我國既有(yǒu)建築麵積超過400億平方米,且大部分建成於(yú)20世紀80年代前,已進入了“老年期”。限於當時的經(jīng)濟、技(jì)術條(tiáo)件,設計標準偏低,因而該類建築存在著抗震能力弱、能耗高、使用功(gōng)能不(bú)足等缺陷(xiàn)。
提高早期既有建(jiàn)築的抗(kàng)震能力、改善使用功能、降低能耗尤為重要。目前主要的解決辦法是對這類建築物進行加固和改造。
早期(qī)既(jì)有建築結構類型主要是混(hún)凝土結構、砌體(tǐ)結構和少量鋼結構工業(yè)廠房。混凝土結構占比較大,其抗震加固技術(shù)的(de)研究格外重要。
一、檢測與鑒定
(一(yī))檢測 混凝土結構的檢測主(zhǔ)要包括四個方麵的內容 :
1. 結構現狀調查。主要是針對結構構件實際尺寸(cùn)與偏差、表麵缺陷(如蜂窩、孔洞、露筋等)、裂縫、實際變形程度和損(sǔn)傷情況等的調查。
2. 結(jié)構中鋼筋性能檢(jiǎn)驗。主要是對鋼(gāng)筋材質、配筋數量、碳化深度、規格以及鏽蝕程度等進行檢驗。
3. 混凝土強度檢測。主(zhǔ)要是對承重構件的混凝土抗壓強度使用超聲、回彈、鑽芯取樣等方(fāng)法進(jìn)行檢驗(yàn)。
4. 結構構件性能的實(shí)荷實驗。主要用於對工程結構加固後的承載力、剛度或抗裂性能進行檢驗。
(二)鑒定
混(hún)凝(níng)土結(jié)構的鑒定(dìng)主要包括兩個方麵的內容 :
1. 結構可靠性鑒定。按層次可以依次分為構件的可靠性鑒定、子單元的可靠性鑒(jiàn)定和鑒定單元的可靠性鑒定,每個層次的鑒定又均分為安全性鑒定(dìng)和(hé)正常使用性鑒定。
2. 抗震(zhèn)鑒定。指所有既有(yǒu)建築都應按照現行國家標準《建築抗(kàng)震鑒定標準》(GB 50023)或《構築物抗震鑒定標準》(GB 50117)規定進行抗震鑒定。
主要加固技術
1. 直接加固梁、柱構件
該方法主(zhǔ)要是針對結構構件承載(zǎi)力不(bú)足而進行的(de)加固。
可采用增(zēng)大截麵、外粘型鋼、粘貼(tiē)鋼板或纖維複合(hé)材、鋼絲繩網片 - 聚合物砂漿(jiāng)外加層、增設支點以及外加預應力等方法。
2. 取(qǔ)消建築物間的(de)伸(shēn)縮縫(féng),將原來相互獨立的單體結構(gòu)連成整體
早期的公(gōng)共建築很多由伸縮縫來分割成多個單體結構,由於伸縮縫間距過小,在地震作用時,往往造(zào)成單體之間的碰撞破壞甚至倒塌。
對各個單(dān)體進行(háng)加固,工作量大,且在伸縮(suō)縫部位加固,空間小施工困難,故可在伸縮縫處設置鋼(gāng)筋(jīn)混凝土抗震牆,將兩個甚至多個單體連成整體,從總體上綜合考慮結構加固方案。
混凝土結構中的伸縮(suō)縫(féng)
3. 消能(néng)減震
消能減震是在結構的適當部位附加耗能減震裝置。
小震時減震裝置如消能杆件或阻尼器處於彈性(xìng)狀(zhuàng)態,建築物具有足夠的側向剛度以滿足正常使(shǐ)用要(yào)求 。
消能支撐示(shì)意圖
在強烈地震作用時,隨著結構受力和變形的增大,讓消能杆件和阻尼器首先進入非彈性變形狀(zhuàng)態,產生較大的阻(zǔ)力(lì),耗散輸入結構的地震(zhèn)能量並迅速衰減結構地震反應。
黏性流(liú)體阻尼器
消能減震技術主要是通(tōng)過設置一定數量的阻尼器來實現,目前常用的是速度相(xiàng)關型阻尼器和位移相(xiàng)關型阻尼器。
4. 隔(gé)震
隔震技術是在建築物基礎(下部)與上部結構之間設置一層隔震層。
隔震層把(bǎ)上部結構(gòu)與基礎(下部)隔離開,隔離地麵運動能量向建築物上部傳遞,減小地震反應。
隔震技術在混凝土結構加固過程中涉及的關鍵元件為(wéi)隔震支座。隔震支座具有很大的豎向剛度(dù)和較小的水平(píng)剛(gāng)度,在地震(zhèn)作用下(xià),支座發生較大變形,進入塑性狀態,使結構具有較大的基本(běn)周期,從而減(jiǎn)小了地震作用。
施工流程圖
5. 增設搖擺牆
搖擺結構是(shì)一種外部附加子結構的新(xīn)型抗震結構(gòu)體係。
通過釋放某些部位的約束,允許結構相應位置發生相對位移,從而改變構件的受力狀態,改善結構的抗震性(xìng)能。
抗震加固技術(shù)選用原則
(一(yī))在安全、可(kě)靠、經濟的前提下,挖掘既(jì)有結構構件的潛力,充分利(lì)用原結構(gòu)構件、施工場地中現有材料。
(二)選擇加固體積小、可循環利用、易於更換、耐久性高(gāo)、環保(bǎo)的材料。
(三)抗震加固方案應根據鑒定結果經綜合(hé)分析後確定,以加強整(zhěng)體性、改善構件受力狀況、提高結構綜合抗震(zhèn)能力為目(mù)標。
(四)宜采用簡約(yuē)、功能化、輕量化。有條件時,優先采用消能減震、隔震等結構(gòu)控製技術。