基于建筑结构整体性和抗震能力的加固技术

由于地震具有一定的不确定性, 很难预测建筑物可能遭受地震的具体参数, 而且由于建筑物是一项复杂的系统工程, 受地震作用的破坏机理与过程也颇为复杂, 建筑结构分析方面也受结构阻尼变化、空间作用、材料时效等许多因素影响。这要求建筑工程中必须基于建筑结构整体性和抗震能力, 全面考虑各方面因素, 遵循一定的抗震设计原则、选用合理的加固技术, 并注意抗震加固中的若干问题。

1 建筑结构抗震设计原则

为保证建筑结构的整体性, 有效利用各结构构件的抗震能力, 必须在抗震设计中坚持连续性、可靠性、刚度性原则。连续性指的是确保结构的连续性, 以保证建筑结构的整体性;可靠性指的是确保构件连接的可靠性, 以保证建筑结构的抗震能力;刚度性指的是确保结构有较强的竖向刚度, 房屋基础有足够的整体, 保证建筑能够有效抵抗地面裂缝或地基沉降等危害。

2 常见的加固技术

目前, 加固技术主要有传统加固技术与新加固技术两大类, 传统加固技术包括增设构件、增强构件加固技术两种, 新加固技术主要指的是隔震减震加固技术。

2.1 传统加固技术

增设构件加固技术是一种对建筑结构进行加固的简单、有效的方法, 能够很好的提高建筑结构的整体性能和抗震能力。增设构件加固技术有增设抗震墙、支撑、钢架等, 如果建筑结构的墙体抗震能力不足或墙体间距不合理, 可以选择增设抗震墙来提高建筑结构的抗变形和抗震能力, 使用这种技术时需要妥善处理增设的抗震墙与建筑原有构件之间的连接, 保证连接紧密、可靠, 尽量不损伤原有构件, 并保持建筑结构刚度均匀, 以免增设刚度性强的抗震墙后导致建筑结构刚度失衡而产生薄弱层转移。增设抗震墙技术具有刚度性强、可靠性高、成本低等优点, 但墙体重量较大, 要求基础结构有一定的承载力, 而且工期长、施工噪音大、振动大。在钢结构等的梁柱构成框架的空间里, 可以选择增设支撑来进行加固, 该技术具有工期短、对建筑影响小、加固强度较好等优点, 但在地震作用下可能导致支撑损坏, 需要在震后及时替换。

增强构件加固技术是无法增设构件时采用的一种加固原有构件的技术, 通过提高构件的抗震性能达到加固的目的, 主要包括外粘型钢和粘贴钢板、纤维增强复合材料等。外粘型钢技术主要用于钢筋混凝土构件的加固, 能够提高钢筋混凝土构件的截面承载与抗震能力, 通过灌浆等对构件外包型钢, 由构件与型钢共同承担荷载, 从而提高构件的承载力, 该技术具有施工简便、自重小、效果显著的优点, 适用于各种大型或大跨度结构的加固。粘贴钢板技术是在构件表面使用建筑结构胶粘贴钢板, 由构件与钢板共同承担荷载, 从而提高构件的承载力, 该技术具有快捷、易于操作、对结构与建筑物影响小等优点。粘贴纤维增强复合材料能够提高构件的抗化学腐蚀能力、结构耐久性、材料用量少、荷载增加小、施工周期短、施工噪音小、对结构影响小等优点。

2.2 隔震减震加固技术

隔震减震加固技术可以细分为隔振加固技术与耗能减震加固技术。隔振加固技术是利用隔振技术设置隔震层, 通过将地震作用集中于隔震层达到提高建筑结构抗震能力的目的, 具有加固效果好、安全度高、不影响建筑功能等优点, 但由于设置隔震层会对设备管线等造成一定影响, 需要做好管线的柔性连接。

耗能减震加固技术是在结构的一些部位中增设一定数量的耗能阻尼减震装置, 通过减小地震作用来达到抗震加固目的的新技术。该技术不依赖于建筑结构本身的刚度等性能, 而严重依赖于耗能能力的加强, 地震对建筑结构的作用并没有直接由结构构件承受, 而是由耗能构件进行耗散, 能够降低地震反应40%到60%。与传统抗震加固技术相比, 该技术在新建筑结构中应用还可以节省将近10%的工程造价, 而在已有结构中应用可以节省高达60%的工程造价。

3 抗震加固中需要注意的问题

第一, 抗震加固技术人员应准确理解规范条文, 选用对建筑结构损伤小、工期短、效果好、造价低的加固技术, 不必盲目追求全部加固, 而应结合实际需要, 综合考虑各方面因素, 在保证加固效果的基础上提高加固技术的性价比。

第二, 抗震加固技术人员应认识到抗震加强的目的在于整个建筑结构的加固而不是具体某个、某些构件的加强。技术人员在进行加固设计时必须要基于建筑结构的整体性, 尽可能不拆除、更换构件, 充分利用构件的价值, 发挥结构整体的综合效应。

第三, 抗震加固技术人员在重视结构整体性的基础上, 避免由于局部加强等原因导致结构刚度不均匀而产生薄弱部位还需要避免因刚度增大使地震效应增大的不良影响。

第四, 抗震加固技术人员需要重视建筑结构重点部位、关键部位的加固, 尤其要做好新旧结合面的处理。在加固设计时, 需要考虑实际施工方法, 采取有效措施, 使新旧部件连接可靠, 截面粘接牢固, 新增部件不仅要与原有构件共同工作, 还要避免对其它构件造成不良影响。

第五, 为保证抗震加固效果, 不仅要做好设计工作, 采取有效措施, 还需要严把材料质量关, 只有加固材料符合有关规范和设计的要求, 才能为抗震加固效果提供最为基础的保障。

4 结语

综上所述, 加固技术只有基于建筑结构整体性和抗震能力, 才能取得较好的成效。我国目前采用的加固技术有许多种类在具体工程中需要结合实际情况, 充分考虑各方面因素, 选择最优的加固方案。为保证加固效果, 相关人员需要在遵循抗震设计原则的同时, 注意加固材料质量、结构整体性等问题, 才能使建筑结构抗震加固安全、经济、合理。

摘要：我国位于环太平洋和欧亚地震带之间, 华北、西北、西南、东南沿海等许多地区正处于地震频发带上, 地震导致的死亡人数占洪水、泥石流等自然灾害死亡人数的一半以上, 因此在建筑工程中必须保证建筑结构的抗震能力。文章在论述建筑结构抗震设计原则的基础上, 分析了基于建筑结构整体性和抗震能力的常见加固技术, 并提出了抗震加固中需要注意的问题。

关键词：建筑结构,整体性,抗震能力,加固技术

参考文献

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