現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)抗震能力鑒定及加固設(shè)計(jì)方法

張親玲

（甘肅土木工程科學(xué)研究院）

前言

地震災(zāi)害是人類面臨的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，具有突發(fā)性、毀滅性、難預(yù)測(cè)的特點(diǎn)，受經(jīng)濟(jì)制約我國(guó)早期一些建筑普遍存在著抗震能力弱、功能單一的問(wèn)題，因此，對(duì)現(xiàn)有建筑進(jìn)行科學(xué)的抗震能力鑒定并采用合理的加固措施就變得尤為重要。

1 現(xiàn)有建筑進(jìn)行鑒定的情況、鑒定步驟、鑒定方法

1.1 有下列情況時(shí)必須對(duì)現(xiàn)有建筑進(jìn)行鑒定

（1）需要對(duì)現(xiàn)有建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性鑒定或抗震能力鑒定時(shí)；

（2）對(duì)現(xiàn)有建筑物需進(jìn)行大修時(shí)；

（3）對(duì)現(xiàn)有建筑改變使用功能、加層或擴(kuò)建時(shí)；

（4）對(duì)現(xiàn)有建筑已達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限仍要繼續(xù)使用時(shí)；

（5）災(zāi)后建筑；

（6）對(duì)現(xiàn)有建筑的工程質(zhì)量有懷疑或爭(zhēng)議時(shí)。

1.2 現(xiàn)有建筑的抗震能力鑒定步驟

（1）搜集現(xiàn)有建筑的巖土勘探報(bào)告、施工圖紙（竣工圖紙）等工程相關(guān)原始資料。

（2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘建筑物現(xiàn)狀，復(fù)核其與施工圖等原始資料吻合情況、施工質(zhì)量和平時(shí)使用狀況。

（3）對(duì)現(xiàn)有建筑地基基礎(chǔ)、主體、主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件等進(jìn)行實(shí)測(cè)或取樣化驗(yàn)。

（4）依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50292先進(jìn)行可靠性鑒定并形成鑒定報(bào)告。

（5）經(jīng)可靠性鑒定確認(rèn)需要加固時(shí)再按照《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行抗震能力鑒定并形成鑒定報(bào)告。

1.3 抗震能力鑒定鑒定方法

依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023的規(guī)定：抗震能力鑒定采用篩選法分兩級(jí)鑒定。

第一級(jí)鑒定是依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023第3.0.4條要求為宏觀控制對(duì)象和以建筑的構(gòu)造鑒定為主兩者進(jìn)行綜合評(píng)判；第二級(jí)鑒定應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算為主并結(jié)合構(gòu)造影響進(jìn)行綜合評(píng)判。

A類（后續(xù)的合理使用年限30年）抗震鑒定方法：首先按照第一級(jí)鑒定的各項(xiàng)內(nèi)容及要求進(jìn)行評(píng)定，如果符合可不再進(jìn)行第二級(jí)鑒定。否則，要進(jìn)行第二級(jí)鑒定。

B類（后續(xù)的合理使用年限40年）抗震鑒定方法：應(yīng)以現(xiàn)行“規(guī)范”為依據(jù)檢查原結(jié)構(gòu)抗震措施，再利用結(jié)構(gòu)軟件復(fù)核其整體抗震能力，然后做出判斷。當(dāng)抗震措施不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，而整體結(jié)構(gòu)的抗震承載力又相對(duì)較高時(shí)可通過(guò)抗震影響系數(shù)進(jìn)行綜合抗震能力的評(píng)定；當(dāng)抗震措施滿足現(xiàn)行規(guī)范要求時(shí)，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力大于或等于計(jì)算值的95%、次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力大于或等于計(jì)算值的90%時(shí)可不進(jìn)行加固處理。

2 現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定步驟分析

2.1 搜集建筑結(jié)構(gòu)原始資料

當(dāng)對(duì)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震鑒定之前，首先需要收集建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)原始資料，內(nèi)容主要包含建筑結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)方案、施工記錄、勘驗(yàn)報(bào)告和工程驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等，通過(guò)這些資料可大致了解建筑物整體的情況，便于開(kāi)展進(jìn)一步工作，對(duì)于材料確實(shí)不全的應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)測(cè)補(bǔ)充。

2.2 實(shí)勘建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀

有些建筑物因?yàn)槟甏眠h(yuǎn)或其他問(wèn)題，原始資料缺失較多或記錄不全，并且因?yàn)楸O(jiān)管問(wèn)題可能存在實(shí)物與資料情況不符等情況，因此需要實(shí)地勘驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，不能紙上談兵，否則將直接影響抗震測(cè)試的精確度，鑒定人員需要了解工程的施工質(zhì)量和維護(hù)情況，注意相關(guān)的非抗震質(zhì)量問(wèn)題。

2.3 綜合分析抗震性能

通過(guò)原始資料整理與實(shí)地勘察之后，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、抗震承載力等因素，運(yùn)用相應(yīng)的方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、布置、構(gòu)造等進(jìn)行鑒定，通過(guò)參照有關(guān)的抗震能力分析模型，估算建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗震能力。

2.4 產(chǎn)生相關(guān)鑒定結(jié)論

在對(duì)現(xiàn)有建筑的宏觀控制并對(duì)其抗震能力綜合判定的基礎(chǔ)上，整理出符合建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際情況的鑒定結(jié)論，不符合抗震性能指標(biāo)要求的部分提出加固和維修建議，保證通過(guò)改造之后現(xiàn)有建筑能夠符合抗震要求，達(dá)到使用目的。

3 現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)目標(biāo)

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)是有效提升建筑物抗震能力的重要手段，加固設(shè)計(jì)內(nèi)容直接影響了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的加固爭(zhēng)取能夠在突發(fā)性地震來(lái)臨時(shí)起到適時(shí)的保護(hù)作用，降低地震給人民帶來(lái)人身和財(cái)產(chǎn)損失。加固設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)依據(jù)抗震鑒定結(jié)果為依據(jù)，以現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)的、有針對(duì)性的進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，達(dá)到“小震不壞、中震能修、大震不倒”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 現(xiàn)有建筑上部結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)主要方法及適用范圍

現(xiàn)有建筑上部結(jié)構(gòu)加固方法分為：直接加固法、間接加固法。

4.1 直接加固法

直接加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面（剝除粉刷層）清理干凈后直接進(jìn)行加固，加固直觀、明了，一般分以下六種加固方法：

4.1.1 加大截面加固法

加大截面加固法是將原結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸加大，所用材料與原結(jié)構(gòu)相同，這樣就可以保證后加固部分與原結(jié)構(gòu)可靠粘接，融為一體。斷面加大以后，構(gòu)件剛度顯著增大，承載力能力加大。本辦法適用于使用上有條件增大構(gòu)件截面的梁、板、柱、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

4.1.2 外包鋼（鋼筋、鋼筋網(wǎng)片）加固法

外包鋼加固法是采用型鋼對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行包裹以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的，外包鋼形成穩(wěn)固的鋼構(gòu)套，此加固法按是否采用混凝土包裹可分為干式和濕式兩種。該方法適用于使用上允許增大構(gòu)件截面尺寸的情況，適合柱、梁、墻等構(gòu)件加固。

4.1.3 預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固通過(guò)對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)先施加應(yīng)力間接達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固的一種方法，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力體所用材料均為抗拉、抗壓強(qiáng)度高的高強(qiáng)材料，該加固方法能夠糾正被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面應(yīng)力超前，有效減小原結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫寬度和撓度，顯著提高構(gòu)件承載力等優(yōu)點(diǎn)。適用于梁、柱、桿件等構(gòu)件，此加固方法對(duì)使用環(huán)境溫度高于60℃及原構(gòu)件所用混凝土收縮、徐變大的情況。

4.1.4 輔助結(jié)構(gòu)加固法

輔助結(jié)構(gòu)加固法是一種在原構(gòu)件外重新制作若干個(gè)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的構(gòu)架來(lái)分擔(dān)原構(gòu)件荷載，形成一個(gè)與原構(gòu)件組合在一起的新的組合結(jié)構(gòu)達(dá)到兩者共同工作。輔助結(jié)構(gòu)加固法適合于較大的空間施工，二次構(gòu)件制做應(yīng)力求簡(jiǎn)單、自重較輕、對(duì)原構(gòu)件損傷小。適合于梁、柱、鋼架、支撐等，但必須對(duì)后加構(gòu)件做好安全防護(hù)、防腐、防火等工作。

4.1.5 外部粘鋼加固法

外粘鋼加固法是用膠合材料把加工好的鋼板按計(jì)算要求粘貼在原構(gòu)件混凝土表面上。該方法施工操作簡(jiǎn)單、靈活，是一種目前普遍采用的加固方法。適用于對(duì)構(gòu)件斷面要求增加不大的梁、板、墻等構(gòu)件。但當(dāng)使用環(huán)境溫度大于60℃、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、相對(duì)濕度大于70%的環(huán)境絕對(duì)不能采用。

4.1.6 碳纖維布加固法

是將碳纖維片材用膠合材料粘貼于混凝土構(gòu)件表面。碳纖維布僅承受拉應(yīng)力。

碳纖維布布置方式：在進(jìn)行梁受彎加固時(shí)，碳纖維布應(yīng)布置在梁的支座頂面、底面受拉區(qū)；梁受剪加固時(shí)，碳纖維布應(yīng)采用U形箍加縱向壓條或封閉箍的方式粘貼；對(duì)柱進(jìn)行受剪承載力加固時(shí)應(yīng)將碳纖維布沿柱軸向環(huán)向螺旋纏繞粘貼并封閉。

采用碳纖維片材加固前必須對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載；原構(gòu)件混凝土的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不應(yīng)低于1.5MPa；被加固構(gòu)件的使用環(huán)境及防火要求應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范要求。

4.2 間接加固

間接加固法是通過(guò)在原構(gòu)件外加設(shè)構(gòu)件用以改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，改變?cè)Y(jié)構(gòu)的傳力途徑，從而間接的達(dá)到加固改造目的，一般常采用的方法有：

4.2.1 增設(shè)構(gòu)件法

增設(shè)構(gòu)件法顧名思義是在原結(jié)構(gòu)的構(gòu)件與構(gòu)件間增設(shè)一個(gè)新的構(gòu)件，新舊構(gòu)件共同工作。以分擔(dān)作用在原構(gòu)件上的荷載，該方法一般適用于單層工業(yè)廠房或排架結(jié)構(gòu)、廠區(qū)輸送裝置等。

4.2.2 增設(shè)支點(diǎn)法

增設(shè)支點(diǎn)法是在被加固結(jié)構(gòu)的梁、板、柱上新增設(shè)若干支點(diǎn)（支座），達(dá)到增加跨數(shù)，減小跨長(zhǎng)，增大了梁柱的線剛度的目的，從而間接的提高了原構(gòu)件承載力。

支點(diǎn)按是否變形分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)。剛性支點(diǎn)法支點(diǎn)的變形相對(duì)被加固梁的撓度而言非常小，可忽略不計(jì)。彈性支點(diǎn)是以受彎或桁架構(gòu)件來(lái)間接傳遞荷載，此時(shí)，支點(diǎn)的變形不能忽略。增設(shè)支點(diǎn)法適用于房屋凈空不受限制的大跨度梁、板或高度較高的柱的加固。

4.2.3 增加結(jié)構(gòu)整體性加固法

增加結(jié)構(gòu)整體性加固法是通過(guò)增設(shè)支撐使多個(gè)構(gòu)件形成空間整體，共同工作。從而大大降低構(gòu)件破壞的概率，因此在不需要加固原結(jié)構(gòu)當(dāng)中任何一個(gè)構(gòu)件的情況下達(dá)到了加固的目的。

4.2.4 改變剛度比值加固法

在房屋結(jié)構(gòu)中，改變構(gòu)件的剛度比值，調(diào)整原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，改善結(jié)構(gòu)受力狀況，也可以達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的，該方法多用于提高結(jié)構(gòu)水平抗力。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文分析我們不難看出對(duì)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)抗震性能鑒定和加固設(shè)計(jì)是相輔相成的，抗震性能鑒定是加固設(shè)計(jì)的依據(jù)，而加固設(shè)計(jì)則是提高建筑物抗震性能的保證。對(duì)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)鑒定與加固工作必須按照國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定循序漸進(jìn)，有針對(duì)性的開(kāi)展鑒定加固工作，只有鑒定真實(shí)可靠，加固才能切中要害。

不同的結(jié)構(gòu)體系、紛繁的受力構(gòu)件要采取不同的加固方法，如何找出一個(gè)經(jīng)濟(jì)的、安全的、可行的加固方法仍然是一個(gè)不斷求索創(chuàng)新的過(guò)程，我們只有在具體的加固過(guò)程中注重將抗震鑒定和加固手段科學(xué)結(jié)合，更好的提高現(xiàn)有建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性能，才能更好的造福社會(huì)。

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