建筑結構抗震加固技術

1、2012.11建筑結構抗震加固技術一、概述二、鋼筋混凝土結構震害分析三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術四、磚混結構震害分析五、磚混結構抗震加固技術建筑結構抗震加固技術1.1 抗震相關規(guī)范的發(fā)展一、概述1.1 抗震相關規(guī)范的發(fā)展一、概述工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范GJ 11-74工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范 GJ 11-78建筑抗震設計規(guī)范GBJ 11-89建筑抗震設計規(guī)范 GB 50011-2001建筑抗震設計規(guī)范 GB 50011-2008京津地區(qū)工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標準工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標準 TJ 23-77建筑抗震鑒定標準 GB 50023-95建筑抗震鑒定標準 GB 50023-2009

2、工業(yè)與民用建筑抗震加固技術措施建筑抗震加固技術規(guī)程 JGJ 116-98建筑抗震加固技術規(guī)程 JGJ 116-20091.2 技術規(guī)程修訂主要內容一、概述一、概述目標使用期T（年）102030405060708090100樓（屋）面修正系數kt10.850.910.950.981.001.021.031.051.061.07目標使用期T（年）102030405060708090100基本風壓（上海）0.400.460.500.520.550.560.570.580.590.60目標使用期T（年）102030405060708090100基本雪壓（上海）0.1000.1450.1720.1900

3、.2000.2170.2270.2350.2430.250目標使用期T（年）102030405060708090100多遇地震影響系數最大值0.0360.0550.0660.0740.0800.0900.0990.1070.1140.119罕遇地震影響系數最大值0.3430.4130.4630.5000.5520.5960.6360.6680.696基于目標使用期的荷載和作用1.2 技術規(guī)程修訂主要內容后續(xù)設計使用年限30年，承載力抗震調整系數取原來的0.85倍。后續(xù)設計使用年限40年，主要構件抗震調整系數取原來的0.95倍； 次要構件抗震調整系數取原來的0.90倍。共同工作？應變滯后二次成型

4、二次受力McrM1Myc1s01As0s1tuct1cb1s01s1Ass1M2ct2s2s02s12s12s02s01s2s1M1+M2q1M1Q1q2M2Q21.3 加固結構受力特點一、概述222ctcb2cb2ctct1cb21111ct1cb1cb1ct1ct11ct11+M21+M21+M2cb1act1acb1bcb1cct1cct1b(a)(b)(c)1.4 與一次受力構件的比較一、概述McrM1bMyc1bs01bAs0s1tuct1bcb1bs01bbs1bAss1bt1fts01aAs0s1aAsc1aM1aMy(a)(b)(c)s1cAsc1cct1acb1as01aas

5、1acb1cs01ccs1cct1c初始狀態(tài)s0ucsuccutctubs0ubsubctuas1uas1as1ucs1ubs0ua極限狀態(tài)1.5 初始應力狀態(tài)對加固效果的影響一、概述qEIEIEI加固前2ql2/95ql2/18荷載增大1.2qEIEI4EI加固后ql2/52ql2/5 采用加大截面法加固梁，截面高度增大20%，剛度增大到(1.2)3 2倍，跨中截面抗彎承載力提高到5ql2/18x1.2=ql2/3，小于加固后的2ql2/5.1.6 基于結構體系的加固技術一、概述 需要加固加大截面法?1.6 基于結構體系的加固技術二、鋼筋混凝土結構震害分析總數基本完好輕微損壞中等破壞嚴重破壞

6、倒塌8329431020百分比35.0%51.8%12.0%1.2%0鋼筋混凝土框架及排架結構建筑（什邡市區(qū)）總數基本完好輕微損壞中等破壞嚴重破壞倒塌2126661百分比9.5%28.5%28.5%28.5%5%鋼筋混凝土框架及排架結構建筑（什邡鄉(xiāng)鎮(zhèn)）總數基本完好輕微損壞中等破壞嚴重破壞倒塌117112013676百分比9.4%17.1%11.1%57.3%5.1%混合結構建筑（什邡鄉(xiāng)鎮(zhèn)）2.1總體調查結果二、鋼筋混凝土結構震害分析2.2 結構整體破壞形式二、鋼筋混凝土結構震害分析2.3 框架柱受彎破壞二、鋼筋混凝土結構震害分析2.4 框架柱受剪破壞二、鋼筋混凝土結構震害分析2.5 框架梁和節(jié)

7、點的破壞強柱弱梁？強節(jié)點弱構件？二、鋼筋混凝土結構震害分析2.6 填充墻破壞或坍塌二、鋼筋混凝土結構震害分析 采取增大混凝土構件（不低于C10）的截面面積，以提高構件和結構承載力并滿足正常使用的一種加固方法。加固構件：梁、板、柱、墻、屋架;加固效果：提高承載力、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性；加固形式：單側、雙側、三側、四面圍套。3.1.1 概況3.1 鋼筋混凝土套加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術普通柱加固后新砼新鋼筋原砼原鋼筋3.1.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術新砼新鋼筋原砼原鋼筋問題一：原柱承受的荷載水平較高且要通過加固大幅度提高柱的承載力,加固設計中是否應該考慮原柱的作用

8、?3.1.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術新砼新鋼筋原砼原鋼筋問題二：是否可以考慮后加柱對原柱的約束作用？如何考慮?3.1.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術新加混凝土強度利用系數新加鋼筋強度利用系數加固后柱承載能力混凝土應力應變關系鋼筋應力應變關系新加混凝土有效應變3.1.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術因此，優(yōu)先使用I、II級鋼筋控制使用III、IV級鋼筋基本不用高強鋼筋應變水平和鋼筋、混凝土強度利用系數0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.00.80.60.40.2IV級高強I級III級II級3.1.2 軸心受壓構件的加固

9、三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術混凝土結構加固技術規(guī)范計算公式的合理性理論式:規(guī)范式:0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.00.80.60.40.2IV級高強I級III級II級 ?3.1.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術（1）原柱承擔的荷載越?。?）偏心距越大（3）沿彎曲方向加大厚度越大軸心受壓構件偏心受壓構件加固材料強度利用率00.40.60.81.00.60.80.91.00.70.5加固前荷載水平e0/h=0.00.20.30.1新增材料強度利用率越高規(guī)范規(guī)定，軸壓構件取0.8，偏壓構件取0.93.1.3 偏心受壓構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術

10、3.1.3 偏心受壓構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.1.4 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術新增箍筋強度利用系數0.9受拉區(qū)增設配筋混凝土層，U形箍逐個焊接時圍套加固，采用膠錨式箍筋時新增混凝土強度利用系數0.7新增箍筋強度利用系數0.73.1.5 受彎構件的斜截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術縱筋宜選用HRB335，箍筋可用HPB235縱筋遇樓板，鑿洞上下連接；深入基礎，滿足錨固要求宜采用細石混凝土，不低于原構件混凝土強度等級3.1.6 構造要求三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.1.6 構造要求三、鋼筋混凝土結構抗震加固技

11、術3.1.6 構造要求3.2 鋼構套加固技術三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術 加固時采用改型環(huán)氧樹脂粘結膠進行灌膠，可大幅度提高其承載能力、抗震能力、剛度。優(yōu)點： 對被加固結構外觀和使用空間影響小 工藝簡便，施工周期短 缺點：節(jié)點處理難度大，費用較高適用：環(huán)境溫度不超過60oC， 相對濕度不大于70% 混凝土強度不低于C15，無化學腐蝕3.2.1 概述3.2.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術新增型鋼強度利用系數0.9（抗震計算取1.0）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.00.80.60.40.2IV級高強I級III級II級3.2.2 軸心受壓構件的加固三、鋼筋混凝

12、土結構抗震加固技術ccss抗彎剛度：軸向剛度：干式外包鋼加固柱不考慮共同工作按照剛度分配內力三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.2.3 偏心受壓構件的加固新增型鋼強度利用系數0.7?新增型鋼強度利用系數0.93.2.4 構造規(guī)定三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術角鋼厚度不小于5mm，邊長不小于75mm加固柱時，角鋼遇樓板，鑿洞上下連接；深入基礎，滿足錨固要求3.2.4 構造規(guī)定三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.3 粘貼鋼板加固技術三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術 采用結構膠將鋼板粘貼于構件受力部位表面提高其承載能力、剛度和抗裂性能的加固方法。優(yōu)點： 對被加固結構外觀和使用空間影響小 工藝簡便，施工周期

13、短缺點：節(jié)點處理難度大，費用較高適用：環(huán)境溫度不超過60oC， 相對濕度不大于70% 混凝土強度不低于C15，正拉粘結強度不低于1.5MPa，無化學腐蝕 受彎、受拉、大偏壓3.3.1 概況三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術原有受拉鋼筋、粘貼鋼板先后屈服，受壓區(qū)混凝土壓碎受壓區(qū)混凝土壓碎,原有受拉鋼筋、粘貼鋼板未屈服彎曲型破壞適鋼/筋破壞超鋼/筋破壞剝離型破壞端部剝離破壞中部剝離破壞彎曲裂縫引起的界面剝離彎剪裂縫引起的界面剝離砼保護層剝離鋼砼界面剝離剪切型破壞側板剝離破壞荷載高應力區(qū)荷載高應力區(qū)荷載高應力區(qū)荷載高應力區(qū)3.3.1 概況3.3.2 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術考慮

14、二次受力影響，受拉鋼板強度折減受拉鋼板滯后應變3.3.2 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術 鋼板錨固長度的確定基本假定:（1）錨固區(qū)粘結受剪承載力大于鋼板受拉承載力（2）粘結破壞為混凝土破壞（3）破壞面剪應力為線性分布鋼板與箍板粘結控制箍板與混凝土粘結控制原梁不需要加固截面以外的粘貼鋼板的延伸長度確保鋼板在拉斷之前不發(fā)生粘結破壞。3.3.3 受彎構件的斜截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術U型鋼箍加固側向斜鋼板加固箍板構造加錨封閉箍膠錨或鋼錨板U型箍一般U型箍均布荷載或剪跨比大于31.00.920.85剪跨比小于1.50.680.630.58抗剪強度折減系數3.3.4 構造

15、規(guī)定三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術延伸長度不能滿足要求時，應設U型箍3.4 粘貼纖維片材加固技術三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術 采用配套粘結材料將纖維片材粘貼于構件表面，使纖維復合材料承受拉力，并與混凝土共同受力的加固方法。優(yōu)點： 對被加固結構外觀和使用空間影響小， 工藝簡便，施工周期短，不受幾何形狀限制缺點：節(jié)點處理難度大，費用較高適用：環(huán)境溫度不超過60oC, 混凝土強度不低于C15 受彎、受拉、大偏壓和軸壓3.4.1 概況三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.4.1 概況三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.4.1 概況 粘貼碳纖維布加固特點 高強 輕質 耐腐蝕 耐疲勞 施工便捷 可重復加固3.

16、4.2 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術考慮二次受力影響：3.4.2 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術考慮纖維強度發(fā)揮程度，實際粘貼面積：3.4.2 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術防止剝離，限制應變： 行業(yè)標準cf = min ( 0.67f tk / Ef , 0.01 ) 上海標準cf = min ( 0.45f tk / Ef , 0.007 ) 3.4.2 受彎構件的正截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術D1 （適筋破壞）B1 （纖維剝離）B2 （梁端保護層剝離）3.4.2 受彎構件的正截面加固(低強度混凝土)三、鋼筋混凝土結構

17、抗震加固技術M1（縱筋屈服，局部剝離，纖維拉斷） M2（縱筋屈服，局部剝離， 混凝土壓碎） M4（粘貼不當，纖維過早剝離，混凝土壓碎）M5（局部剝離，混凝土壓碎，U形箍拉斷）M6（U形箍剝離，混凝土壓碎，局部剝離） 加固可有效提高梁的抗彎性能 （承載力、剛度、裂縫） U 形布條附加錨固作用明顯 損傷梁也可用外貼法加固 梁配筋率越低、貼布量越大、混凝 土強度越高加固效果越明顯 低強度混凝土外貼纖維極易剝離， 平截面假定不適用于全過程分析 卸荷狀態(tài)下加固梁抗彎試驗結果3.4.2 受彎構件的正截面加固(低強度混凝土)三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.4.3 受彎構件的斜截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震

18、加固技術0.56 或0.28纖維抗拉強度考慮錨固措施抗剪強度折減3.4.3 受彎構件的斜截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.4.3 受彎構件的斜截面加固（低強度混凝土）三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術 受剪破壞形式 破壞以纖維剝離、錨固失效后纖維剝離為主 卸荷狀態(tài)下加固梁抗剪試驗結果 外貼U形布條可有效提高梁的抗剪 性能 （承載力、變形能力） 無附加錨固措施或錨固方法不合理 試件破壞前無明顯先兆 U形布條加纖維壓條不僅可提高梁 的承載力而且可提高其變形能力 外貼纖維布條用量越高、混凝土 強度越高加固效果越明顯 加固宜選薄而寬的碳纖維布材環(huán)向有效約束系數 kc3.4.4 軸心受壓構件的正截面

19、加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術3.4.5 受壓構件的斜截面加固三、鋼筋混凝土結構抗震加固技術纖維抗拉強度折減系數取0.5總數基本完好輕微損壞中等破壞嚴重破壞倒塌3221896647191百分比58.7%20.5%14.6%5.9%0.3%混合結構建筑（什邡市區(qū)）總數基本完好輕微損壞中等破壞嚴重破壞倒塌117112013676百分比9.4%17.1%11.1%57.3%5.1%混合結構建筑（什邡鄉(xiāng)鎮(zhèn)）總數基本完好輕微損壞中等破壞嚴重破壞倒塌2126661百分比9.5%28.5%28.5%28.5%5%鋼筋混凝土框架及排架結構建筑（什邡鄉(xiāng)鎮(zhèn)）4.1總體調查結果四、磚混結構震害分析4.2 采用抗

20、震設防的房屋四、磚混結構震害分析4.3 未采用抗震設防的房屋四、磚混結構震害分析4.3 圈梁和構造柱的破壞四、磚混結構震害分析4.4 縱墻的破壞四、磚混結構震害分析4.5 橫墻的破壞四、磚混結構震害分析4.6 獨立磚柱的破壞四、磚混結構震害分析4.7屋頂突出部分的破壞四、磚混結構震害分析4.8 震害綜合分析四、磚混結構震害分析(1)建筑結構布置復雜提醒房屋比簡單體型房屋破壞嚴重橫墻承重房屋震害最輕，縱橫墻承重房屋次之，縱墻承重房屋最重底層空曠時底層破壞嚴重，端頭為大房間的震害加重頂層為大會議室時，頂層破壞嚴重(2)結構選材木屋蓋房屋：上層破壞重、下層破壞輕混凝土樓蓋房屋：下層破壞重、上層破壞輕

21、無圈梁或少圈梁的預制樓/屋蓋房屋破壞嚴重(3)房屋的連接與整體性施工質量差直槎砌筑縱橫墻的比咬槎砌筑的震害嚴重圈梁少的房屋比圈梁多的房屋破壞重整體性差的房屋比整體性好的破壞重5.1 抗震加固的要求 五、磚混結構抗震加固技術綜合抗震能力指數驗算法V-墻段的剪力設計值-墻段的加固增強系數VR0-墻段原有的受剪承載力設計值s-加固后樓層或墻段的綜合抗震能力指數-加固增強系數1-體系影響系數（按加固后）2-局部影響系數（按加固后）0-樓層或墻段原有的綜合抗震能力指數抗震設防規(guī)范驗算法超過下一樓層綜合抗震能力指數20%時，應同時增強下一樓層的抗震能力。超過下一樓層受剪承載力20%時，應同時增強下一樓層的

22、抗震能力。5.2 整體抗震加固技術（構造柱+圈梁+鋼拉桿） 五、磚混結構抗震加固技術房屋四角樓梯間不規(guī)則轉角處隔/每開間與墻體可靠連接（銷健/錨桿/錨筋）與圈梁、鋼拉桿形成閉合系統(tǒng)5.2 整體抗震加固技術（構造柱+圈梁+鋼拉桿） 五、磚混結構抗震加固技術全高貫通，不得錯位樓/屋蓋上下500mm箍筋加密應做基礎5.2 整體抗震加固技術（構造柱+圈梁+鋼拉桿）五、磚混結構抗震加固技術平面內閉合（樓梯間、陽臺處局部加強）與墻體可靠連接5.2 整體抗震加固技術（構造柱+圈梁+鋼拉桿）五、磚混結構抗震加固技術代替內墻圈梁每開間有橫墻時，至少隔開間布置;相隔多開間有橫墻時，鋼拉桿加粗與原有墻體或新加圈梁可靠連接5.2 整體抗震加固技術（碳纖維材料） 五、磚混結構抗震加固技術5.2 整體抗震加固技術（其它） 墻體布置在平面內不閉合增設墻段增設鋼筋混凝土框五、磚混結構抗震加固技術5.2 整體抗震加固技術（其它） 樓/屋蓋構件支撐長度不足增設托梁無下弦人字屋架增設下弦桿件五、磚混結構抗震加固技術層數超限拆矮改變結構體系平面不規(guī)則，扭轉明顯分割平面單元薄弱部位增強5.3 增設抗震墻加固技術 拉結螺栓+構造柱混凝土帶+構造柱內嵌拉結螺栓+嵌砌五、磚混結構抗震加固技術5.4 面層加固技術五、磚混結構抗震加固技術 在墻體外側增設水泥