建筑结构抗震加固方法探讨

戚振安

大连大化工程设计有限公司，辽宁大连 116000

结构抗震加固是针对正在使用的既有建筑物或构筑物进行检测、评价、维修、加固改造的总称。我国建筑抗震加固的研究与应用经历了一个曲折的过程。中华人民共和国成立以后，由于当时科学技术水平落后、经济水平有限以及人们对地震灾害严重性、建筑物抗震重要性认识的不足，建筑物的抗震设计一直没有得到很好的贯彻实施。自从20世纪60年代以来，我国着手对已有建筑抗震加固技术和方法进行研究，并取得了良好的社会和经济效益。

在对结构进行加固时，除了针对构件由于强度或延性不足进行诸如包钢、粘钢、粘贴纤维材料等一般加固以外，尚需对构件进行抗震加固、对结构进行整体性能加固，其不仅仅要考虑结构构件在地震力作用下的破坏情况并对其进行抗震加固、提高其抗震承载力，更要考虑整体结构的抗震性能。目前，常用的抗震加固方法主要有增设构件加固法、增强构件加固法和隔震减震加固法3大类，前两类属于传统抗震加固方法，后一类属于新发展的抗震加固方法[1，2]。

1 增设构件加固法

此法是目前对结构进行抗震加固最基本、最有效的方法之一，该法可以有效地提高结构的抗震能力、变形能力和整体性能。其具体的方法包括增设抗震墙(剪力墙和翼墙)加固法、增设支撑加固法、增设刚架加固法等。当原有结构的抗震墙体的间距不满足现有规范的规定值或者原有墙体的抗震承载力严重不足时，宜采用增设抗震墙加固法。此法利用新增的抗震墙来承担主要的地震作用，以减小结构的变形。采用抗震墙加固时，需处理好新增墙体与原有构件的连接，既要保证连接的可靠性，又要避免对原结构构件造成过多的损伤。此外，在布置新设抗震墙体时应注意，由于抗震墙的刚度较大，要充分考虑加固后的结构刚度的均匀性，以便增设抗震墙后使整体结构刚度均匀，避免造成薄弱层的转移。

此法优点是应力传递简单、刚度强度高、可靠性能好、造价低。其缺点是墙体重量大，基础结构必须有富足的承载力。此外，施工过程中噪音、振动都很大，工期也很长。

在钢筋混凝土结构和钢结构等各种结构的梁柱构成框架的空间内，也通过增加支撑进行抗震加固。其优点是支撑重量较轻、工期较短，可以确保结果的强度和延性，对建筑内部的使用影响较小。其缺点是在往复地震作用下支撑容易产生屈曲破坏，耗能能力有限，震后需要替换。

2 增强构件加固法

当无法采用新增构件加固时，可以分别对原结构构件进行加固，以提高原有构件的承载力、改善构件的延性，从而达到抗震加固的目的。方法主要有：1）外粘型钢加固法；2）粘贴钢板加固法；3）粘贴纤维增强复合材料加固法等等。

外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱等构件的加固。该法用灌浆或焊接等方法将型钢外包于构件四周或两角，使之与原构件共同承担荷载，通过约束原构件从而来提高其承载力和变形能力。该方法适用于大型结构及大跨度结构，尤其适用于不允许增大原构件截面尺寸却又要求较大幅度地提高承载能力的混凝土梁、柱等构件的加固。其优点是施工简便，现场工作量较小，构件截面尺寸变化不大，结构自重增加较小，而承载能力提高显著，构件截面的刚度和延性也得以改善。

粘贴钢板加固法适用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。该法是用建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土构件表面，使两者共同受力以提高结构承载力的加固方法，相对于传统加固方法，粘贴钢板加固法更为简单、快速，对结构的外形和净空以及生产生活的影响较小。

纤维增强复合材料加固法是指采用以纤维或其制品作为增强材料的一种复合材料对构件进行抗震加固的方法。本方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。外贴纤维复合材加固法是采用FRP片材对混凝土构件进行修复加固的一种新技术。外贴纤维复合材加固法具有很高的抗化学腐蚀能力和对被加固结构的保护能力，提高了结构耐久性；材料强度高，外贴加固用量少（材料厚度小）；荷载增加极少，几乎不改变原有结构的外形和尺寸；施工周期短，操作简单；加固施工时噪音小，对结构的使用环境影响较小。

3 隔震、耗能减震加固法

隔震加固法是将隔震技术应用于抗震加固领域中的一种方法，通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上，从而达到减小原有结构地震反应的目的，限制能量向上部结构传递，提高了建筑的抗震安全度。此法的优点是加固效果好、抗震安全度高、无需对非结构构件等再进行抗震加固，故建筑的功能和用途均不受影响。缺点是设置隔震层后，穿过隔震层的设备配线、配管等需要进行妥善的柔性连接，费时费事。

耗能减震加固方法是通过在结构某些部位增设耗能阻尼减震装置，以减小地震反应，是抗震加固的一条新途径。此方法主要依赖增加结构的能量耗散能力，而不是依靠增加结构的刚度和延性来加固结构，即地震输入到结构中的能量通过率先进入耗能状态的耗能构件来耗散，而不是由结构主要承重构件的屈服或破坏来耗散。国内外耗能减震结构的振动台试验研究表明例，耗能减震结构与传统抗震结构相比，地震反应减小了40%～60%。而从国外工程资料表明，耗能减震结构体系与传统抗震结构体系相比，可以节约结构造价5%～10%。若用于已有结构的加固改造，可节省造价会更加可观，有的加固改造工程节省造价达60%。

4 结论

随着我国城市化进程的加快，地震灾害问题越来越受到人们的重视，为了保障我国人民生命财产安全，需做好以下两个方面的工作：一方面要加强新建建筑物的抗震设计；另一方面则对已有的建筑物进行抗震鉴定、加固改造，使之满足抗震设计的要求。本文针对建筑结构抗震加固方法探讨，有利于提高我国建筑物抗震技术的发展。

[1]李珠，岳俊峰，石峰，等.既有建筑抗震加固与节能改造一体化技术[J].施工技术，2009，38(5).

[2]曹炳政，朱春明.消能减震技术在某既有综合楼抗震加固中的应用研究[J].四川建筑科学研究，2009，35(4).