鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的抗震修復(fù)加固

馮湘融

摘 要：地震是比較常見(jiàn)的、不可預(yù)見(jiàn)的自然災(zāi)害，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，就會(huì)造成房屋的損壞。本文介紹了房屋的抗震修復(fù)加固原則，列舉了較為常用的抗震加固技術(shù)，并給出了墻面裂縫綜合的處理方案。加固方法的選擇需要根據(jù)抗震鑒定的結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，綜合考慮抗震加固效果，成本經(jīng)濟(jì)性和施工難易程度等因素綜合選擇。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 抗震加固 震后修復(fù)

中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0038-02

地震是比較常見(jiàn)的、不可預(yù)見(jiàn)的自然災(zāi)害，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，就會(huì)造成房屋的損壞。目前，我國(guó)的建筑主要還是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，因而，研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的抗震修復(fù)對(duì)將來(lái)面對(duì)不可抗力造成的危害時(shí)，能夠更從容、更正確的處理。當(dāng)房屋遭受地震損壞，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抵抗力不足，因而必須對(duì)房屋進(jìn)行抗震加固以提高其強(qiáng)度、剛度或延性，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震的作用下，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞，結(jié)構(gòu)破壞的主要表現(xiàn)是變形和裂縫，其中結(jié)構(gòu)裂縫最為常見(jiàn)，根據(jù)結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生的位置，可以將結(jié)構(gòu)裂縫分為連接裂縫和墻體裂縫兩類。其中，連接裂縫，是地震在縱向墻體交接處引起的豎向裂縫，墻體裂縫是指墻體上產(chǎn)生的裂縫。墻體裂縫又可以細(xì)分為墻垛裂縫、墻面裂縫、洞口死角和上下部裂縫，按照墻體裂縫受力的不同，還可以分為剪切型裂縫和彎剪型裂縫，根據(jù)裂縫寬度不同，需要選取不同的加固方法及施工方案。

1 抗震加固的指導(dǎo)原則

抗震加固需要遵循基本的加固原則。一般來(lái)講，我國(guó)目前對(duì)于房屋抗震加固的基本原則包含以下幾個(gè)方面。

第一，對(duì)于已有建筑，抗震設(shè)防的要求比新建工程的抗震設(shè)防的要求略低，因而建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的安全度可以略低，但是7度及7度抗震設(shè)防烈度以下安全度不能降低。

第二，在建筑抗震加固之前必須先做抗震鑒定，鑒定抗震加氟的必要性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，抗震加固只針對(duì)有價(jià)值進(jìn)行抗震加固的建筑。

第三，建筑抗震加固的重點(diǎn)應(yīng)在于城市重點(diǎn)工程和易產(chǎn)生次生災(zāi)害的建筑工程等。

第四，抗震加固應(yīng)主要加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體性，加固薄弱環(huán)節(jié)及危險(xiǎn)部位，提高變形能力。

結(jié)構(gòu)抗震加固包括兩個(gè)方面：首先，是受損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)加固，受損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件的修復(fù)加固的主要目標(biāo)是保證建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能，以滿足規(guī)范要求；其次，是結(jié)構(gòu)抗破壞能力的增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)抗破壞能力的增強(qiáng)的主要目的是確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以抵抗地震的不確定性。

2 抗震加固的方法

2.1 基本抗震加固方法及措施

假設(shè)抗震不可靠區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度為s0，延性為d0，抗震加固后強(qiáng)度要求達(dá)到sr、延性要求達(dá)到dr，因此，有三類基本的加固方法。

方法一：sT>s0，dr

方法二：sr>s0，dr>d0，強(qiáng)度，延性均有提高。

方法三：Sr>s0，dr>d0，延性提高，強(qiáng)度有所降低。

目前，方法一主要用于抵抗地震中建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移，方法三用于提高建筑結(jié)構(gòu)的延性，防止建筑結(jié)構(gòu)在地震中受到脆性破壞。

鋼筋混凝土建筑的抗震加固方法有很多，目前應(yīng)用比較廣泛的主要有以下幾種。

第一，增大截面加固法。增大截面加固法是采用外包鋼筋混凝土的形式。這種方法增大了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的面積和配筋，提高了結(jié)構(gòu)的承重力。此方法適用于混凝土柱、梁、板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以有效地減緩節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的開(kāi)裂，提高節(jié)點(diǎn)的抗震能力，提高構(gòu)件的延性，此外也能在一定程度上提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。但增大截面尺寸會(huì)減少建筑使用空間，這會(huì)對(duì)本方法的適用性產(chǎn)生阻礙。

第二，外包鋼加固法。外包鋼加固法是指在加固構(gòu)建的周邊用鋼材包裹，在內(nèi)部灌注粘結(jié)劑，從而提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力。同增大截面加固法相比，本方法對(duì)原結(jié)構(gòu)的截面尺寸變化很小，施工便捷，主要適用于混凝土柱和梁等構(gòu)件。

第三，結(jié)構(gòu)受力體系改變加固法。結(jié)構(gòu)受力體系改變加固法是在指增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件，改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系。在地震作用下，原結(jié)構(gòu)構(gòu)件承擔(dān)的地震作用力分散到新增結(jié)構(gòu)上，使原結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足承載力抗震要求。具體的方法是增設(shè)混凝土抗震墻，鋼支撐等，將原有的框架結(jié)構(gòu)變?yōu)榭蚣芗袅Y(jié)構(gòu)。

第四，粘鋼加固法。粘鋼加固法是指采用高性能的建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘在構(gòu)件表面，形成一個(gè)整體，達(dá)到鋼板與混凝土的協(xié)同工作，增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。這種加固方法，粘鋼所占空間很小，幾乎不改變構(gòu)件原有外形。主要應(yīng)用于混凝土斷梁、斷柱以及生命線建筑物的抗震加固等，具有施工工藝簡(jiǎn)單，施工工期短的特點(diǎn)。

第五，粘碳纖維布加固法。粘碳纖維布加固法是用高性能結(jié)構(gòu)膠將碳纖維布與混凝土構(gòu)件粘在一起，達(dá)到對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)，改善原構(gòu)件的抗震性能。碳纖維材料的強(qiáng)度高于鋼筋，在作為加固材料上有強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。碳纖維加固方法具有高強(qiáng)高效、材質(zhì)薄、重量輕、施工便捷、久耐腐蝕等特點(diǎn)。但采用碳纖維加固方法對(duì)粘結(jié)膠性能要求比較高，在成本經(jīng)濟(jì)型上不占有優(yōu)勢(shì)，碳纖維布和粘結(jié)膠的成本均較高。

2.2 綜合處理方案

由于地震對(duì)于房屋建筑的破壞具有不確定性，結(jié)構(gòu)收到的破壞既有剪切力又有彎剪力，因此，單一的加固方法并不能解決所有的結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題，因而在抗震修復(fù)加固的時(shí)候需要綜合采用各種方法，并且做好加固預(yù)處理。如對(duì)于墻面上出現(xiàn)交叉形斜裂縫時(shí)，可以采用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料壓力灌漿法，填平裂縫，同時(shí)結(jié)合粘鋼加固法進(jìn)行綜合處理。

2.3 討論分析

結(jié)構(gòu)震后修復(fù)的方案比選具有多樣性，對(duì)于各種結(jié)構(gòu)加固方法，優(yōu)缺點(diǎn)及適用性都必須考慮。對(duì)于外包混凝土增大截面的方法，能夠增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎和抗剪性能，但是，為了保證新增加混凝土在原有結(jié)構(gòu)上的有效粘結(jié)，需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，增加施工難度。增設(shè)剪力墻的方法可以增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)的側(cè)向強(qiáng)度和剛度，但是會(huì)增加新增結(jié)構(gòu)的受力，造成受力不均。增加鋼板及碳纖維布對(duì)于結(jié)構(gòu)粘接膠的要求較高，相對(duì)來(lái)講成本較高，影響其大面積應(yīng)用。

在地震的作用下，建筑結(jié)構(gòu)的震后影響是比較復(fù)雜的過(guò)程，地震會(huì)對(duì)建筑的各個(gè)構(gòu)件造成破壞。結(jié)構(gòu)中的每個(gè)構(gòu)件的抗震能力取決于結(jié)構(gòu)所建立的抗震體系，而抗震體系的建立又是各個(gè)建筑構(gòu)件相互作用的結(jié)果。因此，結(jié)構(gòu)的抗震修復(fù)加固需要考慮局部與整體的相互作用，遵從“先宏觀、后微觀”、“先整體、后局部”“先結(jié)構(gòu)后構(gòu)件”的原則。需要先從結(jié)構(gòu)整體的角度對(duì)其抗震能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，在充分考慮各種修復(fù)方案優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇整體性的修復(fù)方案。

3 結(jié)語(yǔ)

在各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的今天，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的震后修復(fù)加固一直起到了緊要而且關(guān)鍵的作用。對(duì)于建筑的震后修復(fù)，需要遵循基本的加固原則。首先應(yīng)綜合考慮地震災(zāi)害對(duì)房屋及其他建筑物的破壞作用，做出地震破壞評(píng)價(jià)，針對(duì)不同情況采用不同的加固方法。結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的方法多種多樣，加固方法的選擇需要根據(jù)抗震鑒定的結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，綜合考慮抗震加固效果，施工難易程度和成本經(jīng)濟(jì)性等因素綜合選擇。在抗震加固的工作中，還要考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)的相互影響關(guān)系和相互作用，從而形成完整的抗震體系。

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