建筑結構抗震加固方法探討

戚振安

大連大化工程設計有限公司，遼寧大連 116000

結構抗震加固是針對正在使用的既有建筑物或構筑物進行檢測、評價、維修、加固改造的總稱。我國建筑抗震加固的研究與應用經歷了一個曲折的過程。中華人民共和國成立以后，由于當時科學技術水平落后、經濟水平有限以及人們對地震災害嚴重性、建筑物抗震重要性認識的不足，建筑物的抗震設計一直沒有得到很好的貫徹實施。自從20世紀60年代以來，我國著手對已有建筑抗震加固技術和方法進行研究，并取得了良好的社會和經濟效益。

在對結構進行加固時，除了針對構件由于強度或延性不足進行諸如包鋼、粘鋼、粘貼纖維材料等一般加固以外，尚需對構件進行抗震加固、對結構進行整體性能加固，其不僅僅要考慮結構構件在地震力作用下的破壞情況并對其進行抗震加固、提高其抗震承載力，更要考慮整體結構的抗震性能。目前，常用的抗震加固方法主要有增設構件加固法、增強構件加固法和隔震減震加固法3大類，前兩類屬于傳統抗震加固方法，后一類屬于新發展的抗震加固方法[1，2]。

1 增設構件加固法

此法是目前對結構進行抗震加固最基本、最有效的方法之一，該法可以有效地提高結構的抗震能力、變形能力和整體性能。其具體的方法包括增設抗震墻(剪力墻和翼墻)加固法、增設支撐加固法、增設剛架加固法等。當原有結構的抗震墻體的間距不滿足現有規范的規定值或者原有墻體的抗震承載力嚴重不足時，宜采用增設抗震墻加固法。此法利用新增的抗震墻來承擔主要的地震作用，以減小結構的變形。采用抗震墻加固時，需處理好新增墻體與原有構件的連接，既要保證連接的可靠性，又要避免對原結構構件造成過多的損傷。此外，在布置新設抗震墻體時應注意，由于抗震墻的剛度較大，要充分考慮加固后的結構剛度的均勻性，以便增設抗震墻后使整體結構剛度均勻，避免造成薄弱層的轉移。

此法優點是應力傳遞簡單、剛度強度高、可靠性能好、造價低。其缺點是墻體重量大，基礎結構必須有富足的承載力。此外，施工過程中噪音、振動都很大，工期也很長。

在鋼筋混凝土結構和鋼結構等各種結構的梁柱構成框架的空間內，也通過增加支撐進行抗震加固。其優點是支撐重量較輕、工期較短，可以確保結果的強度和延性，對建筑內部的使用影響較小。其缺點是在往復地震作用下支撐容易產生屈曲破壞，耗能能力有限，震后需要替換。

2 增強構件加固法

當無法采用新增構件加固時，可以分別對原結構構件進行加固，以提高原有構件的承載力、改善構件的延性，從而達到抗震加固的目的。方法主要有：1）外粘型鋼加固法；2）粘貼鋼板加固法；3）粘貼纖維增強復合材料加固法等等。

外粘型鋼加固法適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱等構件的加固。該法用灌漿或焊接等方法將型鋼外包于構件四周或兩角，使之與原構件共同承擔荷載，通過約束原構件從而來提高其承載力和變形能力。該方法適用于大型結構及大跨度結構，尤其適用于不允許增大原構件截面尺寸卻又要求較大幅度地提高承載能力的混凝土梁、柱等構件的加固。其優點是施工簡便，現場工作量較小，構件截面尺寸變化不大，結構自重增加較小，而承載能力提高顯著，構件截面的剛度和延性也得以改善。

粘貼鋼板加固法適用于對鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件的加固。該法是用建筑結構膠將鋼板粘貼在混凝土構件表面，使兩者共同受力以提高結構承載力的加固方法，相對于傳統加固方法，粘貼鋼板加固法更為簡單、快速，對結構的外形和凈空以及生產生活的影響較小。

纖維增強復合材料加固法是指采用以纖維或其制品作為增強材料的一種復合材料對構件進行抗震加固的方法。本方法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固。外貼纖維復合材加固法是采用FRP片材對混凝土構件進行修復加固的一種新技術。外貼纖維復合材加固法具有很高的抗化學腐蝕能力和對被加固結構的保護能力，提高了結構耐久性；材料強度高，外貼加固用量少（材料厚度小）；荷載增加極少，幾乎不改變原有結構的外形和尺寸；施工周期短，操作簡單；加固施工時噪音小，對結構的使用環境影響較小。

3 隔震、耗能減震加固法

隔震加固法是將隔震技術應用于抗震加固領域中的一種方法，通過隔震層的設置將地震變形集中到隔震層上，從而達到減小原有結構地震反應的目的，限制能量向上部結構傳遞，提高了建筑的抗震安全度。此法的優點是加固效果好、抗震安全度高、無需對非結構構件等再進行抗震加固，故建筑的功能和用途均不受影響。缺點是設置隔震層后，穿過隔震層的設備配線、配管等需要進行妥善的柔性連接，費時費事。

耗能減震加固方法是通過在結構某些部位增設耗能阻尼減震裝置，以減小地震反應，是抗震加固的一條新途徑。此方法主要依賴增加結構的能量耗散能力，而不是依靠增加結構的剛度和延性來加固結構，即地震輸入到結構中的能量通過率先進入耗能狀態的耗能構件來耗散，而不是由結構主要承重構件的屈服或破壞來耗散。國內外耗能減震結構的振動臺試驗研究表明例，耗能減震結構與傳統抗震結構相比，地震反應減小了40%～60%。而從國外工程資料表明，耗能減震結構體系與傳統抗震結構體系相比，可以節約結構造價5%～10%。若用于已有結構的加固改造，可節省造價會更加可觀，有的加固改造工程節省造價達60%。

4 結論

隨著我國城市化進程的加快，地震災害問題越來越受到人們的重視，為了保障我國人民生命財產安全，需做好以下兩個方面的工作：一方面要加強新建建筑物的抗震設計；另一方面則對已有的建筑物進行抗震鑒定、加固改造，使之滿足抗震設計的要求。本文針對建筑結構抗震加固方法探討，有利于提高我國建筑物抗震技術的發展。

[1]李珠，岳俊峰，石峰，等.既有建筑抗震加固與節能改造一體化技術[J].施工技術，2009，38(5).

[2]曹炳政，朱春明.消能減震技術在某既有綜合樓抗震加固中的應用研究[J].四川建筑科學研究，2009，35(4).