房屋抗震加固常用方法

摘 要： 本文主要介绍了结构抗震加固的先进技术和一些常用方法，强调无论采用何种方法，都要根据结构具体情况，遵循抗震设计原则，利用先进理论和技术，强调整体性能，给予具体分析和处理。

关键词： 抗震加固 设计方法 设计原则 整体性 具体分析

1.前言

结构抗震加固需兼顾结构的安全、美观、实用和耐久。近年来随着抗震加固新技术、新材料和新工艺的出现，加固手段已发展成为多种方法并举的局面，不仅如此，常规加固手段的具体细部构造也较以往更为灵活和实用。

抗震加固按照加固的部位可分为整体房屋加固、区段加固、构件加固和与结构加固配套使用的相关技术，工程人员可根据鉴定的结果结合建筑功能改造选择相应的加固措施或修补技术。下面仅就抗震加固中的一些技术和方法加以介绍。

2.结构抗震加固新技术

（1）减能技术（隔震）

如果地震作用能减小，结构反应就必然减小。假设某一结构在8度地震时，只有抵抗7度地震作用的能力，如果采用某种方法，就能使地震作用减小到7度，甚至更低地震作用的水平，结构便能达到与采用其他抗震加固方法相同的加固效果。我国规范中，地震作用与地震影响系数a成正比。地震影响系数a在我国新编抗震规范中按从地震影响系数曲线可看出，当结构周期增大时，地震作用减小。最有效地使结构周期增大的方法是隔震技术，即使房屋上部结构与基础完全分开，在分开处放置隔震材料。最常用的隔震材料为叠合橡胶隔震垫，其作用是使地面水平地震加速度在隔震层处中断，或使向上传递的地震加速度大大减小。在设计计算中，其表现形式是上部结构周期加长，因而地震作用减小，结构反应亦减小，从而达到抗震加固的目的。该方法的原理很简单，然而用于加固时的技术难度却很大。首先必须将上部结构与基础完全切开，并放入有一定阻尼的叠合橡胶垫。其必要条件是上部结构整体性好，因此并非所有结构都能用此方法进行加固。目前国外已有采用此方法加固的建筑，如美国盐湖城市政大楼（100年前建成的12层砖石结构）。

（2）消能技术（增大阻尼）

如果结构反应在相对变形较大的部位，适当布置阻尼器，使结构阻尼加大，则地震作用必将会大幅度减少，从而使结构反应较小，达到抗震加固的目的。增设阻尼器后，结构反应减小，使结构满足抗震要求，亦可达到抗震加固的目的。如果降低后的结构处于弹性工作状态，结构将不会破坏；如果结构不在弹性阶段工作，就可用时程分析法求得结构反应。实践证明，其反应值也大大减小。

中国建筑科学研究院工程抗震研究所采用粘滞阻尼器加固了北京火车站中央大厅、北京饭店、北京展览馆、中国革命历史博物馆等大型公共建筑，有些工程加固后在大震作用下，层间位移值达1/390，处于接近弹性阶段工作，收到了非常好的加固效果。

（3）增设剪力墙技术

结构刚度增大，有两个可能：一是刚度增大，结构周期缩短，根据反应谱方法，地震作用相应增大：二是刚度增大，结构变形减小，从而使内力减小。两者所起作用相反。因此，只要刚度取得合理，则地震作用虽然增加，但结构变形仍然减小。实践证明，大多数结构增设剪力墙后，将使结构变形减小，这时，地震作用主要由剪力墙抵御，框架结构中的内力与变形大大减小，从而达到抗震加固的目的。增设剪力墙加固技术，是常用抗震加固手段，中国建筑科学研究院工程抗震研究所采用此方法加固了全国政协礼堂、北京火车站、中国革命历史博物馆、农展馆等数十个大型公共建筑。

3.结构构件加固方法的改进

（1）砖砌体的混凝土板墙加固

砌体结构的抗震加固主要是增强结构的整体性，提高墙体的抗震承载能力和变形能力。唐山地震以后，人们发现采用钢筋混凝土外加柱连同圈梁和钢拉杆一起加固砌体房屋是一种简便易行的方法，并很快在全国推广。但近年来人们也意识到这一加固方法对建筑外观和城市风貌带来的负面影响，因此逐渐采用混凝土板墙加固法取代传统的加固方法。混凝土板墙加固类似于钢筋网水泥面层加固，具有较大的灵活性。首先，可根据结构综合抗震能力指数提高程度的不等增设不同数量的混凝土板墙。板墙可设置为单面或双面，甚至可在楼梯间部位设置封闭的板墙，形成混凝土筒。其次，采用混凝土板墙加固时，可根据业主的意图采用“内加固”或“外加固”方案。当希望保持原有建筑风貌时，可采用“内加固”方案；当需结合抗震加固进行外立面装修时，则可采用以“外加固”为主的方案。采用混凝土板墙加固可更好地提高砖墙的承载能力，控制墙体裂缝的开展。此外，在板墙四周采用集中配筋形式取代外加柱、圈梁和钢拉杆，提高墙体的延性性能和变形能力。这种处理方法对建筑外观和内部使用的影响很小。

（2）框架结构的剪力墙加固

框架结构的加固方法很多，但其中增设钢筋混凝土剪力墙仍是一种主流方法。利用新增的剪力墙承担主要的地震力，减小结构的变形，降低框架柱的配筋构造要求，从而使加固工作量大大减少。采用增设剪力墙加固时，需处理好新增墙体与原有结构构件的连接，如墙柱连接、墙梁连接。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。新设剪力墙需有暗柱和暗梁，设计时有两种处理方法。

第一种方法是利用原结构梁柱做其暗梁暗柱，这种方法不会对原有构件造成损伤，但外包部分的混凝土会影响室内观感和使用。近年来随着钻孔、植筋技术在结构加固领域中的应用，这一矛盾逐步得到解决。

第二种方法是新增墙体采用相对独立的暗梁暗柱体系，这种方法的特点是在新增剪力墙的两端设新暗柱（或称端柱），暗柱配筋按计算和现行规范构造要求配置，暗柱与原框架柱间用锚筋相连，即似连非连的构造措施。抗震墙竖向分布筋穿原框架梁时，其中一排筋从梁边穿楼板直接伸入上一楼层，另一排竖向筋则在原框架梁位置按等强度原则等代，减少穿筋数量，从而减少对原框架梁的损伤。此外，在原框架梁上下各做一道暗梁，与原框架梁连接为一体，既增强了新增抗震墙的稳定性，又保证了抗震墙的上下连续性。

（3）框架梁柱的加固

有时，由于受建筑使用功能的限制，无法采用剪力墙加固。消能减震技术也无法使用，在这种情况下，分别对原结构梁柱进行加固是最好的加固方法。

4.构件的一些常规加固方法

（1）增大截面加固法

（2）置换混凝土加固法

（3）外部粘贴加固法

（4）绕丝加固法

（5）高强钢丝绳网片―复合砂浆外加层加固法

（6）预应力加固法

（7）增设支点加固法

5.与结构加固方法配合使用的技术

（1）裂缝修补技术

主要有两类：一是以保护钢筋不受侵蚀、混凝土不渗漏为目的的表面封闭法和填充密封法。二是在保护钢筋的同时，还要求通过注入补强作用的胶粘剂以恢复混凝土强度的压力注浆法或注射法。

（2）锚固技术

主要指植筋技术和锚栓技术。

（3）阻锈技术

防治已有混凝土结构、构件的钢筋锈蚀，宜采用能有效抑制或阻断有害离子。

6.构件加固应注意的问题

对结构进行抗震加固涉及的因素很多，根据现有的研究成果，结合切身体会，我对在构件加固中应注意的主要问题初步归纳如下。

（1）深入调查，全面掌握待加固结构的情况，为抗震加固提供可靠的原始资料，总体方案上要么侧重于提高承载力，要么侧重于提高结构的变形能力，或者两者兼备，也可改变结构体系，而不必进行梁、柱的普遍加固，如增设抗震墙等。

（2）抗震加固结构的受力特点与新建结构不同，加固结构属于二次受力结构和二次组合结构，新旧两部分存在应力、应变滞后的问题，加固前因结构抗震承载力不够，构件截面的应力水平相当高，当卸载后原结构已经受力，第二次加载，新加部分才开始受力，因此原结构的截面应力、应变值始终高于新加部分的应力、应变值，当原结构部分已经达到截面承载力时，新加部分的承载能力还没有完全发挥出来；新加部分和原结构整体工作时，结合面受力特别复杂，剪切破坏最易发生，因此两部分共同受力是否良好取决于结合面的做法。抗震加固中考虑到以上两个因素是客观存在的，采用折减系数0.85考虑其影响。有关试验发现，卸载对加固结构承载力提高的影响与原结构在加固时的应力、应变水平关系很大，原结构应力、应变水平越低，加固部分的承载力就越能发挥出来。因此，加固前应尽量对原结构卸载。

（3）遵循结构抗震设计原则。钢筋混凝土框架结构的加固，要从提高房屋整体抗震性能出发，防止加固后形成楼层承载力、刚度分布不均匀，遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强结点、强锚固”的原则，保证加固后的结构具有较好的延性，在地震作用下具有较大的内力重分布和耗散地震能量的能力。

7.结语

综上所述，结构抗震加固，往往不是单一采用某一种方法，而是多种方法相互配合使用，但无论采用何种方法，我们都要根据结构具体情况，遵循抗震设计基本原则，采用先进理论和技术，利用结构抗震基本原理，给予具体分析和处理。

参考文献：

［1］谌润水，胡钊芳，帅长斌.公路旧桥加固技术与实例.人民交通出版社，2002.

［2］蒙云.桥梁加固与改造.重庆大学出版社，1989.