建筑結構抗震設計及加固的研究探討

鄧銳 李文杰

摘要：近年來，我國的基礎建設的發展迅速，隨著我國國民經濟的不斷發展，人們對于建筑結構的抗震安全要求變得越來越高。通過對建筑結構抗震設計，以及加固補強設計現狀進行分析，結合實際工作經驗，提出個人觀點，希望為關注類似問題的人群提供參考。

關鍵詞：建筑結構抗震設計;加固;研究探討

引言

近年來，地震災害屢屢發生，對社會及人類造成了不可磨滅的傷害，嚴重地限制了城市的建設與發展。在這樣的環境下，人們開始逐漸意識到抗震設計的重要性，并在建筑結構設計中融入了抗震設計。但是由于設計人員對于抗震設計方面的知識了解甚少，導致在設計過程中存在很多亟待解決的問題。因此，本文就現代建筑結構抗震設計與加固處理展開詳細的探析，分析并闡述了抗震設計在現代建筑結構中的重要程度，同時也針對性能抗震設計的含義以及抗震設計期間常見的問題展開了探討，基于分析我國抗震加固發展歷程的基礎上提出了合理的建筑結構加固處理技術，以期能夠為了建筑行業的發展提供一個借鑒。

1現代建筑結構抗震概念設計的重要性

經過大量的地震災害后，人們逐漸意識到了建筑結構抗震性設計的重要性，并提出了“概念設計”而良好的“概念設計”能夠在一定程度上決定建筑結構的抗震性。其目的就是為了能夠合理地去選擇建筑物的結構形式，以合理的建筑結構來進一步滿足人們對建筑物的“大震不倒”的要求。在進行結構抗震設計時，建筑結構設計者需要不斷地提高對抗震設計的認識和設計水平，在最終選擇建筑方案時可避免業主的干涉，盡量避免因建筑物的大小、形狀及布局等因素而出現較明顯的缺陷。此外，建筑結構設計方案也不容易受到業主的經濟觀和使用觀的影響，因為過于盲目地將建筑結構下部的延展性降低就會在一定程度上導致建筑結構中抗震墻的數量、形式等方面存在不合理現象，影響建筑物的整體質量。

2建筑結構抗震設計中遇到的核心問題

2.1重視前期結構方案設計

一些設計單位和業主不重視結構方案設計，只會盲目要求建筑外觀好看，標新立異。由于設計周期較短具有普遍性，為了節省時間，往往出現建筑方案設計脫離結構方案設計的情況。建筑設計師對結構平面、立面、特殊結構的把握不如結構設計師，會出現很多完全可以避免的結構不規則情況，對抗震不利。建筑設計與結構設計是相輔相成，互為骨肉，有我有你的。一個好的建筑，一個滿足抗震設計要求的建筑，離不開初始結構平面、結構立面及內部柱網主梁的布置。如果一個在方案上有抗震先天缺陷的建筑方案，后期的抗震措施就要花幾倍的成本去處理，也未必能取得好的效果。

2.2注意結構體系的選用

結構體系應根據建筑的抗震設防類別、抗震設防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結構材料和施工等因素，經過技術、經濟和使用條件綜合比較確定。結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑;應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力;應具備必要的抗震承載能力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力;對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。

2.3選取合理的結構平面和立面

平面不規則，分為扭轉不規則、凹凸不規則和樓板局部不連續;豎向不規則，又分為側向剛度不連續、豎向抗側力構件不連續和樓層承載力突變。我們在結構方案布置時，盡量避免出現上述六種平立面不規則情況。如果發現建筑有特殊要求，不得不采用不規則平立面，需要進行專門研究和論證，采取特別加強措施。

3房屋建筑工程結構加固改造技術的應用

3.1 增設屈曲約束支撐加固法

結合工程項目的實際情況分析，明確案例，框架–支撐體系是框架與普通支撐組合的結構體系，但是普通支撐存在一定缺陷，普通支撐在軸向壓力作用下容易發生屈曲，且承載力和剛度會下降，對結構的整體抗側剛度產生嚴重影響，且由于支撐過早屈曲導致鋼材的性能得不到充分發揮，降低了鋼材的使用率。屈曲約束支撐是防屈曲減震構件的一種，它克服了普通支撐受壓屈曲的缺點，具有在受拉和受壓狀態下都不會發生屈曲的特性。屈曲約束支撐的中心是內核芯板，與普通支撐不同的是，外部設置有套管，一般套管為鋼套管，內核芯板被置于鋼套管內，在鋼套管和芯板之間有填充材料，一般為混凝土或砂漿。為了減小芯板受軸力時傳給填充材料的力和受壓情況下膨脹，通常還在芯板與填充材料之間留有一定間隙或加入一層無粘結材料。屈曲約束支撐所受的荷載，全部由芯板內核承擔，鋼套管和填充材料僅約束內核芯板受壓屈曲，以此達到支撐在受拉和受壓2種情況下都能發生屈服。屈曲約束支撐具有承載力高、延性和滯回性能好的特點，以及在加固工程中布置方便。

3.2 剪力墻加固法

分析工程項目實際情況來看，其房屋建筑結構樓層蓋板長度與寬度比、結構形式、砂漿混凝土強度、柱截面處尺寸，以及填充墻與主體結構拉結等，均不符合當前我國關于抗震鑒定結果標準的要求。綜合多項影響因素的鑒定結果分析來看，目前該項目的綜合抗震能力指數<1.0，需要對該房屋建筑結構采取加固技術措施;另外，在對該房屋建筑結構變形鑒定中，能夠確定第1層與第2層之間存在著較大建筑結構層間位移角變形，無法滿足GB50011—2010《建筑抗震設計規范》的相關要求，因此，該房屋建筑結構評定結果為不滿足GB50023—2009《建筑抗震鑒定標準》要求。針對上述建筑結構運行情況分析，確定采取剪力墻加固方法，剪力墻本身平面內的抗側力強度與剛度都非常大，因此在建筑結構的布置過程中，應盡可能布置在建筑結構中的有利位置，從而可以有效達成抵抗水平地震作用下對于結構體系的破壞。加固方法實施過程中，采用剪力墻加固方法，需要合理布置剪力墻，進而實現對建筑結構側向剛度的有效改善，最終實現對建筑結構側向位移的有效控制，進一步達成建筑物抵抗外力作用的能力提升。目前，剪力墻構件的特征非常明顯，其自身截面尺寸較大，并且受力非常復雜。因此，在對剪力墻加固實施中需要采取彈塑性分析，并建立與之相關的受力模型，能夠更好了解該加固方法下構件在受力水平作用力的抵抗情況。現階段的加固處理主要是以建筑結構以及承載力不足等方面的加固為主，就整體角度而言缺少了對結構的辨別和掌控。例如：在處理加固多層磚混結構墻體時，關鍵在于增強墻體的鋼度，從而與相鄰樓層的產生一定的鋼度差，這樣的加固方式對于建筑結構的抗震性能而言存在一定不利影響。另外，在進行加固處理之后的構件其承載力有著明顯的提升，但是卻造成了防火等級下降的情況。這些問題都在一定程度上表明了在進行加固處理時需要就整體角度進行把控，通過加固處理的方式來妥善地解決存在的問題。

結語

總而言之，在地震頻發的環境下，加強對現代建筑結構抗震設計和加固處理是非常必要的，當基于合理的角度上明確建筑結構的具體形式之后，就需要科學地布置建筑物的結構抗震設計，只有這樣才能夠最大限度地避免因抗震不利而造成的嚴重后果。因此，不斷創新和優化建筑結構設計，是保障人們生命財產安全的重點，更是建筑行業得以持續發展的關鍵。

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