地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。 地震具有突发性特点,至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。我国属地震多发国家,特别是近年来地震活动频繁,一些特大地震已经给人类社会带来了不可估量的损失, 这就迫使工程人员不得不去深入研究土木工程结构的抗震设计理论和方法, 最大限度地减少地震给人们带来的影响。 为此,对现有建筑进行抗震鉴定,并对不满足鉴定要求的建筑采取适当的抗震加固,是减轻地震灾害的重要途径。建筑物抗震鉴定是通过检查现有建筑的设计、施工质量和现状,按规定的抗震设防要求,对其在地震作用下的安全进行评估。
地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。 地震具有突发性特点,至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。我国属地震多发国家,特别是近年来地震活动频繁,一些特大地震已经给人类社会带来了不可估量的损失, 这就迫使工程人员不得不去深入研究土木工程结构的抗震设计理论和方法, 最大限度地减少地震给人们带来的影响。
为此,对现有建筑进行抗震鉴定,并对不满足鉴定要求的建筑采取适当的抗震加固,是减轻地震灾害的重要途径。建筑物抗震鉴定是通过检查现有建筑的设计、施工质量和现状,按规定的抗震设防要求,对其在地震作用下的安全进行评估。
抗震加固是在对既有房屋的抗震能力做出准确评价后,提出合理的抗震加固措施, 对未进行抗震设防或已进行抗震设防但达不到设防标准的建筑物,进行结构补强和提高其抗震力的措施。恢复或提高建筑物的安全性和耐久性,也可结合建筑物的使用功能,满足新的适用性要求。
建筑结构加固方法随着经济水平、技术水平和人们观念的发展而发展,但有些构件加固方法(如加大截面法)将使结构和构件的刚度发生变化,从而引起结构动力特性、构件内力的变化以及刚度软弱层和强度薄弱层的出现,而这些变化对结构承载力及弹塑性变形能力带来的不利或有利影响, 是目前的加固方法所没有考虑的。 因此对钢筋混凝土结构抗震加固技术进行论述有着重要的意义。
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钢筋混凝土结构的抗震鉴定
01 老式钢筋混凝土结构的抗震性能评价
50 年代建成的钢筋混凝土结构,受当时经济条件和建筑技术水平的制约,存在着不少缺陷,归结起来主要有以下几方面的问题:
材料强度低
限于当时的水平,工程中采用的混凝土标号一般为110 号或140 号,王府井百货大楼1 层营业大厅的几根圆柱,因需承受较大的竖向荷载,当时采用的也仅是190 号的混凝土;钢筋等级相当于现在的Ⅰ级钢筋,屈服强度为250MPa ,且钢筋为光圆或方钢。
配筋构造不合理
体现在梁柱配筋率偏低,框架梁端底部配筋不足或锚固长度不够,地震作用下梁端易开裂或使梁延性不足;梁柱加密区段配筋稀疏,箍筋直径一般为<6 或<8 ,间距250mm 或300mm ,在梁柱节点核芯区甚至无箍筋。
抗震缝宽度不够
一些大型公共建筑由几个建筑分区组成,分区间一般设变形缝,但缝宽小于抗震缝宽度最低要求,地震作用下易发生相互碰撞。如全国政协礼堂各分区缝宽为3cm ,北京火车站分区间缝宽为7cm。新标准对抗震缝宽度并未明确提出要求,但《建筑抗震设计规范》有相应要求,并且经计算分区间的相对侧向变形也远大于现有缝宽。
构件承载力低
限于当时的经济水平,要求设计人员在设计时遵循经济、安全的原则,更多的是考虑经济方面的因素,相应的构件截面偏小、轴压比高,构件承载力的安全余量不大,如考虑地震作用构件承载力甚至不足。
非结构构件的连接构造弱
如女儿墙超高且无可靠拉接措施,围护墙与主体结构的连接薄弱,地震时易开裂。综合以上几方面的原因,这些钢筋混凝土框架结构的综合抗震能力是较低的,一旦遭遇地震作用,会发生不同程度的破坏甚至倒塌。
实践证明,对不满足抗震要求的现有建筑进行抗震加固,是减轻地震灾害的有效途径之一,目前我国地震形势依然十分严峻,北京地区进行的首都圈防灾减灾示范区抗震加固计划为我国的抗震加固工作积累了丰富的经验,这些经验值得向全国推广。
02 建筑抗震检测鉴定的历史及现状
我国的建筑抗震的技术规范经历了几个不同时期的修改,抗震性能要求发生了很大的变化,2001年之前设计建造的房屋建筑很多较难满足现行抗震设计规范要求,房屋非必要进行抗震检测鉴定。
新中国成立以来几次大的地震(见表1)对建筑物的破坏程度表明,地震对我们人类的生命和财产损失破坏是相当严重的,人类在而对地震等自然灾害,我们应该应用已掌握的技术把破坏降到最底程度,对当前不满足抗震要求的建筑进行抗震检测鉴定是必要和紧迫的。
我国数量庞大的建筑群体,是分别按照适合不同时期的建筑规范及标准所设计和施工的,各个时期的规范标准对建筑物的抗震性能要求不尽相同,按照TJ 11-7$规范及GBJ 11-89规范设计的房屋大多不能满足现行规范标准(01规范)要求,因此有必要对该部分建筑进行抗震检测鉴定,消除安全隐患。特别是人员集中的公共建筑,如学校、医院、电信大厦、政府办公楼等。
通过对汶川地震的建筑震害调查,得到以下经验和教训,同时表明我国中西部地区(经济欠发达地区)的房屋及旱年建造的部分房屋抗震性能均不满足现行国家有关规范标准要求。
1)砌体结构的抗震性能需要严格的构造措施和施工质量给予保证,包括合理设置钢筋混凝土构造柱和圈梁、预制楼板的有效拉结和搁置长度、或增加现浇层等,最好采用现浇楼盖,特别是应加强构造柱和承重墙的安全储备,否则这种结构形式极易在地 震中发生严重破坏。
2)在这次地震中,框架结构的抗震性能表现基本较好,若能保证施上质量,框架结构可以实现预期的中震和大震抗震性能目标。
但这次地震中框架结构的内外装饰饰面、围护结构、填充墙的破环严重,仍然造成了较大的生命和财产损失,特别是给震后恢复重建和人们的心理造成很大影响,需在今后的抗震设计中给子重视,应重点加强围护结构和填充墙与主体框架结构的抗震构造措施的研究。
3)剪力墙结构(包括框架一剪力墙结构和框架-筒体结构)在这次地震中的表现优异,这与其有较大的抗侧刚度有关。但是这次地震中,剪力墙结构均位于烈度较低的地区,其在大震下的抗震性能没有体现出来,还需要进一步研究。
尽管如此,根据己获得的震害凋查结果推断,剪力墙结构在非结构构件的震害方面轻于框架结构,是一种较好的抗震结构形式。
4)建筑抗震规范是保证建筑抗震能力的重要依据。木次地震建筑震害调查表明,严格按照89版后抗震规范设计、并保证施工质量的建筑,基本都保持较好的状态。
但是,本次地震的震害调查也表明,仍然有许多问题值得进一步深入研究和改进,特别是在管理制度、经济投入、概念设计一和施工质量方法,还需不断提高我国的整体抗震防灾的水平。
5)对工程建设的监督和管理仍需加强,避免在设计和施工环节出现不符合抗震规范的建筑工程。在设计方面,应加强结构抗震体系和概念设计的教育,并在抗震构造措施方面严格执行设训,规范的规定。
如构造柱和圈梁设置要求,预制板的拉结要求,最小配筋率和最小配箍率要求,箍筋弯钩和箍筋间距要求等。在施工方面,应严格保证工程材料质量、混凝土级配、钢筋构造措施的实现等,保证工程施工质量。对农村自建住宅政府应组织专业技术人员给子指导,合理设置抗震措施。
6)加强各级政府、行政部门和普通群众的抗震防灾意识,做好抗震预防工作,特别是保证房屋建筑达到规定的抗震设防标准,以最大程度的减少因建筑物抗震能力不足倒塌破坏造成的人员伤亡。
7)我国现行有关建筑抗震检测鉴定的技术标准有:《建筑抗震鉴定标准》、《民用建筑可靠性鉴定标准》。对房屋建筑抗震性能的检测均遵循上述两个标准。
03 钢筋混凝土结构现场检测要点
现有钢筋混凝土房屋抗震鉴定
应依据其设防烈度,现场应重点核查以下部位:
1)6度时,应检查局部宜掉落伤人构件及部位,如女儿墙、走廊栏板以及外装饰构件等;楼梯间非结构构件的连接构造。
2)7度时,除应满足第1款检查要求外,尚应检查梁柱节点的连接方式、框架跨数及不同结构体系之间的连接构造。
3)8度及以上时,除应满足第1、2款检查要求外,尚应检查梁柱配筋、材料实体强度、各构件之间的连接方式、结构体型的规则性、短柱的分布、使用荷载的大小及发布、填充墙与主体结构的连接构造等。
现场主要检测项目及要点
1)混凝土强度等级
检测方法:主要采用回弹法进行检测,对于长龄期或当混凝土内外质量存在明显差异或采用泵送混凝土制作的构件碳化深度大于2㎜时,应结合取芯修正。
执行标准: 《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23:2001 )《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007) 《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004)检验批划分;材料品种和设计强度等级均相同、成型工艺和养护条件基本一致且龄期相近的同类结构或构件作为一个检测批。
抽检数量及部位:每个检测批内,应随即抽取不宜少于5个同类构件,每个构件布置5~10个测区;如出现异常现象,应加大抽检数量,直至按批量检验。当采用取芯法进行修正时,宜在结构受力较小的部位进行取样。
2)填充墙
检测内容:砌筑砂浆强度、拉结钢筋设置。
检测方法:砌筑砂浆强度和拉结筋设置检测可参照上节条款相关要求进行。
抽检数量:一般每层可随机抽检2~5片填充墙体,如出现异常现象,应加大抽检数量。
3)现浇构件钢筋设置
检测内容:钢筋间距、保护层厚度和钢筋直径检测。
执行标准:《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T152:2008
检测方法:主要采用电磁感应法,所用仪器为钢筋测定仪。
(1)钢筋间距及保护层厚度检测:
正常情况下,板、墙类构件测量受力钢筋的间距和保护层厚度;梁、柱类构件测量箍筋间距和受力钢筋的保护层厚度。
钢筋间距应连续测量至少6个值(7根钢筋);保护层厚度为检测区域内的受力钢筋数量。
选择适当的检测面(相邻钢筋影响较小位置),检测面应清洁、平整,并应避开金属预埋件。
钢筋混凝土保护层检测时,被测钢筋的同一位置应重复检测两次。当两次检测值相差不大于1mm时,取其平均值作为该部位钢筋保护层厚度实测值;如大于1mm,应重新检测或剔凿核实。当钢筋保护层厚度过小时,可采用在探头下附加垫块,所加垫块厚度在计算时应予扣除。
(2)钢筋直径检测:
钢筋直径的检测应采用钢筋探测仪结合钻孔、剔凿的方法进行,剔凿数量不应少于30%该规格被测钢筋且不少于3处。
被测钢筋与相邻钢筋的距离应大于100mm,且其周边的其他钢筋不应影响检测结果;每根钢筋重复检测2次,第2次检测探头应旋转180°,每次读数必须一致。
抽检数量:一般可每层随机抽检2~5处,如出现异常现象,应加大抽检数量,直至全检。
(3)钢筋混凝土抗震墙:
检测内容:主要核查钢筋混凝土抗震墙钢筋间距及厚度,必要时剔凿核查钢筋直径。
检测方法:主要采取钢筋测定仪检测钢筋间距;混凝土测厚仪测量抗震墙厚度。
抽检数量:一般每层可随机抽检1~2处,如出现异常现象,应扩大检测范围。
(4)构件加密区箍筋配置:
检测内容:主要核查梁、柱构件加密区箍筋间距及长度,必要时剔凿核查钢筋直径。
检测方法:主要采取钢筋测定仪检测。
抽检数量:一般每层随机抽检不少于5处,如出现异常现象,应扩大检测范围。
(5)预应力多孔板:
检测内容:主要核查预制板的支承长度;当8度及以上时,还应核查预制板之间以及与大梁的拉结措施。
检测方法:主要采取局部剔凿核实。
抽检数量:一般可每层随机抽检2~5处,如出现异常现象,应扩大检测范围。
(6)构件损伤:
检测内容:主要核查钢筋混凝土构件有无明显开裂、变形、露筋或锈蚀等现象;填充墙有无明显开裂或与框架脱开。
检测方法:主要采用目测观察,必要时使用裂缝测宽仪测量裂缝宽度。
抽检数量:宜整栋建筑普查。
(7)变形缝:
主要检查变形缝设置及其宽度,变形缝工作状况,缝内有无垃圾、杂物等。
(8)对于无图纸和地质勘探等资料的工程:
对于无图纸资料的工程,应现场补绘建筑和结构平面布置图;对于无地质勘探资料的工程,还应对建设场地地质状况进行补勘;其补充资料的深度与广度以能满足抗震或安全性能鉴定与结构分析为基准。
①建筑平面布置图的绘制:
补绘的各层建筑平面布置图应包含的主要内容:建筑说明、轴线尺寸,填充墙体厚度与布置,楼屋面标高,门窗洞口布置与尺寸,非结构构件(女儿墙、阳台栏板等)尺寸与布置,以及其他应补充建筑方面的资料等。
②结构平面布置图的绘制:
补绘的各层结构平面布置图应包含的主要内容:结构说明、基础类型、布置与截面尺寸,上部结构轴线尺寸,主要受力构件(柱、梁、板)截面尺寸、布置与钢筋配置,以及其他应补充结构方面的资料等。
③地质状况补勘:
地质补勘报告应包含的主要内容:建筑场地类别,土层划分、厚度及岩土特性,有关土层动力参数以及岩土地震稳定性评价等。
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钢筋混凝土结构的抗震加固
01 建筑物加固改造的目的
建筑物由于种种原因不能满足安全性、适用性、耐久性的要求。经过建筑物可靠性鉴定,必须进行补强加固处理。我国从 20 时世纪 50 年代就开始进行结构的加固处理,几十年来,国内有许多建筑物加固工程实例,积累了丰富了实践经验,曾发表了大量文献资料。适用于多种原因造成的结构、构件损坏的加固处理,对推动加固技术的发展起到了很大作用。
补强加固的目的主要是: 提高结构、构件的强度; 提高结构、构件的稳定性; 提高结构、构件的刚度;提高结构、构件的耐久性。
由于结构、构件的破损程度不同,补强加固的要求和目的也不甚相同,因此应针对不同情况,选用不同的加固方法,采取不同的补强加固措施。
02 钢筋混凝土结构的抗震加固原则
抗震加固的原理是:通过对结构的构件、结构受力的途径的改善,提高结构的抗震能力,实现结构的地震破坏有所减小。钢筋混凝土结构的抗震加固原则主要表现在以下几个方面:
1)在结构的抗震鉴定结果的基础上,才可进行钢筋混凝土结构的抗震加固。在具体的加固实施过程中可以采用整体加固、区段加固以及构建加固。
2)在对加固方案进行确定时,应该深入的调查结构的现状,对结构是否存在局部损伤应特别查明,如果发现有损伤,应对这些损伤进行专门的研究。
3)在对抗震加固方案进行确定时,要对结构总体抗震能力和变形能力的综合协调进行重点考虑,以避免构件加固。
4)根据结构的实际情况,抗震加固应采用主要提高框架抗震承载能力、主要增强框架变形能力或改变结构体系而不加固框架的方案。
5)楼层经过加固后其综合抗震能力不应该超过下一楼层的综合抗震能力的百分之二十,如果超过,则对下一层的抗震能力同时增加,总之综合抗争能力不应小于1.0。
6)避免加固后的框架形成短柱、短梁或强梁弱柱。
7)在选择加固方案时,应避免原结构的薄弱层发生转移,但是,如果转移发生,则处理新的薄弱层。
8)在增设墙体、支撑等构件时,对于结构体系的变化应该予以注意,除此之外,还应对结构内力的重分布以及可能出现的局部应力集中都应该注意。
9)安全性是抗震加固的重点,但是对于结构适用和美观应必须考虑。科学而合理的加固方案是安全和美观的有机统一。
10)在选择加固方法时,也应该考虑经济、对生产和生活的影响的问题,则应选较经济、便于施工的方法,且对生产和生活的影响也应最低。
03 钢筋混凝土结构加固技术
直接加固梁、柱构件的方法
这里具体可以分为四种不同的情况:
首先是当钢筋混凝土的土柱在受弯承载力不足时,可以采用外加预应力、钢丝绳网片-集合物砂浆外加层、外粘型钢以及增大截面等方法来予以加固。
当钢筋缓凝土的土梁在受弯承载力不足的时候,除了也可以采用外加预应力、钢丝绳网片-集合物砂浆外加层、外粘型钢以及增大截面等方式加固之外,还可以采用粘贴钢钢板或纤维复合材以及增设支点的方式来加固。
当柱、梁结构的受剪承载力不足的时候,可以利用钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层、粘贴纤维箍、包钢板箍、增加箍筋以及缠绕钢丝等方法来进行加固。
当受压区混凝土强度偏低或者是存在严重缺陷的时候,可以利用对混凝土进行置换方式来对构件进行加固。
①加大截面加固法:
加大截面加固法即采用增大混凝土结构或构筑物的截面面积,以提高其承载力和满足正常使用要求的一种加固方法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。
在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
②有粘结外包型钢加固法:
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60℃以上高温场所;适用千使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
混凝土柱采用外包钢加固时,应符合下列构造要求:
1)外包角钢的边长不宜小于25mm;缀板截面不宜小于 25×3mm,间距不宜大于20r(r为单根角钢截面的最小回转半径),同时不宜大于500mm。
2)外包角钢需通长、连续,在穿过各层楼板时不得截断;角钢下端应伸到基础顶面,用环氧砂浆或环氧胶泥加以粘锚;角钢上端应有足够的锚固长度,可能时上端设置与角钢焊接的柱帽。
3)当采用环氧树脂化学灌浆外包钢加固时,缀板应紧贴混凝土表面,并与角钢平焊连接。焊好后,用环氧将型钢周围封闭,并留出气孔,再进行灌浆。
4)当采用乳胶水泥砂浆粘贴外包钢时,缀板可焊于角钢外面。乳胶含量应不少于5%。
5)型钢表面宜抹不小于25mm厚的1:3水泥砂浆保护层,亦可采用防腐材料加以保护。
③粘钢加固法:
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力,且施工方便。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决干胶粘工艺与操作水平;适用干承受静力作用且处干正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
④粘贴纤维增强塑料加固法:
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,达到提高构件承载能力的目的。
除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
⑤预应力加固法:
即采用外加预应力的钢拉杆( 一般分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆 3 种)或撑杆对结构进行加固的方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占空间小的混凝土承重结构。 此法不宜用于高温环境下的混凝土结构,也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。
改变结构受力体系的方法
对结构受力体系的改造,主要可以采用两种方式:
首先是通过框架结构原有的分隔墙以及围护墙的位置增设一定数量的剪力墙,或者是在框架柱的两侧设置翼墙,将原有的框架结构改变为壁式框架机构或者是剪力墙框架结构。
而当建筑物是学校或者商场时,也可以采用在原有的框架的基础上增加新的支撑,将柔性的框架结构改变为支撑框架结构,这种方法主要是过将结构的抗侧力体系进行改变,进而将原有的框架分担的地震作用降低,在减少对原有柱以及梁框架的加固工作量的基础上,提高建筑物的抗震能力,进而达到建筑物抗震的客观要求。
卸荷方法
20世纪50、60年代的公共建筑,其内部分隔墙及外围护墙基本是较重的砖墙,这些分隔墙一般是按建筑功能要求布置,其平面分布往往不对称,造成结构平面质心与刚心不一致,导致地震作用增大,同时结构在地震作用下的扭转效应也随之增大。
鉴于此,将原较重的砖墙换成轻质隔墙,卸去荷载,既能减轻地震作用和结构在地震作用下的扭转效应,又丝毫不损伤原结构,对改善既有建筑的抗震性能,实乃一种行之有效的方法。在国家博物馆老馆加固改造工程中,就曾将上、下层位置不对齐,高大厚重的粘土砖分隔墙换为轻质隔墙。
抗震加固新技术
1)基础隔震技术:
基础隔震技术是在上部结构和基础之间设置隔震装置,阻隔地震能量向上部结构传递,从而减少结构地震反应的一种抗震技术。
目前研究开发的基础隔震技术主要有:叠层橡胶垫隔震、摩擦滑移隔震、滚珠及滚轴隔震、支撑式摆动隔震和混合隔震等。其中,叠层橡胶隔震支座已在我国和世界其他国家广泛应用,具有很好的前景。
纵观隔震技术的发展,可以看出近年来隔震技术有以下特点: 隔震技术的应用范围越来越广,数量越来越多。隔震技术不仅在新建工程中获得广泛应用,而且在现有建筑的加固工程中得到应用。
隔震建筑的结构形式日趋多样化,已从早期主要应用于砌体结构、钢筋混凝土结构发展到钢结构、组合结构、木结构。
可供选择的隔震装置越来越多,新的隔震方法不断提出,并且采用混合隔震技术已经成为发展趋势。
2)消能隔震技术:
传统的抗震设计方法是靠结构的延性来耗散地震能量。但问题在于结构受到 1 次强烈地时,结构构件在利用自身的延性耗散地震能量的同时,也会受到严重的损伤。
为了解决这个矛盾,在结构上附加各种阻尼器,通过阻尼器大量耗散地震输入到上部结构的能量,从而达到保护主体结构免遭破坏的目的。
常用的阻尼器有金属屈服阻尼器(Metallic Yielding Damper)、摩擦阻尼器(Friction Damper)、黏弹性阻尼器(Viscoelastic Damper )、 粘 滞 液 体 阻 尼 器 (Viscous Fluid14 Damper)等。
消能减震技术近年来被大量应用在已有建筑物的抗震加固上,与传统的加固技术相比主要优势有: 施工现场无湿作业,基本不影响原建筑的正常使用功能;能在保持原建筑外貌不变的前提下,实现了提高抗震能力和改善使用功能的协调; 消能效果明显,结构经过合理的设计,可以满足各种设防烈度下的抗震要求; 可以有效地节约经费和缩短工期。基于以上优势,消能减震技术在建筑物的抗震加固中的应用前景十分广阔。
3)高性能钢丝网复合砂浆薄层(HPFL)加固技术:
高性能复合砂浆钢丝网加固方法是近年来开发的新型加固技术。高性能钢筋网复合砂浆薄层(HPFL)加固混凝土结构,是指对混凝土构件进行表面处理后,铺设钢筋网,再粉抹或喷射上高性能复合砂浆,使加固层与原构件共同工作,达到提高构件工作性能的目的。
采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层加固混凝土构件能有效提高构件的承载力、刚度、抗裂性和延性。该加固方法与碳纤维加固法相比具有施工简单,经济实用的优点,在结构工程加固中的应用前景十分广阔。
04 抗震加固方法的选用
对混凝土房屋抗震加固时,应根据该房屋抗震鉴定的结论,针对结构存在的具体问题,综合选择上述的一种或多种加固手段,来达到预期的加固目标。
当房屋抗震承载力不能满足要求时,单向框架宜加固成双向框架,或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施。框架柱配筋不符合鉴定要求时,可采用钢构套、现浇混凝土套或钢板加固。房屋刚度较小、明显不均匀或有明显的扭转效应时,可增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固。
当钢筋混凝土构件有局部损伤时,可采用细石混凝土修复,出现裂缝时,可灌注环氧树脂浆等补强。当墙体与框架柱连接不良时,可增设拉筋连接;当墙体与框架梁连接不良时,可在墙顶增设钢夹套与梁连接。
对房屋中易倒塌部位,可采用下述方法加固:承重窗间墙宽度过小或抗震能力不能满足要求时,可增设钢筋混凝土窗框或采用面层、板墙等加固;隔墙无拉结或拉结不牢,可采用镶边、埋设铁夹套、锚筋或钢拉杆加固;支撑大梁等的墙段抗震能力不能满足要求时,可增设砌体柱、钢筋混凝土柱或采用面层、板墙加固。
出屋面的楼梯间、电梯间和水箱间不符合鉴定要求时,可采用面层或外加柱加固,其上部应与屋盖构件有可靠连接,下部应与主体结构的加固措施相连;出屋面的烟囱、无拉结女儿墙超过规定的高度时,宜采用型钢、钢拉杆加固;悬挑构件的锚固长度不能满足要求时,可加拉杆或采取减小悬挑长度的措施。
05 抗震加固时应考虑的若干问题
1)由于现有旧房很多都存在改造问题,建筑结构的抗震加固不仅是要考虑结构安全,还要求扩大使用面积,改善使用功能,并保持或美化建筑物的外观造型。因此抗震加固时要首先区分是以加固为主适当改造,还是以改造为主同时加固,根据要求进行相应的决策。
2)加固的抗震设防目标和设防水准,应按安全、经济、合理的要求,结合设计工作寿命期进行协调,不能等同于新建建筑结构的抗震设防目标和设防水准。
3)采用灵活的加固手段,实现改造及加固要求, 如在面层或板墙加固中,可用集中配筋替代圈梁;外加柱的加固,采用增设钢筋混凝土墙体加固。
4)具体分析加固导致的荷载增加、刚度变化、结构体系和地震作用传递途径的改变
等因素,注意新老结构的协调工作程度,采取措施减少各种不利因素的影响。
5)应充分利用成熟的新技术,如粘钢加固、钢筋化学锚固、高效压力灌浆等技术,有条件时还可经过必要的试验研究,运用消能减震和隔震技术。
06 抗震加固技术展望
注重整体抗震概念
抗震鉴定加固应该从注重某些构件的抗震能力的加强,转变为对整体结构抗震性能的加强,避免出现加固了某些构件或部位,却使其他构件或部位成为薄弱环节的情况;从单纯注重抗震验算、构造加强,到从抗震概念的角度出发,对己有建筑物进行鉴 定加固。
发展新材料
材料科学的发展使许多新型材料出现的同时,使得原来价格昂贵的材料变得价廉物美,能够引入土木工程领域。譬如近几年碳纤维材料引入加固补强领域。将来会有更多的高强、轻质、高塑性性能、对周围环境和施工人员无任何危害的材料出现和引入抗震加固领域。
开发新工艺
抗震加固应该从工艺角度进行研究,开发出简单易行、对周围环境(包括噪音、粉尘、湿作业、对施工人员和使用者)无不利影响的工艺,并付诸实施、泛推广。
积极学习、引进先进的理念和技术
现阶段,有许多国家的抗震鉴定加固理念和技术比我国先进,对这些先进的理念和技术,我们应该针对我们国家自己的实际情况,有选择地引进、吸收,应用到我国抗震鉴定加固领域,提升我国在该领域的科研和设计、施工水平。
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结论
随着抗震知识的不断完善和国民经济的不断发展,对现有建筑物的抗震加固越来越多,抗震加固方法已从传统的方法不断趋向多样化。随着我国经济实力的增强,钢筋混凝土结构抗震加固不仅仅需要满足结构的安全性和适用性,更需要保持原有的建筑风格和外观,这对一些纪念性建筑和标志性建筑显得尤为重要。
目前新发展起来的减震控制技术在工程应用上有明显优势,为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一条崭新的途径,它克服了传统结构“ 硬碰硬” 式的抗震设计方法,具有概念简单、减震机理明确、减震效果显著和安全可靠的特点。相信今后一段时间将是减震控制技术走向成熟的时期。
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