浅谈混凝土结构的抗震加固方法

摘要：随着科学技术的发展，我国抗震加固方法不断趋向多样化，抗震加固材料也向新型材料发展，本文侧重总结目前钢筋混凝土结构的建筑物的常用抗震加固方法。

关键词：既有建筑；钢筋混凝土结构；抗震加固

1、前言：

当前我国既有建筑面积超过400亿平方米，其中很大部分建成于上世纪六七十年代，已分别进入了“老年”和“中年”期。限于当时的经济、技术条件，设计标准偏低，绝大多数既有建筑存在着抗灾能力弱、运行能耗高、使用功能差等问题。如何避免风灾、地震等自然灾害对这些建筑造成的破坏甚至威胁人民的生命财产安全？如果将存在问题的既有建筑全部拆除会产生大量建筑垃圾，一拆一建既不经济，又对环境造成污染，也不符合我国政府的可持续发展战略。解决问题的最佳途径是对其进行合理改造和加固，在仅增加少量投资的前提下，提高既有建筑物的综合抗灾能力，防止强震作用下倒塌或不至于粉碎性倒塌以提供一定的生存空间，或不至于很快倒塌以提供足够的逃生时间。如遭遇不可预见的特大地震，将倒塌的房屋数量和生命财产损失降到最低，将被动救灾的费用降到最少。

随着科学技术的发展，经过几十年的科学研究和对工程实践经验的总结，我国基本形成了层次配套、概念清楚、要求明确、易于掌握的建筑结构成套鉴定与加固技术。下面浅谈一下钢筋混凝土结构中几种常见既有建筑的抗震加固方法。

2、钢筋混凝土结构常用抗震加固方法

2.1基础加固

建筑物基础的加固工程属于现有结构的地下加固工程，其难度、造价、施工持续时间等往往比新建筑物更大更多.此外还可能涉及停产或居民动迁等问题。因此在加固时宜尽可能考虑周详，根据加固目的，结合地基基础和上部结构的现状，从预期效果、施工难易程度、材料来源和运输条件、施工安全性、对邻近建筑和环境的影响、机具条件、施工工期和造价等方面进行技术经济分析和比较，选择最合理的加固方案。目前基础加固的常用方法如下：

2.1.1 基础补强注浆加固法。

该方法适用于当基础受不均匀沉降、冻胀或其他原因引起的基础裂损时的加固。基础补强注浆加固法的设计和施工应符合《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2000第6.1条的规定。

2.1.2加大基础底面积方法。

该方法适用于当既有建筑物的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固，可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。加大基础底面积的设计和施工应符合《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2000第6.2.1条的规定。当不宜采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积时，可将原独立基础改成条形基础；将原条形基础改成十字交叉条形基础或筏形基础；将原筏形基础改成箱形基础。该方法因施工简单，所需设备少，因而得到较多的应用。

2.1.3加深基础法。

该方法适用于地基浅层有较好的土层可作为持力层且地下水位较低的情况。可将原基础埋置深度加深，使基础支承在较好的持力层上，以满足设计对地基承载力和变形的要求。当地下水位较高时，应采取相应的降水或排水措施。

2.1.4微型桩方法。

微型桩一般是指桩径小于400mm，长细比大于30，采用钻孔、强配筋和压力注浆施工工艺的灌注桩。其主要特点有：施工机具小，适用于狭窄的施工作业区；施工振动、噪声小，适用于公害受到严格控制的市区；长细比大，单桩耗用材料少；采用二次注浆工艺，与同体积灌注桩相比，承载力较高。微型桩桩孔孔径小，对基础和地基土产生的附加应力很小，施工时对原有基础影响小，也不干扰建筑物的正常使用。

2.1.5其他地基加固方法。

1、高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。2、灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基3、深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的枯性土等地基。5、碱液法适用于处理非白市湿陷性黄土地基等。

2.2上部结构加固

钢筋混凝土房屋的抗震加固应符合下列要求：1、抗震加固时应根据房屋的实际情况选择加固方案，分别采用主要提高结构构件抗震承载力、主要增强结构变形能力或改变框架结构体系的方案。2、加固后的框架应避免形成短柱、短梁或强梁弱柱。3、采用综合抗震能力指数验算时，加固后楼层屈服强度系数、体系影响系数和局部影响系数应根据房屋加固后的状态计算和取值。

2.2.1增大结构抗震能力加固法

1、直接加固梁、柱构件的方法。

当钢筋混凝土梁受弯承载力不足时，可采用增大截面、外粘型钢、粘贴钢板或纤维复合材、钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层、增设支点以及外加预应力等方法加固补强；当钢筋混凝土柱受弯承载力不足时，则可采用增大截面、外粘型钢、钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层以及外加预应力等方法予以加固；当梁、柱构件的受剪承载力不足时，可采用增加箍筋、包钢板箍、粘贴纤维箍、钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层以及缠绕钢丝等方法进行加固；当受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷时，可采用置换混凝土法对构件进行加固。粘贴纤维复合材和钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层两种加固方法，是近年来随着对加固工程中的新材料、新工艺、新技术开展广泛的研究后发展起来的新技术，轻质高强，加固不增大结构体积，所增加的结构自重几乎可以忽略不计；施工工序简单，可用小型工具操作，因而可以在传统技术无法施工的有限作业空间内实施；施工污染小、无噪声，且施工进度快、工期短。尤其是钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层法还很好地解决了加固后的耐久性、防火以及耐高温性能等问题。

2、增设构件加固法。通过在原有结构构件以外增设构件能够有效提高结构抗震承载力、变形性能和整体性,对某些承载力、变形不足的构件进行补偿。在采用增设构件进行抗震加固设计时,必须要考虑增设构件对结构整体计算和抗震性能的影响。如：增设墙体加固法；增设构造柱、圈梁加固法；增设拉杆加固法；增设柱子加固法；增设支撑加固法；增设支托加固法；增设门窗框加固法等。

3、替换构件加固法。主要对原有强度低、韧性差的构件用强度高、韧性好的构件来替换。通常采用的有:钢筋混凝土替换砖；钢构件替换木构件等。另外也可用于砖墙的替换，五六十年代的建筑，其内部分隔墙及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。

4、取消建筑物间的伸缩缝，将原来相互独立的单体结构连成整体的加固方法。二十世纪五六十年代的公共建筑，不少是由伸缩缝分成各自独立的单体结构，但这些伸缩缝宽度均较小，不能满足现行抗震规范对防震缝最小宽度的要求，地震时相邻房屋互撞导致破坏甚至倒塌。各个单体结构分别加固，施工空间小，难度大，若对部分单体结构采取在伸缩缝处设置钢筋混凝土抗震墙，将两个甚至多个单体连成整体，从整体上综合考虑结构加固方案，这样不仅能减少加固工程量，而且易于实现。

2.2.2减小地震作用加固法

1、隔震加固法。采用铅芯阻尼橡胶支座,能够延长低层和多层结构的自振周期,通过隔震支座的大变形来减少其上部结构的水平地震作用,从而减少地震破坏。

2、消能减震加固法。消能减震是采用设置消能器来控制预期的结构变形,增大结构阻尼,同时减少结构的水平和竖向地震作用,从而使主体结构在罕遇地震下不发生严重破坏,该法适用范围较广。作为非承重构件，消能元件的损伤过程也是保护主体结构的过程。这种被动控制技术能兼顾抗侧刚度的提高和抗侧能力增大，特别在大震时能有效减少地震能量的输入，明显降低结构侧移，达到控制结构地震反应的目的。该方法结构简单，无需外部能量输入，无特殊的维护要求，且对原有建筑布局影响甚小，故在公共建筑的抗震加固上应用前景广阔。

3、结论

目前国内对于各类结构的加固方法很多，这些方法各有其适用条件，这就要求必须结合工程的实际情况，进行技术经济的综合分析，充分考虑各种方法实施的难易程度、施工影响面及投资等因素，优化决策，采取最优方案，使加固既能保证结构安全，又经济合理。

参考文献

〔1〕JGJ123-2000《既有建筑地基基础加固技术规范》中国建筑工业出版社，2000

〔2〕GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》中国建筑工业出版社，2006

〔3〕JGJ 116-2009 《建筑抗震加固技术规程》中国建筑工业出版社，2009