现代建筑结构抗震设计及加固处理探究

文／陆端 贵州轻工职业技术学院 贵州贵阳 550000

引言：

随着国家经济发展和社会的整体进步，社会主义现代化进程进一步加快，建设用地资源变得更加匮乏。与此同时，现代建筑结构也变得更加丰富多样，根据当前建筑行业发展情况来看，未来高层建筑将成为主要趋势。高层建筑的主要特征体现在层数较多且楼层较高，如果出现灾害，比如地震，就会引起严重损失，包括人员损失以及财产损失等，由此可见，将抗震设计融入现代建筑结构中具有非常重要的意义。建筑结构抗震设计直接影响建筑质量，在进行抗震设计工作时，需考虑的因素较多，这导致抗震设计难度较大。因此，当前建筑结构抗震设计方面依然有大量问题需有待改进，无法保障建筑质量，严重威胁人民群众的生命安全，研究现代建筑结构抗震设计和加固处理技术具有一定的现实意义。

1.建筑结构性能抗震设计的含义

参考当前学术界提出来的建筑结构抗震性能设计理论来看，大部分都是以结构抗震性能分析为前提确定建筑结构性抗震设计的含义。从设防标准层面来看，结构抗震性能被划分成不同的等级，作为设计人员，需参考业主要求，同时结合建筑使用标准，进行针对性的抗震设计，保证建筑质量达到要求。

2.我国建筑结构抗震加固的发展历程

要确保建筑物结构具有抗震功能并达到抗震要求，必须参考抗震鉴定得到的最终结果，也就是说，对于抗震鉴定而言，抗震加固工作是非常重要的形式。根据国内建筑结构抗震加固发展情况来看，主要包括三个阶段。

2.1 起步阶段

1996年爆发了邢台地震，2006年，唐山大地震再次爆发，该阶段处于起步阶段，人们对建筑物抗震性能的要求开始提高，并意识到了抗震的重要意义，这代表国内抗震鉴定和加固处理正式得到了重视，但同时也属于尝试和试验阶段。其主要特征体现在：研究抗震鉴定、加固处理方法和技术并进行相应的分析和探索，根据大量实践结果来看，为了使建筑结构更加安全，有必要进行抗震鉴定和加固处理。

2.2 高速发展阶段

高速发展阶段属于第二阶段，开始于唐山大地震，结束于《建筑抗震设计规范》的正式发布，也就是1989年，该阶段的特征和上一阶段存在明显的差异。主要体现在：抗震鉴定和加固管理体系更加健全，以此为前提，提出了符合该阶段建筑结构安全要求的《工业及民用建筑抗震鉴定标准》，不仅如此，在政府的统一规划和安排之下，超过7 度的抗震反射地区建筑物抗震鉴定和加固工作全部完成，这是国内城市建筑的抗震性能得到了大幅度改善。与此同时，该阶段对抗震加固处理技术提出了更高要求，尤其是在极强变形能力和强度方面，还需通过其他基本手段，比如夹板墙、构造柱和外加圈梁等，形成新的方法加固处理抗震结构，比如替换法、外加构建法等。

2.3 综合开发阶段

第三阶段被称为综合开发阶段，起始的标志是正式执行《建筑抗震设计规范》当天。经过长期的探索以及研究之后，该规范被引入建筑物抗震鉴定和加固过程中，这标志着国内建筑结构抗震设计方面成果比较显著。该阶段的主要特征体现在：根据国家提出的相关要求和标准，建筑结构抗震鉴定和加固处理范围有所扩大，达到6 度设防区，与此同时，根据每个区域的具体情况，提出了和GBI11-89 设计规范将匹配的鉴定方式，并制定了对应的规范和标准，最主要目标是为了推动综合性发展，更深入的分析现代建筑结构的抗震性能。随着国家经济体制的改革，建筑结构抗震鉴定和加固显得越来越重要，关乎国家经济的发展，在抗震加固的过程中，不仅要关注建筑物是否安全，而且要考虑面积的扩大，关注建筑物的使用，尽可能完善建筑功能，并保证其冠形美观。该阶段涌现出了大批新型技术，比如碳纤维片加固技术、消能减震技术等。

3.抗震设计在现代建筑结构中的抗震作用

近年来，大型地震频发，建筑物随之受到了严重的影响，不仅破坏程度大，人民群众也遭受了亏损，包括人员伤亡以及财产损失等。该现状使人对建筑物抗震性能提升的要求越来越高，相应的概念设计应运而生，尤其是抗震方面的设计，其目的是提高建筑物的抗震性能，结合每一个地方的地形和地质等，选择适合的建筑物结构，保证人民群众的居住以及生产需求等得到满足。在建筑物结构设计中，抗震设计方面的内容越来越多，设计人员也高度关注抗震性能的设计，加强抗震性能方面的学习，专业知识不断完善，设计能力不断提高。在选择建筑物结构方案时，需要参考业主的需求，选择完善的方案，并使用有效的技术，能在一定程度上减少业主的不满意程度，使建筑物性能更加完善，抗震效果更好，从而保障人民群众的生命安全，同时维护其财产安全。

4.建筑结构抗震设计中亟待解决的问题

4.1 前期设计方案中的抗震设计

就部分建筑工程设计而言，在真正进行设计的环节，无论是设计单位还是业主，都不够关注建筑结构设计方案，设计单位以业主的要求为核心规划建筑的外观，以此建设的建筑物确实能满足业主对外观方面的需求，但是忽略了建筑物本身的结构，导致性能不够完善，这会对业主产生严重影响。与此同时，近年来，因为国家经济发展成效突出，建筑行业也飞速发展，部分建筑结构开发不需要太长周期，为了使设计速度更快，某些设计单位完全不考虑建筑结构设计，未提前评估建筑物的平面结构，或者忽略了立面结构，导致建筑抗震性能无法保证。在任何建筑物的设计中，结构设计和建筑设计两方面的平衡是非常重要的，只有兼顾两方面内容，才能保证建筑设计的科学性和合理性，才能使业主需求得到满足，同时确保建筑物的抗震性能。也就是说，相关单位和设计人员在进行建筑物设计时，需要保证平面和立面之间的平衡性，从整体上提高建筑物的性能，使建筑物抗震效果达到预期的目标。

4.2 结构体系选择

在选择结构体系这一环节，相关工作人员和单位都要从多个角度进行考量，比如建筑物所在的地质情况、施工技术、抗震设防类型、施工材料和建筑物高度等，要尽可能促进建筑物功能、建筑物经济性以及技术水平之间的平衡性，使建筑物的整体设计更加科学合理。在开展结构设计活动的过程中，首先应该设计计算简图，并且模拟建筑物的地震传递渠道。这样做能够在一定程度上提高建筑物的抗震效果，在经过大地震后，即使建筑内相关结构遭到破坏，但整体平衡不会被打破，载荷能力维持在可承受的范围内，能避免严重的建筑物质量安全事故出现。此外，要确保建筑物在地震中的承载能力达到预期，吸收地震应力的能力以及在应对不同震级情况下建筑物所能够提供的变形能力。针对建筑物自身的结构弱势，必须采取对应的方法和技能，使建筑物整体抗震性能得到提升。

4.3 结构平面与立面的选择

在设计平面和地面结构的过程中，工作人员必然会面临平面规则问题，之所以会引发平面不规则的现象，主要原因包括两种不规则问题，其一是凹凸，其二是扭转。在特殊情况下，如果楼板局部连续性不达标，同样会导致平面不会在问题产生。而导致立面不规则问题产生的主要原因是竖向抗侧力构件和侧向高度连续性不足，在部分情况下，如果楼层承载力突然出现巨大改变，最具代表性的是在地震发生时楼层承载力出现明显的变化，从而导致纵向立面不规则。立面和平面结构不规则的问题值得设计人员和设计单位重视，假如忽略了上述问题，建筑物质量必然无法保证，抗震性能也会受到影响。

4.4 抗震概念设计的有效延伸

在涉及建筑物抗震性能时，相关单位和工作人员不仅仅要考虑当前已有的技术核材料，有必要采取建模的方法，使建筑物的抗震水平得到进一步提高。但是地震的发生是不确定的，技术应用和建模模拟可能还是无法全面提高建筑物的抗震性能。因此，在结构设计过程中，就需要采取有效的抗震策略，通过多种方法有效规避地震破坏建筑结构的抗震性。在进行抗震性能设计时，作为设计人员，必须明确建筑结构的性能，深入掌握建筑结构的原理，并提出合理的设计原则，掌握不同技术在抗震过程中发挥的主要作用，并根据一定的序列排列技术，合理划分技术的优先级，根据实际需求等采取针对性的技术，提高建筑物的抗震工作能力。

4.5 结构材料与施工的重要性

建筑物在选择抗震材料中的不同要求是非常重要的，在进行抗震设计时，值得广大工作人员关注，相关设计单位也需要在图纸中体现上述要求。一般情况下来说，气体建筑物对砖块性能的要求比较多，对于多孔砖和普通砖来说，强度等级必须达到MU10 的标准，对于空心砖和砂浆而言，强度等级应分别达到MU7.5 和M5 的标准。在同级别抗震条件下，无论是建筑物所包含的框梁，还是涉及到的混凝土，强度等级都必须超过C30。就钢结构标准来看，无论是屈服强度还是抗拉强度，产生的比值必须控制在0.85 以内。

5.抗震加固技术类型

5.1 自身加固方法

在认证加固建筑物环节，常见的加固方法较多，比如压力灌注法、铁把锯加固法、水泥浆加固法等。在此主要分析铁把锯加固法，该方法使用率较高，该方法的原理体现在通过穿墙裂缝对建筑物进行加固，核心构建往往会选择直径6mm 的钢筋，把钢筋进行弯折，保证钢筋能超过两侧缝隙，同时获得100mm 的直钩，在加固过程中将其作为加固的固件。

5.2 外包加固方法

在进行外包加工的过程中：加固对象主要包括三个方面，分别是外包钢筋混凝土、钢筋网，水泥砂浆和水泥砂浆。就外包钢筋混凝土面层加固来说，主要针对的对象包括两种，其中之一是钢筋混凝土梁柱专柱，其中之二是砖墙的加固。就水泥砂浆面层的加固来说，一般主要应用于对抗震能力没有太高要求的砖墙。钢筋网水泥砂浆加固的主要对象有两个部分构成，其中之一是砖柱，另一方面是砖墙，在该加固过程中，一般不用使用模板支撑，设置钢筋环节完成后，需要多重抹灰，就可达到加固的目标。如果加固的对象是烟囱、梁柱以及钢筋混凝土的砖柱，往往需要使用钢构件网笼加固的方式，该方法操作起来比较简单，提前进行防锈措施即可。若是建筑物所处的环境比较潮湿，该方法适用性较低，加固效果比较差。

5.3 构件增设方法

就构建增设法而言，需要以原本的结构构建为前提，在其中引入新的构件，该方法的目的是提高建筑物的抗震性，同时使建筑物整体结构更加安全稳定。在使用该方法时，构建应该具备的变形性能，能更好的实现抗震目标。通常情况下，在使用该方法进行加固时，工作人员以及单位需要高度重视增设构件的具体性能，该环节使用的主要方法包括以下几点：第一，整体的建设。如果抗震横墙自身之间的间距比较大，墙体承载能力有待提高，在该情况下，就有必要采取墙体增设的方式，达到加固目标，使用该方法时应尽可能选择砌体墙体或者钢筋混凝土墙体，加固效果会更好。第二，柱子增设。增加柱子的做法是为了使墙体的颠覆能力得到提升，在使用该方法时，一般情况下都会加入钢筋混凝土柱圈梁或者拉杆，这都属于基础性构件，但却能有效连接墙体，使加固建筑物的目的实现。针对加固受弯的构件和纵横墙连接部位，在进行加固的过程中，通常可以使用增设拉杆的方式。针对屋盖天窗或柱间，加固时应该采取增设支撑的方法，也有利于达到加固的目的。针对圈梁自身技术参数和施工设计参数不匹配的情况，一般需要采取固梁加固方法，加固过程中需要选择钢筋混凝土和内墙圈梁，通过圈梁来约束建筑物的整体结构，使建筑物整体抗震性能得到提升。

5.4 连接增强方法

在发生地震的过程中，保证建筑物实现有效抗震能力的关键部位为建筑物结构构件的连接位置，这是建筑建造过程中常常被忽视的区域对于建筑物的抗震性能有着直接的影响，应当增强对构件连接位置的加固使其具备较强的承载能力，通常该区域存在质量问题的主要反应和特征包含以下两点，首先是拉结钢筋通过砖墙与混凝土梁柱进行有效的连接能够提升加强拉结筋的作用，通过将钢筋进行弯折后插入到砖块的灰缝之间，并在另一侧通过环氧树脂砂浆将钢筋与梁柱体的斜孔进行有效的固定，使得墙体和新增的外加柱进行有效的连接实现加固作用。压浆锚杆则适用于纵向的墙体连接不存在要求连接性能较好的条件下通过将锚杆与内墙和纵墙进行连接再用水玻璃砂浆进行灌浆处理。

6.未来加固设计技术的发展趋势

6.1 加固设计的主要内容

为了使建筑物加固补强作用更突出，在正式进行建筑物加固前，必须提高加固设计效率。综合考量多种加固方案，比较不同方案的优缺点，从中选择最佳方案开展加固工作。加固工作的核心主要在于预防性，就静结构而言，通常需要交替进行转化，得到超静定结构，这样做的目的是使建筑物有更强的抵御地震的作用。

6.2 加固设计过程中的重点

在开展建筑物加固工作时，混凝土的选择是非常关键的一环，其强度通常不能低于建筑结构混凝土强度，达到该标准能在一定程度上确保前后混凝土界面，还可以使加固粘接效果更好，进一步提高对钢筋或其他加工材料的加固效果。一般情况下，在进行后续施工的过程中，使用混凝土的体积往往不会超过旧有混凝土体积，在浇筑环节，因为空间的影响，建筑质量往往无法达到预期的标准。尤其是一些容积比较小的模板，在浇筑混凝土时，通过检测混凝土发现质量不达标，不超过大空间比例的混凝土浇筑质量。因此，有必要提高混凝土的强度等级，弥补因为浇筑质量不足而产生的负面影响。在进行混凝土加固设计的同时，还需关注加固过程的经济性，避免重复施工，防止过度施工，浪费不必要的资源，假如建筑物所处的环境地震发生率较高，为了使抗震性能提升，有必要增加防震构件。

结语：

建筑行业的发展直接关乎广大民众的生活和生产，同时也直接影响人民群众的生命安全和财产安全。地震灾害能直接检验建筑物的安全性和稳固性，提高建筑物的抗震性能，能确保建筑物安全度过地震灾害，并保障人民群众的安全。近年来，地震灾害事故发生频率较高，整个社会都愈发关注建筑结构的抗震性能，广大专家和学者也开始着手探究分析建筑结构的抗震性能设计和加固技术。笔者通过本次研究得知建筑结构抗震性能的设计非常重要，提高建筑物的抗震性能能保证建筑物的安全性，能维护人民群众的生命和财产安全。但是当前我国建筑物抗震性能设计方面依然存在大量问题需改进，涉及到前期方案的设计、结构体系的选择、结构平面立面选择以及抗震概念的延伸方面，希望建筑行业以及设计人员能意识到目前的不足，采取合理的方法对建筑物进行加固，提高建筑物的抗震性能，为国家经济及社会发展贡献力量。