新型抗震加固技術(shù)綜述

摘要地震是一種很難預(yù)測的自然災(zāi)害，造成的直接破壞主要包括：大量的人員傷亡；供電，交通被中斷；水火等次生災(zāi)害的發(fā)生。目前，我國最常用的建筑結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于其早期施工和設(shè)計方面不滿足現(xiàn)有抗震規(guī)范的要求，就會導(dǎo)致在地震災(zāi)害發(fā)生時，未達到抗震等級的建筑物發(fā)生那個了主體結(jié)構(gòu)的破壞或地基失效破壞，進而導(dǎo)致建筑物粉碎性坍塌，人員傷亡慘重，資源被嚴(yán)重浪費。通過對既有建筑物進行抗震加固補強是提高建筑物抗震性能，減小損失的有效途徑，因此，抗震加固技術(shù)顯得尤為重要。本文總結(jié)了傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)與新型抗震加固技術(shù)，著重對新型抗震加固技術(shù)進行了介紹，為其今后在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供借鑒和參考。積關(guān)啦鍵行詞關(guān)：謹(jǐn)鋼割筋扶混垮凝耍土駕結(jié)潮構(gòu)即鹽眼抗蓋震豪加煩固左懶向傳跳統(tǒng)泰加座固旱技泉術(shù)回再法新自型泊加福固佩技較術(shù)布A水B竭S兼T停R給A邊C猜T霉T極h辦e顯鏡e段a氧r蔽t匯h餅q蝴u經(jīng)a矛k辟e住證i帆s艇君a訂板k役i址n攜d返癥o斑f逼映u撫n回p失r周e醫(yī)d雄i叼c糧t鹽a駝b他l革e僵孝n鼠a宗t翁u停r融a腔l賽枯d堆i燦s這a索s淹t擔(dān)e瞎r反，瀉T逗h隊e遣拆d單i側(cè)r玉e惰c嗓t嘆更d賊e很s檔t析r賺u個c洞t稍i縱o公n腎疏m腎a洞i險n研l(wèi)茫y滅冤i雜n再c冰l漫u能d棕e鼠s蒼:該芽a演堤l攔a剝r良g贏e兩婆n癢u容m怖b矩e另r坊斬o皂f屢款c費a釋s晃u工a鉗l約t隨i總e較s粒,茂古p根o隸w元e塑r澆廟a值n菜d幼只t佩r玉a藥f排f盟i膊c悅煮d球i口s搬r冒u濤p拴t鞏i嘗o向n翠,帖波s右e敵c剩o宇n奮d沃a該r混y翻太d腸i雪s來a戲s余t盒e啞r援s因寺s慢u誰c虜h此估a敲s累拴f剖l叛o刷o像d飾s明弟a剖n廚d膜胡f夫i風(fēng)r曬e挎s比.因A召t泄呼p催r款e嚼s逗e曾n謎t堤,典針t監(jiān)h母e遺紗m豎o奔s駝t隊話c篩o瓶m絡(luò)m丟o拜n削詠f凝o跨r蛇m廳賄o著f佩館b刃u聚i霞l鎮(zhèn)d哈i勁n弄g才隙s晶t狀r閘u筋c虧t穩(wěn)u雞r輕e疾鼠i卸n死往C喂h慣i踏n丙a軌篇i煮s巡風(fēng)t暗h度e透縱r府e涉i滔n副f妨o陸r椅c賽e影d盯姐c織o幼n愧c品r村e浸t秘e痰壟s抬t駁r疾u蓬c決t秧u獅r惠e硬,寇a瘡s童困i動t斑s確聾e評a泉r爸l哪y躍遼c兔o牌n帳s寇t哄r怠u攀c喉t變i歐o槐n線傷a城n鴨d鐮鋒d培e希s煩i扔g狼n園掠d輸o紙e毛s花柳n川o來t違嬸m削e旦e樹t負肅t孫h方e珍懲s豈e石i腐s糠m卡i蠻c籮窯r狹e臭q菠u鴉i檔r覽e狀m降e負n諒t乘s練,臭w扁h誕i喇c該h醫(yī)坐w迷i液l揀l驅(qū)黎l對e浙a立d施s遼爪t糕o燭悟t甲h娃e悔小m次a略i妻n蹈磁s蓋t很r義u險c嘗t帳u頓r從e少尺d趴a橋m渴a示g辛e襲益o牢r傅佛f壟o摘u各n艙d避a乎t踐i尸o裕n胡啟f渠a出i荷l斧u翅r家e綢,翠e酷v逼e柳n蹤遷l迎e站a名d虎s陷登t戀o才儀t冬h俘e托令b娛u現(xiàn)i憐l朵d斧i待n翼g拒慘c劫o川l宗l暴a誦p辛s評e嫁d幟疏a貝n含d層層p勝e額r底s妻o墊n盆n竿e構(gòu)l栗踐c扁a遠s反u勵a饞l歲t妙i鐮e弦s哲察w排h頂i本c盡h目獅i樣s珍仗a需疲g矮r呼e涉a嚷t澆毯w戴a脊s拌t全e菌旋o五f淹詠r鋪e科s蛙o歉u影r縫c羊e害s件.糊膜S偉e艱i吐s艇m很i這c洋起s醋t法r僅e拐n蔬g盯t增h范e蛋n晌i褲n懷g霸齒o勉f流泊e蜜x和i柄s扶t滋i搭n梅g揀響b勻u遮i額l央d提i活n太g木s甩齡i要s濱剪a妨n治絲e鄉(xiāng)f孤f搖e沙c波t麥i羅v發(fā)e群條w筒a耕y斃倉t凍o盾殼i菜m說p呢r草o葛v不e戚換t沸h壘e睬揭s玩e抄i關(guān)s豐m鎖i稠c仍奸p室e各r曬f啟o建r禁m量a村n喚c幫e涂淹a克n貢d踏矩r終e鍛d謹(jǐn)u背c憶e就校t鎖h燙e濟趨l甘o乏s全s互虛.豐痕T持h煩e毛r暑e貨f掉o竿r窯e炊,耀敗t爛h妖e叮悶s杠e忙i愉s樣m玉i遮c辯禽s脊t丘r喊e語n完g霞t巾h終e習(xí)n條i濟n詞g堅得t倍e綠c怎h灑n穗o鋒l沿o括g淘y直驢i忠s止名p耍a售r啟t肝i竟c微u績l寶a劃r負l不y剪技i淺m銳p飲o疾r京t部a近n巖t陳.勁T易h歡i敏s圈廢p待a熄p悠e攏r象搶s愧u蠻m既m名a萄r辭i蹈z壁e功s踐微t軍h姜e吉窗t聽r肝a屯d桑i騎t飾i陳o說n謝a拾l(fā)駕擱s梁e盲i麥s薄m榴i遮c竟送s煙t叛r纏e孤n拐g不t禍h鐵e攜n媽i兼n團g罰蟲t粱e早c蘿h楊n宴o暴l敗o貴g滅y由幼a纖n之d旋能n海e們w愧劇s賊e蹈i網(wǎng)s怪m得i嘉c屆轉(zhuǎn)s調(diào)t藝r釀e首n誤g籃t繩h列e矮n般i山n搜g沿厭t脊e驗c抵h因n杠o薦l半o凍g罩y寺,多菠a研n疊d長區(qū)e規(guī)m盯p終h幟a倆t發(fā)i窯c河a役l奏l(xiāng)砍y窩醉i洗n技t門r販o去d意u農(nóng)c擋e氣s年搖t嶄h向e邁屑n瘦e筑w治芽s膨e滋i伐s孝m棚i摟c好洞s督t堪r池e念n妖g筒t赴h鄉(xiāng)e敞n訊i食n暗g頁飛t概e畏c要h扮n列o桶l(fā)兼o徒g雜y茫,懲喜w潤h享i姥c丈h老睡c熊a匹n扶忍p餅r秩o布v登i禁d廚e識討a返村r躁e餓f杠e銀r志e疊n拳c當(dāng)e絞申f右o虛r籍彼t宰h陳e鍋付f抄u擱t訓(xùn)u西r澇e樂宅a掀p場p森l竄i扶c瞇a曠t竹i焦o歲n揀爽a呢n乎d構(gòu)羞d烏e價v獻e炒l瞇o詞p如m貍e常n嚷t虧齒i建n勻同t飄h鮮e滅抹f圍i完e盡l盒d翠畏o河f社恭c啟o山n鋪s們t蠶r那u優(yōu)c床t喚i支o皂n虧.侍Keywords:reinforcedconcretestructure;seismicstrengtheningtraditionalreinforcementtechnology;newreinforcementtechnology：緒論1.1建筑抗震加固的時代背景和社會意義在過去的年里,世界各地的地震現(xiàn)象此起彼伏。特別是近年,罕遇地震頻頻出現(xiàn)。上世紀(jì)90年代至今,世界各大地震所引發(fā)的震害經(jīng)濟財產(chǎn)損失屢創(chuàng)新高,遠超出了社會的預(yù)期和可承受的范圍。我國地處環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶的交匯部位,地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣,是一個震災(zāi)嚴(yán)重的國家。據(jù)統(tǒng)計資料顯示,中國的陸地地震占全球陸地地震的三分之一,地震及其他自然災(zāi)害的嚴(yán)重性構(gòu)成了中國的基本國情之一。隨著城市化進程的加快,震害對人類的生命財產(chǎn)安全的影響愈演愈烈。如何降低地震對建筑物、構(gòu)筑物及城市生命線工程的損傷,減少震害帶來的經(jīng)濟損失,就變得極其重要,成為人們越來越關(guān)心的問題。工程界開展了諸多工作,除了研發(fā)更為準(zhǔn)確合理的抗震理論、方法、新技術(shù)外,以提高現(xiàn)有建筑物、構(gòu)筑物抗震性能為目標(biāo)的加固改造也是重要的組成部分。當(dāng)前,世界各國建筑抗震設(shè)計規(guī)范大多采用“小震不壞、中震可修、大震不倒”的三水準(zhǔn)設(shè)防準(zhǔn)則。該理論以保障生命安全為基本目標(biāo),在工程實踐中取得了巨大的成功,在發(fā)生地震的情況下有效的保障了使用者的生命安全。但上世紀(jì)年代發(fā)生的幾次大地震,引發(fā)了世界地震工程界對設(shè)防水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟性之間合理關(guān)系的重新認識。一次次慘痛的地震災(zāi)害告訴我們,隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展、人類城鎮(zhèn)化進程的推進和土地人口密度的增加,地震引發(fā)的震害損失呈上升態(tài)勢。甚至于中等強度的地震都會導(dǎo)致遠超社會預(yù)期的巨大經(jīng)濟損失。在現(xiàn)實生活中,社會和建筑物使用者對于建筑物抗震的需求是多層次的,而非單一的目標(biāo),現(xiàn)代以及未來的人類建筑不僅需要能夠在地震中抵御倒塌的危險,還必須控制地震所帶來的經(jīng)濟損失、延續(xù)結(jié)構(gòu)的使用功能。當(dāng)前以保證人的生命安全為目標(biāo)的單一設(shè)防理念己不能完全滿足社會的需求。強化結(jié)構(gòu)的抗震安全目標(biāo)并提高結(jié)構(gòu)的抗震功能要求,已經(jīng)成為工程抗震領(lǐng)域魚待解決的課題。1.1.1建筑抗震加固的時代背景地震災(zāi)害的主要屬性是土木工程災(zāi)害,土木工程是災(zāi)害的主要載體,而土木工程手段又是防災(zāi)減災(zāi)的主要手段。提高建筑物抗震性能是防止并減輕震害損失的核心內(nèi)容。建國至今,我國的建筑設(shè)計思想從抗震不設(shè)防到抗震設(shè)防,建筑抗震設(shè)計規(guī)范的從無到有,歷經(jīng)變遷,深刻地反映了時代的發(fā)展、社會的進步,同時也造成了我國建筑領(lǐng)域各時代建筑類型多樣、條件多變、情況復(fù)雜的局面。在我國的地震區(qū)內(nèi)存在相當(dāng)一部分的建筑物、構(gòu)筑物,其結(jié)構(gòu)抗側(cè)力不足,不能滿足抗震要求。原因大致可歸納為以下幾點：地震區(qū)劃圖的修訂使得抗震設(shè)防烈度有所提高,或原結(jié)構(gòu)設(shè)計時未進行抗震設(shè)計。建國前后甚至更早年代建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu),己接近或超過其服務(wù)基準(zhǔn)期,結(jié)構(gòu)的安全性下降,是否滿足抗震要求,需要進行抗震鑒定。建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工中存在失誤,或在建筑使用基準(zhǔn)期內(nèi)出現(xiàn)使用變更、建筑物加層、附加設(shè)施改變等情況。經(jīng)受過地震的結(jié)構(gòu),需要進行抗震鑒定及加固處理。因此,現(xiàn)在有大量的建筑物迫切的需要抗震鑒定及加固,特別是建造年代久遠的、偏遠落后地區(qū)的中小學(xué)校舍和多層建筑。對現(xiàn)有建筑物進行抗震鑒定并對不滿足設(shè)防要求的建筑采取抗震加固措施,可以顯著提高結(jié)構(gòu)的抗震性能,是減輕地震災(zāi)害的重要途徑。1.1.2建筑抗震加固的社會意義對現(xiàn)有建筑物進行抗震鑒定及加固,是減輕地震災(zāi)害的有效手段,有著巨大的經(jīng)濟效益、社會效益。當(dāng)前我國需要進行抗震加固的建筑,有著基于我國特殊國情的鮮明特征,首當(dāng)其沖的是兩類典型建筑。抗震能力不足且正在使用期限內(nèi)的城市生命線工程、生產(chǎn)生活經(jīng)營密集區(qū)域建筑物、構(gòu)筑物。此類工程維系著城市的正常運行,與社會群眾的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。該類建筑的破壞會直接導(dǎo)致城市各項功能局部或全部喪失,并引發(fā)嚴(yán)重的次生災(zāi)害。從國內(nèi)外歷次的震害資料顯示,該類建筑的破壞波及范圍最廣,影響最深,持續(xù)時間最長,經(jīng)濟損失最嚴(yán)重,同時也嚴(yán)重制約著城市的災(zāi)后重建工作。生命線工程是連接城市生活圈的紐帶,是城市生活群落物質(zhì)、能量交換的大動脈,牽一發(fā)而動全身。提高城市生命線工程的抗震性能,不僅可以將震害引發(fā)的次生災(zāi)害降低到最小,而且可以在最短的時間恢復(fù)城市的各項功能,開展重建,從而在全局上實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益的最優(yōu)化處置。建造年代久遠的古、近現(xiàn)代建筑物。人類歷史源遠流長,文化藝術(shù)世代相傳,而留存至今的古代建筑無一不是文化的活化石,結(jié)構(gòu)類型各異,技藝豐富多變,是凝結(jié)了古人智慧、見證了歷史變遷的無價之寶。近現(xiàn)代中國風(fēng)起云涌,各種文化思想交織碰撞,更是孕育了一大批獨具特色、中西合璧的珍貴作品,在中國的歷史發(fā)展中占據(jù)了風(fēng)格獨特的一席之地。無論是中國古典的建筑珍寶,還是中西結(jié)合的建筑遺存,都歷經(jīng)風(fēng)雨,代表著那個年代的技術(shù)和文化,有著其不可磨滅的歷史價值,是人類文化遺產(chǎn)的重要組成部分。現(xiàn)有的古、近現(xiàn)代建筑,結(jié)構(gòu)類型各異,歷盡風(fēng)雨,結(jié)構(gòu)嚴(yán)重老化,功能喪失,遠超自身的設(shè)計使用年限,加強抗震性能、加固修復(fù)刻不容緩。古、近現(xiàn)代建筑的抗震鑒定、評價、加固與修復(fù)保護不僅關(guān)系到人類社會物質(zhì)文明的發(fā)展,而且與人類文化遺產(chǎn)的延續(xù)息息相關(guān)。對現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)進行合理的抗震加固意義重大。1976年唐山大地震得出的最重要的教訓(xùn)之一就是震前建筑物加固與否將導(dǎo)致完全不同的后果。在天津地區(qū),海城地震后進行加固的二萬多間民房,在唐山地震過程中無一倒塌,而附近未加固的相同類型民房有的嚴(yán)重破壞,甚至倒塌。又如天津發(fā)電設(shè)備廠,所有64幢主要建筑單層工業(yè)廠房,在海城地震后進行了加固,消耗鋼材約40噸,這些建筑物在唐山地震的襲擊下,無一嚴(yán)重破壞或落架、倒塌,主震后僅72小時即恢復(fù)了正常生產(chǎn)。相反的,僅一路之隔的天津重機廠,因震前未加固,許多類似建筑在唐山地震過程中嚴(yán)重損壞,被迫停產(chǎn)半年以上,損壞建筑物的修理與加固消耗了700噸以上的鋼材,約為發(fā)電設(shè)備廠加固用鋼量的17.5倍。以上兩個實際例子充分證明了對那些抗震能力不足的現(xiàn)有建筑物進行抗震加固是一項具有重要意義的工作?！?】美國專家麥克羅斯基說“在地震中殺死人們的不是地震的震級,而是貧窮和不堅固的建筑物?！眹鴥?nèi)外無數(shù)地震災(zāi)害的研究和實踐均表明,加強建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行必要的抗震加固是減輕震害財產(chǎn)損失,降低震害人員傷亡的重要手段1.2抗震加固技術(shù)的發(fā)展概況抗震加固需要投入大量的人力、物力和資金支持,如何在有限資源的條件下達到最佳的加固效果,即實現(xiàn)預(yù)期的抗震設(shè)防目標(biāo),就要求工程師根據(jù)工程實際,對抗震加固設(shè)計進行優(yōu)化,改進抗震加固技術(shù)方法,選取合適的抗震加固方案,綜合考慮安全、合理、經(jīng)濟的多項因素,盡可能減少工程量,降低投資。建筑抗震加固事業(yè)發(fā)展中,我國投入了大量的人力、物力,進行了大量的實驗研究,取得了較為系統(tǒng)的成果,并積累了豐富的工程實踐。僅1977年到1989年底,國家、地方、部門和企業(yè)共加固2.9億多平方米的建筑,用于抗震的經(jīng)費共33.5億元。針對不同類型建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固,我國形成了較為系統(tǒng)和完備的技術(shù)方案【2】,見表1.1。從抗震加固的思路出發(fā),抗震加固的方法主要可以分為減小地震作用和提高結(jié)構(gòu)抗震能力兩大類別,進而衍生出了眾多相關(guān)的技術(shù)方法。表1.1結(jié)構(gòu)抗震加固方法一覽表Table1.1Seismicstrengtheningmethodsforstructures結(jié)構(gòu)類型抗震特點抗震加固方法砌體結(jié)構(gòu)1：抗震墻抗震能力不足提高承重墻體抗震性能：外包鋼筋混凝土面層鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層2：砌體變形性能不足增設(shè)墻體：（1）增設(shè)抗震墻降低抗震能力薄弱構(gòu)件所承受的地震作用3：房屋整體性不好提高結(jié)構(gòu)抗震整體性：增設(shè)圈梁和構(gòu)造柱拉結(jié)鋼筋壓力灌漿框架結(jié)構(gòu)1：框架柱，梁抗震承載力不足提高柱，梁抗震性能外部加設(shè)鋼筋混凝土面層黏鋼加固外包型鋼碳纖維加固框架柱，梁抗震變形能力不足增設(shè)墻體（1）增加結(jié)構(gòu)抗震墻數(shù)量，減少抗震性能較差的梁，柱承受的地震作用1.2.1減小地震作用的技術(shù)地震作用和結(jié)構(gòu)反應(yīng)成正比例關(guān)系。降低地震作用,即減小了結(jié)構(gòu)的反應(yīng),也就保證了結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時的安全,提高了結(jié)構(gòu)的抗震安全度,變相的對結(jié)構(gòu)進行了加固處理。結(jié)合工程實際,減小地震作用的加固方法可分為增大結(jié)構(gòu)周期隔震加固、加大結(jié)構(gòu)阻尼消能減震加固和降低低階振型被動控制減震加固。（1）隔震加固法結(jié)構(gòu)剛度和地震作用成正比。當(dāng)結(jié)構(gòu)周期變大時,剛度隨之減小,進而降低了地震作用。目前工程實踐中,以增大周期為目的的加固技術(shù)方法多為隔震技術(shù),其中最有代表性的就是鉛芯橡膠隔震。該方法充分利用了橡膠、鉛芯兩種材料阻尼值相對較高、水平變形比較大,且能大量吸收并散耗地震動能量的特點,將鉛芯橡膠隔震布置在地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間,使二者完全脫開。地震中,隔震墊產(chǎn)生較大的水平變形,吸收并消耗大量的能量,增加上部結(jié)構(gòu)的周期,使得上部結(jié)構(gòu)的地面水平加速度大幅降低,實現(xiàn)減小上部結(jié)構(gòu)地震力的目的。消能減震加固方法在工程抗震原理中,結(jié)構(gòu)阻尼與地震作用為反比關(guān)系。在工程實踐中,增加結(jié)構(gòu)阻尼主要通過在結(jié)構(gòu)變形較大的部位設(shè)置阻尼器的消能減震方法來實現(xiàn)。利用阻尼器來控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的預(yù)期變形,通過降低建筑結(jié)構(gòu)在水平、豎直兩個方向的地震作用,確保建筑物在罕遇地震作用下不出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞。結(jié)構(gòu)被動控制下的減震加固方法該方法的原理是通過在建筑結(jié)構(gòu)的頂部加設(shè)阻尼器,也稱為調(diào)諧質(zhì)量,減小結(jié)構(gòu)在地震作用下的頂層最大位移或降低結(jié)構(gòu)降低低階振型的地震能量。該技術(shù)方法在對現(xiàn)役結(jié)構(gòu)加層改造等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景?？梢栽诓粚ο虏拷Y(jié)構(gòu)加固的情況下,直接加層,新建部分采用隔震橡膠支座同原結(jié)構(gòu)連接,進而減小原有結(jié)構(gòu)的地震作用,達到抗震加固的效果。在新建的高層或超限高層建筑物頂部設(shè)置大噸位的風(fēng)阻尼器,可以有效減緩建筑物的晃幅,也能夠吸收地震作用對結(jié)構(gòu)頂部的沖擊,顯著的改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。1.2.2提高結(jié)構(gòu)抗震能力的方法（1）加強自身整體法該技術(shù)方法適用于對一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身承載力和抗震性能進行的提高,多見于對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件震后裂縫的修復(fù)或施工缺陷的修補。提高結(jié)構(gòu)自身整體性的加固方法一般不單獨使用,同其他加固方法一同使用?；谠摲椒ǖ某Ｒ娂庸淌侄我姳?.2。表1.2提高結(jié)構(gòu)自身整體性加固方法一覽表Table1.2Methodstoimprovetheintegrityofthestructure分類適用范圍壓力灌注樹脂漿鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的加固鐵把鋸加固砌塊墻體裂縫的加固壓力灌注水泥砂漿混凝土構(gòu)件，砌塊墻體裂縫的加固砌筑砂漿強度低于M1的砌塊墻體的承載力加固（2）外包加固法該方法是一種通過在建筑結(jié)構(gòu)外圍設(shè)置加強層,來提高構(gòu)建抗震能力、變形性能和整體性的常見方法,能夠大幅提高結(jié)構(gòu)的抗震能力,一般做法見表1.3【2】。表1.3外包加固技術(shù)措施一覽表Table1.3Technicalmeasuresforoutsourcingreinforcement分類實現(xiàn)方法及加固原理優(yōu)點局限適用范圍外包鋼筋混凝土面層加固支模板現(xiàn)澆或噴射混凝土，在構(gòu)件外部增設(shè)鋼混面層，增設(shè)鋼筋，增大構(gòu)件界面顯著提高構(gòu)件承載力，延性和剛度，效果可靠，易控制工程質(zhì)量，耐久施工周期長，限制結(jié)構(gòu)正常使用，濕作業(yè)，現(xiàn)場環(huán)境不好范圍較廣泛鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固鋪設(shè)鋼筋，將鋼筋網(wǎng)與原構(gòu)件固定，分層抹灰，養(yǎng)護能提高構(gòu)件整體性，施工簡單，效果好，耐久增設(shè)配筋量較少，加固面層厚度有限制加固磚柱，磚墻等鋼構(gòu)套加固在構(gòu)件外圍包以型鋼加固，根據(jù)使用粘結(jié)劑與否分為干法和濕法兩種施工方便，能有效提高構(gòu)建抗震性能需注意對鋼構(gòu)套表面涂刷防銹漆，或用水泥砂漿面層保護適用于加固鋼筋混凝土梁柱，以及磚柱，磚煙囪等粘鋼加固采用粘結(jié)劑粘結(jié)鋼板與原構(gòu)件，提高構(gòu)件承載力，抗裂性和延性施工方便，快捷，施工場地環(huán)境條件好，對使用影響小需對鋼板進行保護，環(huán)境溫度不能大于60℃承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)建碳纖維加固采用樹脂類高性能復(fù)合材料將碳纖維片材黏貼于構(gòu)件表面，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和強度碳纖維彈模和強度高，質(zhì)量輕，體積小，耐久性和耐腐蝕性好，便于施工費用較高，使用環(huán)境不能大于60℃混凝土構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)（3）外加構(gòu)件法通過在原建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部增設(shè)構(gòu)件,加強結(jié)構(gòu)抗震承載力、變形能力和整體性的方法稱為增設(shè)構(gòu)件法。該方法可以對建筑物中承載力和變形能力不足的構(gòu)件進行加強,但使用該方法進行構(gòu)件的加固設(shè)計時,需重點關(guān)注新增加的構(gòu)件對加固后結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。常用的技術(shù)方案有增設(shè)構(gòu)造柱圈梁加固、增設(shè)墻體加固、增設(shè)柱子加固、增設(shè)拉桿加固、增設(shè)支托加固、增設(shè)支撐加固和增設(shè)門窗加固等,具體使用范圍見表1.4。表1.4增設(shè)構(gòu)件加固技術(shù)措施一覽表增強連接加固法構(gòu)件的可靠性連接是結(jié)構(gòu)抗震性能的重要指標(biāo),可以有效降低地震中結(jié)構(gòu)倒塌的風(fēng)險。在原結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力滿足,但構(gòu)件連接較差的情況下,必須進行增強連接的處理。常見的方法有：a：鋼夾套加固鋼夾套加固適用于隔墻與頂板、梁的加固連接。使用鋼夾套連接墻體和梁板,可有效防止磚墻的倒塌。b：拉結(jié)鋼筋加固該方法適用于對磚混結(jié)構(gòu)中硅梁柱與磚墻無有效連接的進行加固的情況。新增設(shè)的拉結(jié)鋼筋一端彎曲后錨入磚墻的灰縫,另一端錨固到梁柱斜孔或與梁柱通過膨脹螺栓進行焊接。c:壓漿錨桿加固該技術(shù)措施適用于改善磚混結(jié)構(gòu)中縱橫墻連接較差的情況。加設(shè)長錨桿,一端嵌入內(nèi)橫墻,一端與外縱墻或外加柱相嵌固。替換構(gòu)件加固法當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)中存在部分因為強度低、延性差而不滿足規(guī)范抗震要求的構(gòu)件時，可采用強度高、延性好的新構(gòu)件對原有構(gòu)件進行替換加固。常見的構(gòu)件替換有：a:鋼筋混凝土替換砌塊b:鋼結(jié)構(gòu)替換木結(jié)構(gòu)：基于性能的抗震設(shè)計理論及方法2.1我國《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范》的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)我國現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范》明確規(guī)定了我國建筑抗震設(shè)計的“三水準(zhǔn)”和“兩階段”原則。其中“三水準(zhǔn)”是指：第一水準(zhǔn)（小震不壞）：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,一般不受損壞或不需修理即可繼續(xù)使用。第二水準(zhǔn)（中震可修）：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,可能損壞,但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。第三水準(zhǔn)（大震不倒）當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時,不致倒塌或危及生命的嚴(yán)重破壞?？拐鹪O(shè)計的“兩階段”是指：第一階段抗震承載力驗算和相應(yīng)的構(gòu)造措施,以滿足第一水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)。第二階段防倒塌的彈塑性變形驗算和提高變形能力的構(gòu)造措施?，F(xiàn)行的“三水準(zhǔn),兩階段”的建筑抗震設(shè)計方法,主要包涵了兩方面的問題。（1）基于地震重現(xiàn)周期、基本烈度和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的大、中、小震的概念我國地震烈度的概率分布符合極值三型,設(shè)計基準(zhǔn)期一般為50年時。50年內(nèi)超越概率為63.2%的眾值烈度為第一水準(zhǔn)烈度,即多遇地震水平（小震）,地震重現(xiàn)周期為50年；50年內(nèi)超越概率為10%的地震影響為第二水準(zhǔn)烈度,與國家現(xiàn)行地震區(qū)劃圖的基本烈度（中震）大致相當(dāng),地震重現(xiàn)周期為475年；50年內(nèi)超越概率為2~3%的地震影響為第三水準(zhǔn),即罕遇地震大震,地震重現(xiàn)周期為2475~1641年。（2）對應(yīng)與地震烈度的性能目標(biāo)小震不壞,即一般意義上的抗震計算范疇,以多遇地震烈度作用下結(jié)構(gòu)保持彈性為判定依據(jù)。在設(shè)計中,通過基于小震的彈性分析、可靠度計算和構(gòu)造措施共同保證。中震可修,要求結(jié)構(gòu)在遭受基本烈度的地震的情況下,依然具有修復(fù)的余地。設(shè)計中主要用包含保證構(gòu)件、節(jié)點言行的構(gòu)造措施加以實現(xiàn),即通常意義上的強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點強錨固。大震不倒,除正常的抗震承載力計算外,需要補充罕遇地震下的結(jié)構(gòu)驗算。以計算機模擬罕遇地震下的靜力、擬靜力、動力彈塑性分析為基礎(chǔ),通過保證結(jié)構(gòu)的延性來實現(xiàn)性能目標(biāo)。2.2基于性能的抗震設(shè)計理論地震中,結(jié)構(gòu)基本上都經(jīng)歷了相當(dāng)大的非彈性變形,并由此引發(fā)了許多嚴(yán)重的地震災(zāi)害,造成巨大的經(jīng)濟損失。當(dāng)前世界各國的抗震設(shè)計理論基本上多采取二級或三級設(shè)計思想,該思想以保障生命安全為基本目標(biāo),可以在地震中基本保證建筑物使用者的生命安全,卻無法有效控制結(jié)構(gòu)在罕遇地震、甚至是中小震作用下的直接、間接經(jīng)濟損失。隨著城鎮(zhèn)化、樓宇智能化進程的發(fā)展,地震災(zāi)害造成的損失和破壞遠遠超出建筑設(shè)計人員的設(shè)計預(yù)期,更超過了社會和業(yè)主所能承受的范圍。1989年及2001年版本的建筑抗震設(shè)計規(guī)范基本上均采用保證人類生命安全為目標(biāo)的一級設(shè)計理論,通過基于強度或承載力的抗震設(shè)計方法來實現(xiàn)這一目的,在當(dāng)時的歷史背景下具有相當(dāng)?shù)暮侠硇约艾F(xiàn)實意義,同時在實踐中取得了顯著的抗震效果。但該設(shè)計方法在抗震設(shè)防理念等方面都略有不足,需要在滿足社會適應(yīng)性的前提下進行研究和發(fā)展?，F(xiàn)代社會,建筑物使用者對于結(jié)構(gòu)的抗震安全性能具有多層次的需求,區(qū)別于傳統(tǒng)建筑,現(xiàn)在及未來的建筑不僅需要滿足安全、不倒塌的要求,還必須將地震對社會造成的經(jīng)濟損失控制在合理范圍,并且保證建筑結(jié)構(gòu)震后的使用功能延續(xù)等一系列問題。改進現(xiàn)行的抗震設(shè)防理論,使結(jié)構(gòu)能在地震中符合人們的預(yù)期目標(biāo),成為了世界工程界面臨的重要研究課題。而這樣的時代背景,就成為了基于性能的抗震設(shè)計思想誕生的土壤。2.2.1基于性能設(shè)計理論的概念1963年,挪威奧斯陸的NKB（NordiskaKomittenforByggbestammelser）對北歐5國現(xiàn)有建筑法規(guī)進行統(tǒng)一化,取名基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設(shè)計理論的4級框架;國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）分別于1980年、1984年頒布了基于結(jié)構(gòu)性能建筑法規(guī)的初步使用標(biāo)準(zhǔn)；英國（Heseltine1991）、新西蘭（BIA1995）和澳大利亞（ABCB1996）都對本國建筑法規(guī)進行了基于性能設(shè)計方法的修訂；聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會以NKB框架體系為基礎(chǔ),出臺了建筑條例法規(guī)（ECE1996）；1998年,日本也進行了相應(yīng)的建筑法規(guī)修改。20世紀(jì)九十年代初期,美國加利福尼亞大學(xué)大學(xué)伯克利分校（UniversityofCalifornia,Berkeley）的J.Rmoehie教授首先提出了基于性能/位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念（Performance-BasedSeismicDesign,PBSD）,并最先應(yīng)用于橋梁的設(shè)計。Rmoehie教授提出的基于性能的抗震設(shè)計理論的核心思想是保證結(jié)構(gòu)在彈塑性變形階段的變形能力能夠滿足的預(yù)定地震作用下的變形要求,在整體上控制結(jié)構(gòu)的層最大位移和層間位移水準(zhǔn)?；谛阅芪灰频慕ㄖ拐鹪O(shè)計方法,用量化的位移設(shè)計指標(biāo)主動控制建筑物的抗震性能,與以往強調(diào)力的概念的抗震設(shè)計方法相比較,前進了一大步,深刻的影響了美國、日本和歐洲的土木工程界。基于性能的抗震設(shè)計被認為是未來建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（PBSD）的主要防治方向,成為21世紀(jì)世界抗震設(shè)計規(guī)范的大潮流。基于性能的抗震設(shè)計是指根據(jù)結(jié)構(gòu)自身的重要性和用途確定其性能目標(biāo),根據(jù)不同的性能目標(biāo)提出不同的抗震設(shè)防水準(zhǔn),使設(shè)計的結(jié)構(gòu)在使用期間和未來地震中具備預(yù)期的功能以滿足不同的性能目標(biāo)要求?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計并不是全新的概念,我國現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》實質(zhì)上就屬于強度承載力十延性的設(shè)計方法?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計理論是建筑結(jié)構(gòu)“多級抗震設(shè)防”思想的具體細化,通過對結(jié)構(gòu)抗震的性態(tài)設(shè)計,以期能夠有效控制建筑物在不同地震設(shè)防水準(zhǔn)下的破壞狀態(tài),實現(xiàn)預(yù)期的結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)。從而使建筑結(jié)構(gòu)在整個生命周期內(nèi),在遭受地震作用后,總體費用達到最小,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)使用基準(zhǔn)期內(nèi)的總體費效最優(yōu)【3】。2.2.2基于性能的設(shè)計理論在建筑加固設(shè)計中的應(yīng)用基于性能的抗震設(shè)計思想發(fā)展了當(dāng)前使用的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論和方法,但卻不排斥當(dāng)前的抗震設(shè)計方法。基于性能的抗震加固設(shè)計,同樣是對當(dāng)前加固思想的發(fā)展,與現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計方法并不矛盾。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計的基礎(chǔ)上,更加注重對結(jié)構(gòu)非線性靜力分析和位移性狀的強調(diào)。與目前的抗震加固設(shè)計理論相比,基于性能的抗震加固設(shè)計方法具有如下特點【4】多層級設(shè)防眾多研究文獻表明,基于性能的結(jié)構(gòu)抗震和加固設(shè)計理論較多的采用多層級設(shè)計的方法和理念,將地震設(shè)防等級按能量和重現(xiàn)期等因素劃分為大震、中震和小震。該多層級的地震等級劃分,與現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范和現(xiàn)行設(shè)計方法相似,又略有不同,即基于性能理論的結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計的性能目標(biāo)由人身安全和財產(chǎn)損失兩部分組成。（1）全面性分析建筑物的抗震性能需要綜合考慮結(jié)構(gòu)實際受力情況、業(yè)主使用需求和投資能力等多種因素,選擇切實可行的抗震設(shè)防目標(biāo)。按預(yù)先設(shè)定的抗震加固性能目標(biāo)進行設(shè)計,而非單純的抗震驗算,全面分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及內(nèi)部設(shè)施的破壞影響,優(yōu)化抗震加固設(shè)計方案,,達到費效最低的目標(biāo)。（2）靈活性選擇基于結(jié)構(gòu)性能的抗震加固設(shè)計理論對地震作用、層間位移等重要參數(shù)設(shè)定了最低的容許值,同時又可以給予設(shè)計人員更多的靈活性,進行符合業(yè)主要求、滿足規(guī)范且具有設(shè)計師風(fēng)格的“個性化”設(shè)計,在實現(xiàn)業(yè)主需求的抗震性能目標(biāo)和設(shè)計方法以及相應(yīng)的構(gòu)造措施的同時,有利于新材料、新技術(shù)的推廣應(yīng)用。：結(jié)構(gòu)抗震加固3.1結(jié)構(gòu)抗震加固程序首先,應(yīng)根據(jù)原設(shè)計圖紙、工程現(xiàn)狀和當(dāng)前載荷要求,按一《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對己有建筑進行抗震鑒定,查清現(xiàn)有建筑不滿足現(xiàn)行規(guī)范的方面。一般而言,對現(xiàn)有房屋的鑒定主要基于兩方面一是,整體結(jié)構(gòu)是否滿足抗震要求。主要指整個建筑的設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)總體方案是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。二是,單個構(gòu)件能否滿足抗震要求。單個構(gòu)件的檢測可利用超聲儀、回彈儀、裂縫顯微鏡、原位軸壓儀、萬向取芯機、點荷儀、拔出儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等儀器檢測建筑構(gòu)件強度、缺陷評定建筑物性能。依據(jù)鑒定結(jié)果制定合理的加固方案。同時,應(yīng)保證其滿足現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求。并以提高建筑的綜合抗震能力,作為衡量抗震加固的標(biāo)志。其次,對已確定的加固方案,做進一步的細化,繪制施工圖紙,并對施工工藝、施工方法、施工用料、施工注意事項等提出具體的要求。盡量避免損傷原構(gòu)件,以防止加固過程中對原有結(jié)構(gòu)造成新的破壞。3.2傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)傳統(tǒng)抗震加固是指通過增強結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的承載力和延性來抵御地震作用，利用構(gòu)件的變形來耗散地震能量，以達到抗震加固的目的。目前常用的幾種傳統(tǒng)抗震加固方法主要包括:增大截面、置換混凝土、外包鋼、黏鋼、粘貼纖維、改變結(jié)構(gòu)受力體系等加固方法。3.2.1增大界面加固法這是一種用與原結(jié)構(gòu)相同的材料增大構(gòu)件截面面積從而提高構(gòu)件性能的加固方法,如通過外包混凝土或增設(shè)混凝土面層加固混凝土梁、板、柱的方法。這種方法不僅可提高構(gòu)件的承載能力,還可增大構(gòu)件剛度,改變結(jié)構(gòu)的動力特性,使結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的適用性能在某種程度上得到改善。在我國,增大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法,優(yōu)點是工藝簡單,適用面廣,可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護期較長,對生產(chǎn)和生活有一定影響,截面增大對結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定影響。增大截面法的加固效果與原結(jié)構(gòu)在加固時的應(yīng)力水平、結(jié)合面構(gòu)造處理、施工工藝、材料性能以及加固時是否卸荷等因素直接相關(guān)【5~7】3.2.2置換混凝土加固法置換混凝土加固法，是將原混凝土構(gòu)件中的破損部分鑿除至密實部位，用強度略高的新混凝土澆灌置換，使新舊兩部分黏合成一體共同工作，提高構(gòu)件的安全性能。該方法適用于承重構(gòu)件受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴(yán)重缺陷的局部加固。對構(gòu)件進行局部加固，加固后能恢復(fù)原貌，不改變使用空間，但剔除混凝土的工作量大，施工濕作業(yè)時間長。3.2.3外包鋼加固法外包鋼加固法是以型鋼一般為角鋼外包于構(gòu)件四角或兩角的加固方法。在我國,外包鋼加固法也是一種使用面較廣的傳統(tǒng)加固方法,優(yōu)點是施工簡便,現(xiàn)場工作量較小,受力較為可靠。適用于使用上不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,卻又要求大幅度地提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固或砌體結(jié)構(gòu)加固。外包鋼加固分濕式和干式兩種情況。①濕式外包鋼加固即在外包鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)材料,確保結(jié)合面能有效傳遞剪力,使外包鋼與被加固構(gòu)件形成整體并共同變形的一種加固方法。其加固后整體性效果較好,但濕作業(yè)工作量較大。②干式外包鋼加固即外包鋼與被加固構(gòu)件之間無任何連接或雖填塞如水泥砂漿之類材料,但并不能確保結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞,其加固后整體性差,基本上是各自獨立工作,但可提高構(gòu)件的延性,且施工簡單方便。外包鋼加固可以大幅度提高構(gòu)件的抗壓和抗彎性能,主要用于軸心受壓和小偏心受壓構(gòu)件的加固,也可用于受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的加固,但宜采用濕式外包鋼加固側(cè)【8~9】。3.2.4黏鋼加固法外部粘鋼加固法是一種用膠粘劑把鋼板粘貼在構(gòu)件外部進行加固的方法。常用的膠粘劑以環(huán)氧樹脂為主配成。這種加固方法的優(yōu)點是施工工期短,施工時可以不動火,加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形和使用空間,卻能大大提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和正常使用階段的性能。采用外部粘鋼加固時,通常是將鋼板粘于梁底受拉區(qū),以提高梁的承載力。當(dāng)在梁側(cè)粘貼鋼板時,還可提高梁的斜截面承載力。這種方法常被角來加固承受靜力作用下的混凝土或型鋼受彎、受拉構(gòu)件。但是,它要求環(huán)境溫度不高于60℃,相對濕度不大于70%,并要求無化學(xué)腐蝕。粘貼鋼板對施工工藝要求較高,一般應(yīng)由專業(yè)隊伍施工。3.2.5黏貼纖維增強復(fù)合材料（FRP）加固法纖維增強復(fù)合材料由連續(xù)纖維和樹脂基體復(fù)合而成。常用纖維種類包括碳纖維、玻璃纖維和芳倫纖維三種,常用樹脂有環(huán)氧樹脂、聚醋樹脂和乙烯醋樹脂。根據(jù)纖維種類的不同可將FRP材料分為為三類：玻璃纖維增強復(fù)合材料GFRP（GlassFiberReinforcedPloymer）,芳綸纖維增強復(fù)合材料AFRP（AramidFiberReinforcedPloymer）。碳纖維增強復(fù)合材料CFRP（CarbonFiberReinforcedPloymer）。這三類纖維增強復(fù)合材料中,碳纖維增強復(fù)合材料的性能優(yōu)于玻璃纖維增強復(fù)合材料,但玻璃纖維增強復(fù)合材料價格較便宜,表3.1對幾種纖維增強復(fù)合材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的性能進行了定性的比較：表3.1粘貼纖維增強復(fù)合材料加固是用專用粘結(jié)材料將纖維增強復(fù)合材料片材粘貼于構(gòu)件表面,使纖維增強復(fù)合材料片材承受拉應(yīng)力,并與混凝土變形協(xié)調(diào),共同受力,其加固原理與粘鋼法的基本原理相同,但它具有更突出的優(yōu)點：①高強高效。纖維增強復(fù)合材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能,其抗拉強度一般至少是鋼材的兩倍,甚至可高達倍,而其重量僅為鋼材的,在對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固時,可利用其高強度、高模量的特點來提高結(jié)構(gòu)的承載力和延性,達到高效加固的目的。②耐腐蝕性能和耐久性。纖維增強復(fù)合材料本身的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。③不增加構(gòu)件的自重和體積。纖維增強復(fù)合材料質(zhì)量輕,厚度薄,粘貼后重量不到歲'包括粘貼劑重量,粘貼一層的厚度僅左右,幾乎不增加結(jié)構(gòu)的自重和尺寸。④適用面廣。纖維增強復(fù)合材料是柔性材料,而且可以任意剪裁,能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)形狀的變化,與結(jié)構(gòu)構(gòu)件緊密結(jié)合,在加固不規(guī)則構(gòu)件和表面不平整的構(gòu)件時,具有明顯優(yōu)勢【9~14】3.2.6改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法改變受力體系加固法是通過增設(shè)支點柱或托架或采用托梁拔柱的方法以改變結(jié)構(gòu)的受力體系計算簡圖的加固方法。此方法又可以分為三種方法。①增設(shè)構(gòu)件加固法增設(shè)構(gòu)件就是在原有受力構(gòu)件之間增加新的構(gòu)件,以減少原有構(gòu)件的受荷面積,減少荷載效應(yīng),達到結(jié)構(gòu)加固的目的。如在兩根梁之間增加一道新梁、在兩根柱之間增加一根新柱等。該方法實施時對原有結(jié)構(gòu)破壞較小,施工易于操作,但由于增加了新構(gòu)件,對原有建筑的建筑功能可能會有影響,一般適合于生產(chǎn)廠房或增加構(gòu)件后不影響使用要求的民用建筑梁、柱等的加固。②增設(shè)支點加固法增設(shè)支點法就是以減少結(jié)構(gòu)的計算跨度長度和變形,提高其承載力的加固方法,如在梁、板等受彎構(gòu)件上增設(shè)支點,在柱、屋架之間增設(shè)支撐構(gòu)件等。按照支承結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)可分為剛性支點加固法和彈性支點加固法。剛性支點法是通過支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其他承重結(jié)構(gòu)的一種加固方法,其新增支點的變形相對被加固構(gòu)件而言非常小,可以近似為不動支點。彈性支點法是以支承結(jié)構(gòu)的受彎或析架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法,其新增支點的變形較大,不能忽略。由于增設(shè)支點使原構(gòu)件的計算跨度大幅減小正常情況可減小一半,因此可大幅度提高被加固構(gòu)件的承載力,減小撓度,縮小裂縫寬度等當(dāng)對增設(shè)的支點施加預(yù)應(yīng)力時效果更佳。該方法多用于大跨度結(jié)構(gòu)的加固。③托梁拔柱加固法該法是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下拆除、更換或接長柱子的一種加固方法。按其施工方法的不同可分為有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱及雙托梁反牛腿托梁拔柱等方法。一般適用于使用功能改變、增大空間的廠房改造或公共建筑改造的結(jié)構(gòu)加固{38}3.3新型抗震加固技術(shù)【抗震加固技術(shù)綜述】由于傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)的安全性難以保障、實用性受到限制及結(jié)構(gòu)本身不具有自我調(diào)節(jié)能力，使新型抗震加固技術(shù)得到迅速發(fā)展。其主要包括:減震加固、隔震加固。3.3.1減震加固技術(shù)消能減震加固是在結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件中設(shè)置消能裝置，利用裝置的消能構(gòu)件在兩端產(chǎn)生相對速度或相對位移而導(dǎo)致滯回變形或摩擦來耗散地震作用輸入結(jié)構(gòu)中的能量，減少主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，達到抗震的目的。消能減震加固技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一種合理、高效、安全、經(jīng)濟的工程抗震加固方法。其常見的消能裝置【15】:摩擦型阻尼器、金屬阻尼器、黏彈性阻尼器和黏滯性阻尼器等。Zhouetal【16】等人開發(fā)研究不少類型的金屬阻尼器，包括屈曲約束支撐耗能器。采用阻尼器【17】進行加固，由于消能減震體系中的消能裝置，當(dāng)構(gòu)件或節(jié)點發(fā)生相對位移時，耗能器產(chǎn)生較大的阻尼，吸收并耗散較大的地震能量，從而能有效降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。相對于傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)“硬碰硬”的設(shè)計思路，該技術(shù)更注重“以柔克剛”，可降低結(jié)構(gòu)對梁、板、柱的抗震要求，并可解決梁柱節(jié)點難以解決的加固問題。具有安裝簡單、工期短及加固效果可靠，對建筑物使用影響較小，并且裝置可以更換等優(yōu)點。在重要建筑物抗震加固中應(yīng)用較多。如圖6所示。國內(nèi)外已有很多工程運用消能減震加固技術(shù)來提高建筑物的抗震性能。采用防屈曲約束支撐（BRB）方法【18~19】對框架結(jié)構(gòu)進行抗震加固，結(jié)果表明:BRB耗能減震性能良好，能有效降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，從而達到減震加固的目的。Weng【20】等分析了對抗震設(shè)防提高一度的學(xué)校建筑進行加固的難點，并探討了應(yīng)用消能減震對此類建筑進行加固的可行性。高鵬【21】等采用屈曲約束耗能支撐對某平面嚴(yán)重不規(guī)則的教學(xué)樓進行抗震加固設(shè)計，通過反應(yīng)譜和非線性時程分析方法，比較加固前后教學(xué)樓相關(guān)信息。結(jié)果顯示，小震作用下耗能支撐能調(diào)節(jié)原結(jié)構(gòu)抗扭和抗側(cè)剛度，大震作用下耗能支撐能有效耗散地震能量，抗震效果顯著。李忠煌【22】等采用黏滯阻尼器消能減震對某公共建筑薄弱樓層進行加固，設(shè)計模型試驗。并對模型的位移和自振頻率衰減清況進行對比研究。試驗表明:在薄弱層增設(shè)黏滯阻尼器能有效地降低該結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)、延緩結(jié)構(gòu)破壞。羅鵬【23】等用消能減震技術(shù)對宿遷巡防大隊辦公樓抗震加固。根據(jù)該建筑的使用功能及阻尼器的布置原理，進行多次優(yōu)化計算，確定在1～12層共布置50套黏滯阻尼器。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)明顯降低，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。Wada【24】等采用搖擺墻與鋼阻尼器聯(lián)合技術(shù)對東京工業(yè)大學(xué)津田校區(qū)C3樓結(jié)構(gòu)進行抗震加固。計算分析表明，該校區(qū)加固后，有效地降低了結(jié)構(gòu)在不同地震作用下的平均地震響應(yīng)。陳曉強【25】闡述了采用屈曲約束支撐及黏滯阻尼器聯(lián)合消能減震的抗震加固技術(shù)的可行性，并結(jié)合一既有綜合樓的抗震加固設(shè)計，結(jié)果表明:該方法是有效可行的。高春榮【26】等針對高烈度區(qū)學(xué)校建筑的梁柱截面尺寸過大、超筋嚴(yán)重等提出采用防屈曲耗能支撐和剪切型軟鋼阻尼器組合方案與傳統(tǒng)方案進行對比，結(jié)構(gòu)表明:消能減震加固方案既不影響建筑使用功能，又能較大提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，較傳統(tǒng)方案節(jié)約成本。3.3.2隔震加固技術(shù)國內(nèi)外隔震技術(shù)從最初的基礎(chǔ)隔震加固思想開始對其進行大量的試驗研究，到推廣應(yīng)用階段，最后達到了成熟階段。我國對隔震加固技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚。直至20世紀(jì)80年代，隔震技術(shù)的研究才逐漸在我國得到重視，且研究的重點放在了以砌體結(jié)構(gòu)為主的隔震結(jié)構(gòu)上。近年來，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用逐漸增加。隔震加固技術(shù)是在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間或在上部結(jié)構(gòu)樓層之間設(shè)置隔震層，建筑物將包括下部結(jié)構(gòu)、隔震層、上部結(jié)構(gòu)三部分，利用隔震裝置延長結(jié)構(gòu)的自振周期，并增加結(jié)構(gòu)的阻尼使建筑物的加速度反應(yīng)減小，讓結(jié)構(gòu)的變形能量主要有隔震裝置來承擔(dān)，而并非結(jié)構(gòu)自身的相對變形來承擔(dān)，因此在地震過程中傳輸?shù)缴喜拷Y(jié)構(gòu)的能量很小，從而達到隔離地震、降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。從隔震支座安放的位置不同，可將隔震技術(shù)分為基礎(chǔ)隔震和層間隔震。隔震支座的種類包括:疊層橡膠支座、摩擦滑移支座、滾軸支座等。與傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)相比，該技術(shù)所帶來的好處是值得重視的【27】:(1)能大幅度降低地震作用對結(jié)構(gòu)的破壞，隔震效果顯著，安全可靠;(2)適用于不同烈度及不同抗震要求的建筑物，在建筑造型方面打破傳統(tǒng)抗震加固對結(jié)構(gòu)設(shè)計的局限性;(3)既能保護結(jié)構(gòu)自身，又能保護建筑室內(nèi)的各種設(shè)備、儀器等;(4)隔震支座在地震后依然完好，可以繼續(xù)承受新的震動;(5)具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。如圖7所示。隔震技術(shù)在國內(nèi)外工程中被廣泛應(yīng)用。在美國、日本【28】，采用摩擦擺隔震的建筑物己達數(shù)百座，具有很好的發(fā)展前景。華盛頓州應(yīng)急指揮中心和西雅圖海鷹美式足球場采用摩擦擺隔震經(jīng)受了地震的考驗，在遭遇尼斯夸利地震后結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生破壞，證明摩擦擺隔震支座有良好的隔震性能。在Avellino(意大利)【29】的某一醫(yī)院大樓改造中，通過使用基礎(chǔ)隔震的加固方法，嚴(yán)格控制了層間位移與加速度的限值，保證了震后醫(yī)院設(shè)備的安全，加固效果非常顯著。蘇鍵【30】等人利用彈塑性時程分析法對高層框架、框－剪結(jié)構(gòu)的抗震和隔震效果進行了分析，結(jié)果:隔震加固的效果更加顯著。謝禮立【31】等提出利用隔震技術(shù)的優(yōu)點，可以整體改進核電工程的可靠性和安全性，有利于促進未來核電工程設(shè)計和建造的標(biāo)準(zhǔn)化，縮短工期，降低成本。呂志勇【32】通過對不同隔震支座的隔震效果和經(jīng)濟對比分析的研究，結(jié)果表明:鉛芯橡膠隔震支座具有更好的隔震效果和經(jīng)濟效益。朱雅紅【33】等采用鉛芯橡膠隔震支座對框架結(jié)構(gòu)進行基礎(chǔ)隔震，運用結(jié)構(gòu)分析軟件Etabs9．5對隔震前后的結(jié)構(gòu)進行動力時程分析，通過層間位移、層間剪力兩個隔震性能指標(biāo)的對比分析，結(jié)構(gòu)表明隔震結(jié)構(gòu)有明顯的減震效果。彭妮【34】通過SAP2000對隔震與非隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的速度、加速度、位移反應(yīng)進行了分析對比，提出隔震支座的不同的布置方案對建筑物造價的影響，并對不同結(jié)構(gòu)的各項費用做出了比較，它反映了在我國一般隔震結(jié)構(gòu)的造價比不隔震結(jié)構(gòu)的造價偏低。在同樣隔震效果下，采取相應(yīng)的措施使加固的成本更加經(jīng)濟，這將對隔震技術(shù)在我國的推廣更具有說服力。除了上述利用單一隔震支座進行抗震加固的研究和應(yīng)用之外，為了有效地提高結(jié)構(gòu)抗震性能，運用兩種及以上支座按一定的比例進行組合，使更加經(jīng)濟合理，安全可靠，范夕森【35】等提出了一種用滑板和橡膠支座構(gòu)成的組合隔震系統(tǒng)，對非隔震結(jié)構(gòu)、鉛芯橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)和組合支座隔震結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的層間剪力進行對比。隔震后上部結(jié)構(gòu)的絕對加速度顯著降低，層間位移也明顯減小，組合支座隔震結(jié)構(gòu)的隔震效果更佳顯著。周云【36】等針對汶川地震中震損嚴(yán)重或倒坍的中底層框架結(jié)構(gòu)，提出基底斷柱隔震裝墊、層間斷柱隔震裝墊及層間斷柱隔震裝墊與消能減震裝置相結(jié)合三種加固方案，通過實例驗證了其可行性。3.4傳統(tǒng)與新型抗震加固技術(shù)的對比新型抗震加固是在傳統(tǒng)抗震加固基礎(chǔ)上進行相關(guān)的革新，它在一定的范圍內(nèi)解決了傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)的弊端。通過對抗震加固技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀和工程實例的綜述，將傳統(tǒng)與新型抗震加固技術(shù)(減震加固、隔震加固)從安全性、合理性及經(jīng)濟性等方面進行對比分析，總結(jié)出如表1、圖8所示。加固方法傳統(tǒng)抗震加固減震加固隔震加固加固原理利用結(jié)構(gòu)本身的變形吸收地震能量利用增設(shè)阻尼器來耗散能量利用隔震裝置來隔離地震能量加固措施加固補強結(jié)構(gòu)構(gòu)件以“硬碰硬”的抵抗方式在結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件中設(shè)置阻尼器使結(jié)構(gòu)體系達到“以柔克剛”在基礎(chǔ)和建筑物上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震支座，由“剛性”抗震體系變成“柔性”隔震體系設(shè)防目標(biāo)“小震不壞，中震可修，大震不倒”“小震不壞，中震可修，大震不倒”或“中震不壞，大震可修”“小震不壞，中震不壞，大震不喪失實用功能”保護對象保護結(jié)構(gòu)本身既保護結(jié)構(gòu)本身又保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備儀器既保護結(jié)構(gòu)本身，又保護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)備儀器等，使用功能不中斷性能改善提高原構(gòu)件的強度剛度延性整體性提高延長建筑物自振周期，增大阻尼，整體性提高強地震時結(jié)構(gòu)狀態(tài)進入非彈性工作狀態(tài)，易傾斜，倒坍或破壞主體結(jié)構(gòu)進入明顯的非彈性工作狀態(tài)，地震反應(yīng)較小上部結(jié)構(gòu)層間位移減小，結(jié)構(gòu)保持處于彈性工作狀態(tài)優(yōu)缺點施工簡單，與原結(jié)構(gòu)具有很好的相容性，加固效果可靠。工期長，濕作業(yè)量大，影響建筑物使用功能阻尼器安裝簡單，施工周期短，不改變原有建筑物風(fēng)貌隔震裝置具有較大的豎向承載力，可變的水平剛度。施工技術(shù)要求嚴(yán)格，會對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響抗震效果一般很好很好經(jīng)濟性一般很好很好適用范圍窄廣廣基于以上對比得到如下結(jié)論:(1)傳統(tǒng)抗震加固方法是以損傷結(jié)構(gòu)本身為代價耗散地震能量。該方法施工簡單，技術(shù)成熟，是目前我國抗震加固的首要選擇。但由于抗震烈度的提高、抗震設(shè)防類別的升級，導(dǎo)致采用傳統(tǒng)方法進行抗震加固時存在許多問題:工期長、造價高、濕作業(yè)量大、影響建筑物使用功能和適用范圍窄。(2)新型抗震加固方法是利用新增構(gòu)件耗散地震能量，可以減少結(jié)構(gòu)本身的損傷，結(jié)構(gòu)安全性得到很大提高。該方法施工周期短，抗震效果好，對使用功能影響小，適用于不同抗震等級、不同結(jié)構(gòu)類型，既保護結(jié)構(gòu)本身，又保護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的儀器、設(shè)備、管線和裝飾物等建筑加固。(3)在抗震加固領(lǐng)域，新型抗震加固比傳統(tǒng)抗震加固更加合理有效，既可改善既有建筑的抗震性能，又可提高新建建筑的抗震性能。從建筑物全壽命及地震時建筑物倒坍、破壞等所造成的損失來看，新型抗震加固將具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。該技術(shù)必將成為21世紀(jì)建筑防震、減震的重要結(jié)構(gòu)形式，也必將為減少地震對人類造成的損害作出貢獻，是一種值得應(yīng)用和推廣的新技術(shù)。：總結(jié)抗震加固時應(yīng)該考慮的若干問題由于現(xiàn)有舊房很多都存在改造問題,建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固不僅是要考慮結(jié)構(gòu)安全,還要求擴大使用面積,改善使用功能,并保持或美化建筑物的外觀造型,因此抗震加固時要首先區(qū)分是以加固為主適當(dāng)改造,還是以改造為主同時加固,根據(jù)要求進行相應(yīng)的決策。加固的抗震設(shè)防目標(biāo)、設(shè)防水準(zhǔn),應(yīng)按安全、經(jīng)濟、合理的要求,結(jié)合設(shè)計工作壽命期進行協(xié)調(diào),不能等同于新建建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防目標(biāo)和設(shè)防水準(zhǔn)。采用靈活的加固手段,實現(xiàn)改造及加固要求,如在面層或板墻加固中,可用集中配筋替代圈梁外加柱的加固,采用增設(shè)鋼筋混凝土墻體加固。具體分析加固導(dǎo)致的荷載增設(shè)、剛度變化、結(jié)構(gòu)體系和地震作用傳遞途徑的改變等因素,注意新老結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作程度,采取措施減少各種不利因素的影響。應(yīng)充分利用成熟的新技術(shù),如粘鋼加固、鋼筋化學(xué)錨固、高效壓力灌漿等技術(shù),有條件時,還可經(jīng)過必要的試驗研究,運用消能減震和隔震技術(shù)。參考文獻【1】魏漣,顧滇.鋼筋混凝土框架抗震加固方法[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報1982【2】張敬書,潘寶玉.現(xiàn)行抗震加固方法及發(fā)展趨勢[J].工程抗震與加固改造2005,27(1):56~62【3】王豐.基于性能的結(jié)構(gòu)多維抗震設(shè)計方法研究[D].大連大連理工大學(xué)，2007，1~13【4】史慶軒.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震研究及破壞評估[D].西安西安建筑科技大學(xué),2002,111~134【5】姚繼濤,馬永欣,董振平.建筑物可靠性鑒定和加固基本原理和方法[M].科學(xué)出版社,2003【6】卜良桃,王濟川.建筑結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計與施工[M].湖南大學(xué)出版社,2002.4【7】袁海軍,姜紅,高小旺.建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社,2003.12【8】呂西林.建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計[M].科學(xué)出版社,2001.7【9】張熙光,王駿孫,劉惠珊.建筑抗震鑒定加固手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社,2001.6【10】呂西林.房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論與實例[M].同濟大學(xué)出版社,1992.1【11】盧亦眾,黃銀果,張?zhí)栜姷?加固技術(shù)研究新進展[J].中國鐵道科學(xué),2006.27(3)【12】陶寶棋.智能材料結(jié)構(gòu)[M].北京國防工業(yè)出版社,1997【13】Ar