淺談多層建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固技術(shù)

王 卉

云南大東電力設(shè)計(jì)有限公司，云南昆明 650000

我國(guó)地震發(fā)生率相對(duì)較高，雖然地震的規(guī)模不是很大，但是需要對(duì)此有足夠重視。地震災(zāi)難發(fā)生，不僅會(huì)導(dǎo)致房屋倒塌，同時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重人員傷亡，產(chǎn)生難以估量的損失和影響。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，城市建筑正在向著多層化和綜合化方向發(fā)展，為了使人們的生命財(cái)產(chǎn)安全得到有效保證，多層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)人員有嚴(yán)格要求，必須要綜合多個(gè)方面因素分析考慮，提高在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面重視度。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合建筑實(shí)際情況，應(yīng)用抗震加固技術(shù)，取得理想的建設(shè)效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震的有效抵抗，保護(hù)人民生命健康，本文就此展開(kāi)了研究分析。

1 多層建筑結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)應(yīng)用必要性

我國(guó)地震爆發(fā)頻率高，自20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)地震次數(shù)高達(dá)幾千次，6級(jí)以上地震次數(shù)超過(guò)500次。通過(guò)總結(jié)地震破壞性發(fā)現(xiàn)，建筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、設(shè)備破壞等是造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的一項(xiàng)主要因素。世界上地震超過(guò)95%人員和財(cái)產(chǎn)傷亡與多層建筑倒塌密切相關(guān)。汶川地震發(fā)生后，技術(shù)人員對(duì)多層建筑結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)重要性有了清楚全面的認(rèn)識(shí)和了解，利用相應(yīng)技術(shù)措施，能夠有效控制人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)損失，因此，將抗震加固技術(shù)應(yīng)用在多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分必要。

2 抗震加固原則

抗震加固需要遵循以下幾個(gè)方面原則：第一，加固的目標(biāo)和根據(jù)以抗震檢定結(jié)論為主，通過(guò)綜合性分析考慮，選擇整體加固、區(qū)段加固以及構(gòu)件加固等方式，使其整體性得到提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件受力狀況的改善和強(qiáng)化，取得理想的抗震效果；第二，在加固構(gòu)件以及新增構(gòu)件布置方面，需要控制和消除各類(lèi)不利因素的影響，避免由于局部的加強(qiáng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度突變；第三，新增構(gòu)架與原有構(gòu)件之間需要形成可靠連接，保證新增抗震墻、柱等有穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)；第四，如果原結(jié)構(gòu)與加固使用相同類(lèi)型材料，在強(qiáng)度等級(jí)方面不能低于原結(jié)構(gòu)材料等級(jí)；第五，針對(duì)門(mén)臉、出屋頂煙囪等不符合檢定要求、容易倒塌傷人的構(gòu)件，必須要給予相應(yīng)的處理措施，或者將其拆除。

抗震加固技術(shù)應(yīng)用在多層建筑結(jié)構(gòu)中，需要結(jié)合具體功能損壞程度有所區(qū)分，如果抗震性能不滿(mǎn)足要求，需要做好總體功能以及結(jié)構(gòu)的恢復(fù)，但并非每個(gè)構(gòu)件都恢復(fù)其功能；另外，還需要注意控制加固過(guò)程中因?yàn)榫植繎?yīng)力改變所形成的薄弱層。

3 傳統(tǒng)抗震加固方法

3.1 板墻加固

砌體結(jié)構(gòu)可在墻體單面或雙面采用水泥砂漿、鋼筋網(wǎng)砂漿面層或現(xiàn)澆鋼筋混凝土板墻加固。通過(guò)混凝土墻板加固方式，能夠使墻體承載能力明顯提升，實(shí)現(xiàn)對(duì)墻體裂縫的有效控制?；炷涟鍓庸虒儆谝环N建筑結(jié)構(gòu)抗震加固最基本、最有效的加固方式之一，能夠使建筑整體性能和抗震能力明顯提高。這種施工方式可靠性非常高、造價(jià)低、剛度和強(qiáng)度能夠得到有效保證，但是其在實(shí)際應(yīng)用中必須要保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有非常好的承載力，整個(gè)施工需要較長(zhǎng)時(shí)間，噪音大。

3.2 設(shè)置抗震墻

抗震墻是多層結(jié)構(gòu)常用加固方法，當(dāng)房屋剛度較弱、明顯不均勻或有明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，可增設(shè)抗震墻加固。既有建筑在設(shè)置抗震墻時(shí)，可選擇以下幾種不同方式：第一種，在柱、梁框架空間內(nèi)設(shè)置抗震墻；第二種，對(duì)現(xiàn)有墻體加固處理，將其變?yōu)榭拐饓Γ坏谌?，通過(guò)封堵墻體洞口方式使其變?yōu)榭拐饓?。設(shè)置抗震墻方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地震作用的有效承擔(dān)，提高結(jié)構(gòu)變形控制有效性，且布置靈活。增設(shè)抗震墻時(shí)，應(yīng)注意做好新增墻體與原有構(gòu)件之間關(guān)系的處理。抗震墻體設(shè)計(jì)布置時(shí)，還需要注意，抗震墻本身剛度非常大，保證加固后整體結(jié)構(gòu)剛度均勻。

3.3 加固梁柱

某些建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)較為特殊，受到其使用功能等因素限制，無(wú)法設(shè)置抗震墻加固。在這種情況下，可通過(guò)加固原有梁、柱方式，使結(jié)構(gòu)承載力得到提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件延性的優(yōu)化，取得相應(yīng)抗震加固效果。當(dāng)混凝土梁柱設(shè)計(jì)與實(shí)際承載力相差較大且剛度也不滿(mǎn)足要求時(shí)，通?？刹捎迷龃蠼孛娣ǎㄒ话銥樵瓨?gòu)件同種材料），這種加固方式工藝簡(jiǎn)單、受力可靠。當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪承載力不夠或建筑抗震達(dá)不到要求時(shí)，可通過(guò)加固鋼構(gòu)套、鋼板粘貼、復(fù)合纖維粘貼等方式有效提高梁柱承載力，改善結(jié)構(gòu)延展性。

3.4 增設(shè)支撐

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱與梁結(jié)構(gòu)框架內(nèi)部還可以通過(guò)設(shè)置支撐方式取得相應(yīng)抗震加固效果，這種加固方式工期短，加固支撐重量不是很大，能夠使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性顯著提高。國(guó)外建筑增設(shè)支撐施工不會(huì)對(duì)房間內(nèi)部使用產(chǎn)生影響，如果選擇鋼支撐方式，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中需要與拉桿件相結(jié)合，受到反復(fù)地震力作用，容易發(fā)生屈曲變形，震后需要對(duì)其更換。

3.5 設(shè)置外部框架

通過(guò)在建筑物外部設(shè)置框架方式，將外部框架與現(xiàn)有建筑主體結(jié)構(gòu)相互連接，能夠使建筑物的支撐力和延性得到有效保證，這種方式在低、中層建筑方面應(yīng)用十分廣泛，但是必須要保證建筑物四周有足夠的空地。

4 抗震加固技術(shù)發(fā)展

大量試驗(yàn)研究以及地震記錄表明，混凝土建筑結(jié)構(gòu)中隔震技術(shù)的應(yīng)用能夠使結(jié)構(gòu)水平地震作用明顯減少，能夠降低60%左右水平地震作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)以及非結(jié)構(gòu)地震破壞的有效抵抗和減輕，保護(hù)建筑物內(nèi)部人員和設(shè)施安全，震后保證建筑物可正常使用。當(dāng)前在新建筑中，隔震技術(shù)的應(yīng)用不斷優(yōu)化和完善，將隔震技術(shù)應(yīng)用在對(duì)現(xiàn)有建筑抗震修復(fù)以及補(bǔ)強(qiáng)方面，同樣可以取得非常好應(yīng)用效果。其思路是充分利用現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)抗震能力，將隔震裝置設(shè)置在需要加固的層間或者下部等位置，通過(guò)對(duì)地震能量的隔離和吸收，降低建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)抗震能力有明顯提高和改善。

隔震技術(shù)的特點(diǎn)主要集中在以下兩個(gè)方面：一方面，隔震建筑在結(jié)構(gòu)形式方面向著多元化方向發(fā)展，從最開(kāi)始的混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)方面應(yīng)用逐漸發(fā)展至現(xiàn)有的組合結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等；另一方面，隔震技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，最開(kāi)始僅應(yīng)用在核電站等一些重要建筑中，現(xiàn)階段在民用建筑建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

5 隔震加固方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)加固方法相比，隔震加固方法有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：第一，在強(qiáng)震作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑物安全的有效保護(hù)，當(dāng)有強(qiáng)震產(chǎn)生時(shí)，隔震裝置進(jìn)入非彈性狀態(tài)，能夠吸收和隔離大部分地震能力，保持上部結(jié)構(gòu)良好彈性，避免其進(jìn)入明顯塑性狀態(tài)，也就是說(shuō)，隔震技術(shù)的應(yīng)用，即使在強(qiáng)震情況下，建筑安全性仍能得到保證；第二，隔震加固技術(shù)的應(yīng)用在工程形式方面限制較小，隔震加固技術(shù)可以應(yīng)用在多種不同類(lèi)型工程情況，能夠在保證結(jié)構(gòu)自身安全性的同時(shí)避免建筑物內(nèi)部設(shè)施遭到破壞。在磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等不同結(jié)構(gòu)體系方面都可以取得非常好的應(yīng)用效果；第三，隔震加固技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的有效控制，隔震加固技術(shù)的應(yīng)用需要設(shè)置較小隔震層，在具體的加固施工中，只需要對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，獲取采取很小修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)即可，尤其將隔震加固技術(shù)與結(jié)構(gòu)平移同時(shí)使用；與新建工程相比，建設(shè)成本可節(jié)約30%～70%，建設(shè)周期可節(jié)約65%～70%，可以產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟(jì)效益和建設(shè)效益；第四，在歷史紀(jì)念性建筑物修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)方面有非常好的應(yīng)用效果，隔震加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，隔震支座的方式有非常大選擇性，在建筑物布置中靈活性高，能夠有效避免加固過(guò)程中隔震支座安放位置影響到建筑結(jié)構(gòu)美觀(guān)，使建筑物原有風(fēng)貌得到有效保護(hù)，將其應(yīng)用在歷史紀(jì)念性建筑物補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)方面，抗震加固效果十分顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)地震事故發(fā)生率相對(duì)較高，一旦有地震出現(xiàn)，不僅會(huì)破壞建筑物結(jié)構(gòu)，還會(huì)對(duì)人員和設(shè)施的安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響和威脅，產(chǎn)生巨大損失。當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目建設(shè)存在明顯的多層化特點(diǎn)，在多層建筑中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地震的有效抵抗，降低地震的影響和破壞，保證人員和設(shè)施安全，必須要做好抗震加固技術(shù)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的抗震加固技術(shù)包含設(shè)置抗震墻、加固框架梁板柱、增設(shè)支撐、設(shè)置外部框架等，這些加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有一定的限制，很難取得理想的抗震加固效果。隔震加固屬于一種新的抗震加固技術(shù)，將其應(yīng)用在多層建筑結(jié)構(gòu)中，與傳統(tǒng)加固技術(shù)相比，有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠使建筑結(jié)構(gòu)抗震水平明顯提升，地震情況下能夠更好地保障人員和設(shè)施安全。