探讨钢筋砼结构抗震加固技术

罗涛

摘 要：文章首先介绍了判定高层建筑的抗震能力的方法，然后提出了几种钢筋砼结构抗震加固技术，最后分析了高层建筑钢筋砼结构未来的抗震加固发展趋势。

关键词：钢筋砼结构 抗震加固 承载力 延性 框架

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0058-01

地震是一种人类难以抵御的自然灾害，是地球内部构造运动的结果。我国东邻太平洋地震带，属于地震多发国家，并且近年来的地震活动愈加频繁，给国家经济发展以及人民的生命安全均造成了巨大威胁。而高层建筑由于承载力更大，因此对地震灾害的抵抗力较弱。为此，加强高层建筑的抗震加固措施来提高其抗震性能是非常具有研究意义的一项工作。

1 判定高层建筑的抗震能力的方法

建筑的抗震加固措施需要以结构的抗震性能指标作为依据，只有让结构的抗震指标高于评价指标，才能确保其抗震能力。的确定与建筑的用途、土地特征以及地震危险性等因素有关，一般情况下其取值为0.6，因此，如果建筑的小于0.6，那么就必须对建筑进行加固。结构抗震指标的计算方法如下：，其中，

指的是基本的抗震性能指标，由构件的承载力指标以及延性指标共同确定；为建筑的形状指标，可以反映结构布置问题对抗震能力的影响；T为时间指标，体现的是随着时间的推移，建筑劣化对抗震性能的影响。

在建筑抗震加固设计的过程中，首先需要对建筑的抗震性能进行评估，得到指标，然后再通过一定的措施来提高建筑既有结构的，以保证其不小于。由以上表达式我们可以看出，在建筑的实际抗震加固过程中，提高结构承载力、延性以及同时提高结构的承载力和延性是三条最基本思路。

2 钢筋砼结构抗震加固措施

2.1 增设抗震墙

和框架柱比起来，抗震墙的承载力以及抗侧刚度性能更好，是一种抗震效果显著的构件。在地震作用下，抗震墙的增设提高了砼结构的墙率，大幅提升了其抗震性能。

在增设抗震墙的设计过程中，如何将既有框架与新建的抗震墙体连接起来是整个设计过程中最关键的问题，目前最为有效的办法就是在建筑的柱构件以及既有框架梁内植入钢筋，通过这种方式将其与新建的钢筋混凝土墙体连接起来。钢筋的植入有两种方式，分别是胶结式和机械式。在实际加固过程中可以根据建筑的抗震需要选择是在框架柱的两侧增设翼墙还是整片抗震墙。此外，如果有需要还可以在既有框架与新建抗震墙体的连接处设置螺旋箍筋来加强抗震效果。

2.2 增设钢支撑框架

钢支撑框架与抗震墙比较类似，其结构中斜撑的承载力以及抗侧刚度均比较大，并且斜撑主要承受轴力作用，因此，钢支撑框架的受力状态更加明确。但是在实际应用过程中，其斜撑轴力会影响周围的混凝土结构，使其产生集中拉力，引发周边部件遭受局部损失的隐患。为此，在进行钢支撑框架的抗震加固设计时，一般并不是将钢支撑框架与混凝土本身连接起来，而是连接钢支撑框架和混凝土周边的构建，以此来确保连接的传力性能。在此思想上，间接连接法是最常采用的一种方法：首先将钢筋植入到混凝土的既有框架以及柱的内表面中，然后安装焊有栓钉的钢支撑框架，并利用无收缩砂浆灌注留出的缝隙，同时配置螺旋箍筋来防止砂浆开裂问题。

2.3 改良连接构造

增设抗震墙以及钢支撑框架都需要在既有钢筋砼结构中植入钢筋来确保结构连接性能不受影响。也因此给施工带来了很多麻烦，不仅施工技术的要求比较高，同时也非常费时费力。出于节约成本以及简化施工操作的需求，近年来出现了一种混合式的连接方法，就是以植入钢筋和环氧树脂的方式将连接板固定在混凝土构件的表面，连接板的外表面布置了栓钉来加强钢框架栓钉间的咬合作用，并且通过灌注无收缩砂浆的形式实现钢框架与混凝土砼结构之间的连接。改良连接构造的抗震加固方法不仅可以有效减少植筋所带来的局部应力，而且在确保相同抗震能力的同时可以明显减少钢筋的植入数量，减少施工任务；另外，还有一种将利用预应力螺栓将钢支撑节点直接固定在混凝土表面的直接连接法，该方法将高强度的螺栓从混凝土的梁腹穿过，然后将防屈曲支撑的节点板底板与梁腹另外侧的背板分别固定在梁腹的两侧，并在节点板底板的下面铺设砂浆垫层来提高表面的摩擦力。这种方法与传统方法相比更加省时省料，并且在梁腹开凿的孔洞数量也比较少，而且不需要安装钢框架，连接处的刚度也比较高。

3 钢筋砼结构的抗震加固发展趋势分析

3.1 采用消能减震装置

消能减震设计是利用结构的延性来消耗地震发生时的能量，但是由于在构件利用自身消耗地震能量的同时也会造成结构自身的损伤，因此，需要通过一定的措施来防止这种现象的发生。具体可以通过在结构上附加阻尼器的方式来解决这一问题，阻尼器可以将耗散的地震能输入到所附加的结构上，起到保护结构自身的作用。常见的消能减震装置主要有剪切型和支撑型两种，其中支撑型应用得更为广泛，主要是由于其结构与传统抗震加固结构相似。为了便于连接，消能减震装置的常用安装方式就是在钢筋混凝土砼结构的跨中位置设置“间柱”。而打断外附框架柱层中位置并在中间设置剪切型阻尼器则是用于抗震加固的特有安装形式，通过层间位移来消耗地震能量。这种设计方法的外附框架可以通过特殊的机械铰接方式与既有钢筋混凝土砼结构相连，既保证了二者侧向位移和剪力的有效传递，同时也可以避免钢框架自身的局部变形对外附框架造成的负面影响，让外附钢框架的受力状态得到简化。

3.2 使用自复位加固技术

自复位能力指的是建筑结构的可恢复能力，通过抗震加固的方法来提高建筑的自复位能力是加强钢筋砼结构抗震能力的有效措施。下面以其中的KTB加固法作为例子进行详细分析。

在KTB加固方法中，外附框架使用的不是普通的钢筋混凝土框架，而是由预应力混凝土梁和柱构件连接而成的框架结构，其具体有自复位功能，并且可以减少施工对建筑本身造成的干扰，没有斜撑，不会影响建筑住户的视线。

4 结语

综上所述，加强高层建筑的抗震能力非常必要。目前常用的由增设抗震墙、增设钢支撑框架以及改良连接构造等相关技术。此外，采用消能减震装置以及使用自复位加固技术等方法也具有非常好的抗震效果，是未来抗震加固的主要发展方向。

参考文献

[1] 穆卫平.混凝土框架结构抗震加固技术的应用研究[D].西安建筑科技大学，2012.

[2] 曲哲，张令心.日本钢筋混凝土结构抗震加固技术现状与发展趋势[J].地震工程与工程振动，2013（8）.

[3] 杨博.既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化的研究[D].太原理工大学，2010.

[4] 石颖.中小学砌体结构抗震加固施工技术与管理[D].北京建筑工程学院，2012.endprint

摘 要：文章首先介绍了判定高层建筑的抗震能力的方法，然后提出了几种钢筋砼结构抗震加固技术，最后分析了高层建筑钢筋砼结构未来的抗震加固发展趋势。

关键词：钢筋砼结构 抗震加固 承载力 延性 框架

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0058-01

地震是一种人类难以抵御的自然灾害，是地球内部构造运动的结果。我国东邻太平洋地震带，属于地震多发国家，并且近年来的地震活动愈加频繁，给国家经济发展以及人民的生命安全均造成了巨大威胁。而高层建筑由于承载力更大，因此对地震灾害的抵抗力较弱。为此，加强高层建筑的抗震加固措施来提高其抗震性能是非常具有研究意义的一项工作。

1 判定高层建筑的抗震能力的方法

建筑的抗震加固措施需要以结构的抗震性能指标作为依据，只有让结构的抗震指标高于评价指标，才能确保其抗震能力。的确定与建筑的用途、土地特征以及地震危险性等因素有关，一般情况下其取值为0.6，因此，如果建筑的小于0.6，那么就必须对建筑进行加固。结构抗震指标的计算方法如下：，其中，

指的是基本的抗震性能指标，由构件的承载力指标以及延性指标共同确定；为建筑的形状指标，可以反映结构布置问题对抗震能力的影响；T为时间指标，体现的是随着时间的推移，建筑劣化对抗震性能的影响。

在建筑抗震加固设计的过程中，首先需要对建筑的抗震性能进行评估，得到指标，然后再通过一定的措施来提高建筑既有结构的，以保证其不小于。由以上表达式我们可以看出，在建筑的实际抗震加固过程中，提高结构承载力、延性以及同时提高结构的承载力和延性是三条最基本思路。

2 钢筋砼结构抗震加固措施

2.1 增设抗震墙

和框架柱比起来，抗震墙的承载力以及抗侧刚度性能更好，是一种抗震效果显著的构件。在地震作用下，抗震墙的增设提高了砼结构的墙率，大幅提升了其抗震性能。

在增设抗震墙的设计过程中，如何将既有框架与新建的抗震墙体连接起来是整个设计过程中最关键的问题，目前最为有效的办法就是在建筑的柱构件以及既有框架梁内植入钢筋，通过这种方式将其与新建的钢筋混凝土墙体连接起来。钢筋的植入有两种方式，分别是胶结式和机械式。在实际加固过程中可以根据建筑的抗震需要选择是在框架柱的两侧增设翼墙还是整片抗震墙。此外，如果有需要还可以在既有框架与新建抗震墙体的连接处设置螺旋箍筋来加强抗震效果。

2.2 增设钢支撑框架

钢支撑框架与抗震墙比较类似，其结构中斜撑的承载力以及抗侧刚度均比较大，并且斜撑主要承受轴力作用，因此，钢支撑框架的受力状态更加明确。但是在实际应用过程中，其斜撑轴力会影响周围的混凝土结构，使其产生集中拉力，引发周边部件遭受局部损失的隐患。为此，在进行钢支撑框架的抗震加固设计时，一般并不是将钢支撑框架与混凝土本身连接起来，而是连接钢支撑框架和混凝土周边的构建，以此来确保连接的传力性能。在此思想上，间接连接法是最常采用的一种方法：首先将钢筋植入到混凝土的既有框架以及柱的内表面中，然后安装焊有栓钉的钢支撑框架，并利用无收缩砂浆灌注留出的缝隙，同时配置螺旋箍筋来防止砂浆开裂问题。

2.3 改良连接构造

增设抗震墙以及钢支撑框架都需要在既有钢筋砼结构中植入钢筋来确保结构连接性能不受影响。也因此给施工带来了很多麻烦，不仅施工技术的要求比较高，同时也非常费时费力。出于节约成本以及简化施工操作的需求，近年来出现了一种混合式的连接方法，就是以植入钢筋和环氧树脂的方式将连接板固定在混凝土构件的表面，连接板的外表面布置了栓钉来加强钢框架栓钉间的咬合作用，并且通过灌注无收缩砂浆的形式实现钢框架与混凝土砼结构之间的连接。改良连接构造的抗震加固方法不仅可以有效减少植筋所带来的局部应力，而且在确保相同抗震能力的同时可以明显减少钢筋的植入数量，减少施工任务；另外，还有一种将利用预应力螺栓将钢支撑节点直接固定在混凝土表面的直接连接法，该方法将高强度的螺栓从混凝土的梁腹穿过，然后将防屈曲支撑的节点板底板与梁腹另外侧的背板分别固定在梁腹的两侧，并在节点板底板的下面铺设砂浆垫层来提高表面的摩擦力。这种方法与传统方法相比更加省时省料，并且在梁腹开凿的孔洞数量也比较少，而且不需要安装钢框架，连接处的刚度也比较高。

3 钢筋砼结构的抗震加固发展趋势分析

3.1 采用消能减震装置

消能减震设计是利用结构的延性来消耗地震发生时的能量，但是由于在构件利用自身消耗地震能量的同时也会造成结构自身的损伤，因此，需要通过一定的措施来防止这种现象的发生。具体可以通过在结构上附加阻尼器的方式来解决这一问题，阻尼器可以将耗散的地震能输入到所附加的结构上，起到保护结构自身的作用。常见的消能减震装置主要有剪切型和支撑型两种，其中支撑型应用得更为广泛，主要是由于其结构与传统抗震加固结构相似。为了便于连接，消能减震装置的常用安装方式就是在钢筋混凝土砼结构的跨中位置设置“间柱”。而打断外附框架柱层中位置并在中间设置剪切型阻尼器则是用于抗震加固的特有安装形式，通过层间位移来消耗地震能量。这种设计方法的外附框架可以通过特殊的机械铰接方式与既有钢筋混凝土砼结构相连，既保证了二者侧向位移和剪力的有效传递，同时也可以避免钢框架自身的局部变形对外附框架造成的负面影响，让外附钢框架的受力状态得到简化。

3.2 使用自复位加固技术

自复位能力指的是建筑结构的可恢复能力，通过抗震加固的方法来提高建筑的自复位能力是加强钢筋砼结构抗震能力的有效措施。下面以其中的KTB加固法作为例子进行详细分析。

在KTB加固方法中，外附框架使用的不是普通的钢筋混凝土框架，而是由预应力混凝土梁和柱构件连接而成的框架结构，其具体有自复位功能，并且可以减少施工对建筑本身造成的干扰，没有斜撑，不会影响建筑住户的视线。

4 结语

综上所述，加强高层建筑的抗震能力非常必要。目前常用的由增设抗震墙、增设钢支撑框架以及改良连接构造等相关技术。此外，采用消能减震装置以及使用自复位加固技术等方法也具有非常好的抗震效果，是未来抗震加固的主要发展方向。

参考文献

[1] 穆卫平.混凝土框架结构抗震加固技术的应用研究[D].西安建筑科技大学，2012.

[2] 曲哲，张令心.日本钢筋混凝土结构抗震加固技术现状与发展趋势[J].地震工程与工程振动，2013（8）.

[3] 杨博.既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化的研究[D].太原理工大学，2010.

[4] 石颖.中小学砌体结构抗震加固施工技术与管理[D].北京建筑工程学院，2012.endprint

摘 要：文章首先介绍了判定高层建筑的抗震能力的方法，然后提出了几种钢筋砼结构抗震加固技术，最后分析了高层建筑钢筋砼结构未来的抗震加固发展趋势。

关键词：钢筋砼结构 抗震加固 承载力 延性 框架

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0058-01

地震是一种人类难以抵御的自然灾害，是地球内部构造运动的结果。我国东邻太平洋地震带，属于地震多发国家，并且近年来的地震活动愈加频繁，给国家经济发展以及人民的生命安全均造成了巨大威胁。而高层建筑由于承载力更大，因此对地震灾害的抵抗力较弱。为此，加强高层建筑的抗震加固措施来提高其抗震性能是非常具有研究意义的一项工作。

1 判定高层建筑的抗震能力的方法

建筑的抗震加固措施需要以结构的抗震性能指标作为依据，只有让结构的抗震指标高于评价指标，才能确保其抗震能力。的确定与建筑的用途、土地特征以及地震危险性等因素有关，一般情况下其取值为0.6，因此，如果建筑的小于0.6，那么就必须对建筑进行加固。结构抗震指标的计算方法如下：，其中，

指的是基本的抗震性能指标，由构件的承载力指标以及延性指标共同确定；为建筑的形状指标，可以反映结构布置问题对抗震能力的影响；T为时间指标，体现的是随着时间的推移，建筑劣化对抗震性能的影响。

在建筑抗震加固设计的过程中，首先需要对建筑的抗震性能进行评估，得到指标，然后再通过一定的措施来提高建筑既有结构的，以保证其不小于。由以上表达式我们可以看出，在建筑的实际抗震加固过程中，提高结构承载力、延性以及同时提高结构的承载力和延性是三条最基本思路。

2 钢筋砼结构抗震加固措施

2.1 增设抗震墙

和框架柱比起来，抗震墙的承载力以及抗侧刚度性能更好，是一种抗震效果显著的构件。在地震作用下，抗震墙的增设提高了砼结构的墙率，大幅提升了其抗震性能。

在增设抗震墙的设计过程中，如何将既有框架与新建的抗震墙体连接起来是整个设计过程中最关键的问题，目前最为有效的办法就是在建筑的柱构件以及既有框架梁内植入钢筋，通过这种方式将其与新建的钢筋混凝土墙体连接起来。钢筋的植入有两种方式，分别是胶结式和机械式。在实际加固过程中可以根据建筑的抗震需要选择是在框架柱的两侧增设翼墙还是整片抗震墙。此外，如果有需要还可以在既有框架与新建抗震墙体的连接处设置螺旋箍筋来加强抗震效果。

2.2 增设钢支撑框架

钢支撑框架与抗震墙比较类似，其结构中斜撑的承载力以及抗侧刚度均比较大，并且斜撑主要承受轴力作用，因此，钢支撑框架的受力状态更加明确。但是在实际应用过程中，其斜撑轴力会影响周围的混凝土结构，使其产生集中拉力，引发周边部件遭受局部损失的隐患。为此，在进行钢支撑框架的抗震加固设计时，一般并不是将钢支撑框架与混凝土本身连接起来，而是连接钢支撑框架和混凝土周边的构建，以此来确保连接的传力性能。在此思想上，间接连接法是最常采用的一种方法：首先将钢筋植入到混凝土的既有框架以及柱的内表面中，然后安装焊有栓钉的钢支撑框架，并利用无收缩砂浆灌注留出的缝隙，同时配置螺旋箍筋来防止砂浆开裂问题。

2.3 改良连接构造

增设抗震墙以及钢支撑框架都需要在既有钢筋砼结构中植入钢筋来确保结构连接性能不受影响。也因此给施工带来了很多麻烦，不仅施工技术的要求比较高，同时也非常费时费力。出于节约成本以及简化施工操作的需求，近年来出现了一种混合式的连接方法，就是以植入钢筋和环氧树脂的方式将连接板固定在混凝土构件的表面，连接板的外表面布置了栓钉来加强钢框架栓钉间的咬合作用，并且通过灌注无收缩砂浆的形式实现钢框架与混凝土砼结构之间的连接。改良连接构造的抗震加固方法不仅可以有效减少植筋所带来的局部应力，而且在确保相同抗震能力的同时可以明显减少钢筋的植入数量，减少施工任务；另外，还有一种将利用预应力螺栓将钢支撑节点直接固定在混凝土表面的直接连接法，该方法将高强度的螺栓从混凝土的梁腹穿过，然后将防屈曲支撑的节点板底板与梁腹另外侧的背板分别固定在梁腹的两侧，并在节点板底板的下面铺设砂浆垫层来提高表面的摩擦力。这种方法与传统方法相比更加省时省料，并且在梁腹开凿的孔洞数量也比较少，而且不需要安装钢框架，连接处的刚度也比较高。

3 钢筋砼结构的抗震加固发展趋势分析

3.1 采用消能减震装置

消能减震设计是利用结构的延性来消耗地震发生时的能量，但是由于在构件利用自身消耗地震能量的同时也会造成结构自身的损伤，因此，需要通过一定的措施来防止这种现象的发生。具体可以通过在结构上附加阻尼器的方式来解决这一问题，阻尼器可以将耗散的地震能输入到所附加的结构上，起到保护结构自身的作用。常见的消能减震装置主要有剪切型和支撑型两种，其中支撑型应用得更为广泛，主要是由于其结构与传统抗震加固结构相似。为了便于连接，消能减震装置的常用安装方式就是在钢筋混凝土砼结构的跨中位置设置“间柱”。而打断外附框架柱层中位置并在中间设置剪切型阻尼器则是用于抗震加固的特有安装形式，通过层间位移来消耗地震能量。这种设计方法的外附框架可以通过特殊的机械铰接方式与既有钢筋混凝土砼结构相连，既保证了二者侧向位移和剪力的有效传递，同时也可以避免钢框架自身的局部变形对外附框架造成的负面影响，让外附钢框架的受力状态得到简化。

3.2 使用自复位加固技术

自复位能力指的是建筑结构的可恢复能力，通过抗震加固的方法来提高建筑的自复位能力是加强钢筋砼结构抗震能力的有效措施。下面以其中的KTB加固法作为例子进行详细分析。

在KTB加固方法中，外附框架使用的不是普通的钢筋混凝土框架，而是由预应力混凝土梁和柱构件连接而成的框架结构，其具体有自复位功能，并且可以减少施工对建筑本身造成的干扰，没有斜撑，不会影响建筑住户的视线。

4 结语

综上所述，加强高层建筑的抗震能力非常必要。目前常用的由增设抗震墙、增设钢支撑框架以及改良连接构造等相关技术。此外，采用消能减震装置以及使用自复位加固技术等方法也具有非常好的抗震效果，是未来抗震加固的主要发展方向。

参考文献

[1] 穆卫平.混凝土框架结构抗震加固技术的应用研究[D].西安建筑科技大学，2012.

[2] 曲哲，张令心.日本钢筋混凝土结构抗震加固技术现状与发展趋势[J].地震工程与工程振动，2013（8）.

[3] 杨博.既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化的研究[D].太原理工大学，2010.

[4] 石颖.中小学砌体结构抗震加固施工技术与管理[D].北京建筑工程学院，2012.endprint