建筑結構抗震設計與加固改造方法

唐福

摘要：近年來，隨著國家經濟的騰飛，人民生活水平大幅改善，建筑安全成為建設領域首要關注的重點。國家建設規范規程的更新，對建筑承受地震等自然災害及爆炸等偶然沖擊時提出更高、更明確的要求。建筑使用功能的調整、使用荷載的改變也對建筑安全提出不同要求。本文主要是基于房屋結構改造中抗震等安全性能提升的重要性，對房屋結構的抗震設計和加固改造進行了分析和研究，以期提高房屋的安全性能。

關鍵詞：建筑結構;抗震;改進;整改措施

由于當前技術限制，對于地震檢測的可靠性還無法保證。房屋建筑是人們重要的工作、生活場所，所以優化結構、加固已有建筑、增強抗震性能是確保所有建筑和人員安全的重要保證。提高建筑物的抗震性能，并針對原有建筑結構提出相應的處理措施。對不改變結構形式的前提下，通過局部處理構件的方式，提高既有建筑的安全性、抗震性和適用性同樣也具有重要意義。

1 建筑物基本的抗震性能設計和原有建筑加固的必要性

通過汶川地震震害調查，調查人員發現，在地震中出現局部坍塌、甚至整體倒塌的建筑物大部分系未按《建筑抗震設計規范》GB50011-2001設計的老舊房屋或自建房屋，小部分為震中實際烈度遠高于設防烈度的建筑。《建筑抗震設計規范》GB50011-2010（2016版）將原有部分地區抗震設防烈度或地震分組進行調整，將原來抗震不設防地區調整為6度設防，總體上是提高建筑的抗震設防水準，強化建筑設計的抗震性能設計的必要性和廣泛性。為滿足社會、經濟的的發展要求，建筑物的抗震性能設計和原有建筑的加固就非常有必要。

2建筑結構的抗震設計策略

2.1 建筑場地

首先，在選擇建筑建設地點時，應該選擇一個地質連續的非斷裂帶以防止地震震害，優先采用均勻的原狀的地質層為建筑持力層，同一建筑物盡可能采用同一地質層為持力層。不應選擇軟土、液化土、腐殖土以及懸崖、陡坡以及斷裂帶等抗震不利區域。

2.2 選擇合理的建筑方案

2.2.1建筑物選擇有利外形，平面和立面布局的規則

建筑物外形簡單，且平面和立面布置規則時。構件布置規則，荷載和力傳導明確，而且也能夠準確計算出抗側力構件在地震作用時內力分布的實際情況，并且在薄弱環節或薄弱層有針對性的采取加強措施，耗能構件設置于非關鍵部位，即使耗能構件破壞也不影響建筑整體安全，建筑也可修復使用。反之平面和立面布置不規則時，就會導結構薄弱點或薄弱層增多，此類狀況往往僅通過局部加強或局部改變構件布置已不能滿足性能化設計要求，必須改采用更復雜或更有保障的其他結構方案造成浪費。

2.2.2 設置抗震加強層

抗震加強層多用于高層或超高層建筑，在普通建筑中引入相對弱化的加強層或局部加強層可有效提高建筑抗震性能，對建筑的扭轉、位移等控制性能指標有明顯改善。設計人員一般會通過三維建模來對建筑物進行模擬分析，并利用時程分析或彈性時程分析找到建筑薄弱點和薄弱層，通過設置加強層或局部加強層提高建筑物的抗震性能。

3建筑結構的加固改造

3.1 結構修復改造

結構修復一般針對局部不滿足使用功能或構件意外損壞。不滿足使用功能常見有變形、裂縫及建筑功能不滿足，修復方法常有增加支撐、材料置換、高壓注漿等。

（1）增加支撐

增加支撐修復最為簡單有效，在構件的合適位置增加支撐結構，改變構件的受力特性，達到修復構件的目的。該處理方法常受限于建筑功能，增加支撐往往很大程度上影響下層使用功能，該方法適用范圍有限。

（2）材料置換

材料置換技術一般用于局部材料強度不足，采用高強度的相同材料或構件替換原有材料或構件。對局部的混凝土強度不足、構件局部超載使用損壞或鋼結構局部失穩加固最為有效。該技術的最大優點是工期短，對于進一步加快目前的建設項目進度也非常有效，節約人力成本，但是對施工人員的專業技術水平要求非常高。

（3）高壓注漿

高壓注漿修補技術主要用于內部修補缺陷和裂縫修補這些方面，在選擇時，主要是根據建筑構件的損傷程度進行選擇。高壓注漿修補主要是對建筑物結構中的缺陷部位進行。為了提高該修補技術修補后結構的可靠性和安全性，必須要使用壓力泵將修補材料壓入缺陷部位或裂縫中;裂縫修補技術主要是針對混凝土自身缺陷或裂縫進行的，該處理技術采用混凝土材料對裂縫進行填補來實現修補。

3.2 結構加固措施

結構加固一般針對不滿足正常使用狀態和不滿足極限承載力狀態兩種情況。不滿足正常使用狀態多為變形、裂縫及建筑功能不滿足;不滿足極限承載力狀態多為使用功能改變、荷載增加構件承載能力不足，這類情況改造加固的常用方法有植筋增大截面、外粘高強材料等方法。

3.2.1 增大截面加固措施

植筋增大截面在建筑結構加固中非常常用，利用增加構件截面，新植鋼筋和后澆混凝土與原結構構件形成疊合構件來對建筑結構進行加固。但是此類加固必須要考慮，才能夠確保植筋技術能夠達截面改變對局部相鄰構件及整體的受力影響，需要復核加固后相鄰構件及整體是否仍然滿足計算和構造的要求。例如：在某框架結構中采用增大截面方法加固局部柱，與加固柱直接相連的框架梁受加固柱剛度變化影響，構件內力必然變化，原有構件截面尺寸受力等是否依然滿足計算需要，就需要按加固后的結構整體復核結果確定。

3.2.2 外粘高強材料加固措施

外粘高強材料加固技術可以提高建筑構件的承載能力，多采用粘鋼板或碳纖維材料。該加固方法簡單適用，現階段被廣泛采用。但是該方法也有不少缺點，例如：規范規定有效加固范圍，超出加固范圍的加固部分無效;加固主材及粘接材料有效期小于建筑物使用年限，到達相應年限后需要鑒定或重新加固處理。

4結束語

綜上所述，建筑物的抗震性能對于建筑物的使用性能以及使用壽命而言至關重要。因此，對于設計人員和施工人員，一定要將建筑物的抗震設計施工貫穿于建筑物建設的生命周期內，在完工后還需要邀請專業的第三方公司鑒定加固建筑物的抗震性能。選擇合適的建筑結構，而且還需要選擇相應的抗震設計方法，提高所有建筑物的抗震性能，保護人們的美好生活和家庭財產的安全。

參考文獻：

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（作者單位：貴州新基石建筑設計有限責任公司）