁有裝飾性能的抗震墻。這種裝飾功能較強的抗震墻主要由多個方格形態(tài)的構(gòu)件連結(jié)一起，桿件中心布置了由鋼板與混凝土結(jié)合在一起的配件，并且在這些方格配件的周圍都放置有沒有任何包裝的鋼板，主要作用是完成配件之間的連接。這類抗震墻在墻體四周都融入了混凝土邊框，在墻體內(nèi)部也增加了鋼板，便于墻體和周圍的框架完成連接。

通過對地震的常年探索，在最近一段時期內(nèi)日本在地震方面有了新突破，研制成功新型的具有復合功能的支承斜桿，這樣的支撐方法可以規(guī)避一般鋼材用量較大的情況，同時還能克服支撐在受較大地震力作用下斜桿容易發(fā)生屈曲失穩(wěn)而破壞的缺點。這種斜桿通過十字型鋼代表出來較強的抗震力，在十字型外面加上方形設計的鋼管，通過澆筑混凝土將縫隙填滿，可以確保混凝土和型鋼之間保持較好的連接性能。因為型鋼和混凝土產(chǎn)生的共同作用力，使復合型斜桿承載軸力要比一般材質(zhì)高許多。外套鋼管與型鋼和混凝土也協(xié)同工作，有效的防止了型鋼發(fā)生屈曲失穩(wěn)。在相同的用鋼量下，抗震能力中而且增強地震消耗力，非常具有學習借鑒的作用。

［1］張令心，王財權(quán)，劉潔平.翼墻加固方法對框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響分析.土木程學報.2012

［2］張紹武，魏闖，陳濤，劉曉述.增設翼墻加固鋼筋混凝土柱受力性能分析.土程抗震與加固改造.2013.8