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建筑结构抗震鉴定及加固设计
 
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文章来源:加固改造网   添加人:admin   添加时间:2017-11-20 17:14:48

地震灾害,是目前建筑结构面临的最严重的自然灾害之一。结合已有的数据资料显示,地震灾害所造成的损失随着人类建筑结构数量的增大而增大。经历了多次重大的历史教训后,设计人员已经认识到建筑结构的抗震能力,是进行结构设计所必须要考虑的重点问题。随着我国经济的不断发展,越来越多的新型建筑拔地而起,但仍然有一些早期建筑还在被人们使用,这些建筑因为受到当时建筑条件的限制,在抗震问题上很少考虑,一些房屋已经存在基础沉降、倾斜、墙体裂缝等现象,一旦发生地震,这些房屋根本起不到抗震作用,无法保护人们的生命财产安全。而在另一方面,自汶川地震以后,我国在全国范围内对当前建筑结构抗震标准进行了提升,其中涉及各地区的抗震设防烈度以及构件设计中的抗震设计参数等多方面内容,这就使得现存按早期抗震规范设计的建筑结构不再满足抗震设计要求。因此,需要对以上这些房屋进行科学的抗震鉴定,对于鉴定不合格的,则需要进行加固,以提升建筑的安全性。 

1建筑结构抗震鉴定的概述 

我国位于板块交界处的地区较多,属于地震多发国家,很多主要城市都位于地震多发区域。在地震发生的过程中,建筑物的倒塌是造成人员伤亡与财产损失最主要的原因,但我国仍然有很多建筑在设计过程中没有考虑到抗震因素,还有一些建筑虽然做了抗震设计,但随着时代的发展,已经无法满足当前需求[1]。1976年,唐山发生7.8级大地震,整个唐山变成了一片废墟,当时唐山地区的主要结构形式以砌体结构为主,而砌体结构中抗震构造措施的不完善,是造成结构瞬间倒塌的直接原因;2008年,汶川发生8.0级特大地震,地震中心烈度达到11度,直接经济损失85亿人民币。而在同样位于四川省的成都五城区,由于其房屋在设计时是按照抗震设防烈度为7度设计的,因此在地震中经受住了考验,这与四川省其他地区的惨烈状况形成了鲜明对比。从震后现场实际勘察结果来看,除了施工质量问题以外,四川其他地区建筑结构本身的抗震能力不足也是造成结构倒塌的主要原因,所以,对这些建筑进行抗震鉴定,并根据鉴定结果进行相应的加固设计,是当前降低地震损失的主要方法。在对现有建筑进行抗震评估的过程中,需要从承载力与构造两个主要方面进行综合判断,一般情况下,需要进行抗震鉴定的建筑主要有以下四种:1)需要提高抗震级别的建筑;2)不符合抗震要求的建筑;3)需要提升设防烈度与类别的建筑;4)建筑结构用途发生改变的建筑。对现有建筑进行鉴定的程序如图1所示。 

2抗震鉴定的内容与鉴定方法 

在进行建筑结构抗震设计时,首先需要确定结构的抗震等级,包括考虑结构形式,建筑物高度以及结构重要性等级等。其次要根据结构的抗震等级进行结构设计,包括截面尺寸,材料强度以及配筋设计,并且需要根据抗震等级采取相应的抗震构造措施。同时,在进行建筑结构抗震设计之初,还需要在结构概念设计中,对整体结构提出一定的设计要求,包括结构设计形式合理,受力分布均匀,传力途径明确,减小附加地震效应,并考虑多道抗震防线等等。基于建筑结构的抗震设计,在进行抗震鉴定时,也同样需要考虑上述多个方面的因素,以下从抗震鉴定的主要内容、要求和方法做简单介绍。 

2.1抗震鉴定的主要内容在对建筑物进行抗震鉴定的过程中,主要包括以下几方面内容:1)检查建筑结构的基本情况。主要包括建筑结构的布置以及建筑结构的形式;建筑抗侧力系统的布置情况;结构的支撑与连接构造情况;细部尺寸等相关参数。2)调查建筑结构的使用条件。主要包括建筑结构的作用;建筑物周围的环境;建筑的历史使用情况等。3)检查建筑的地基基础情况。主要包括建筑的场地种类与地基土情况;建筑地基的稳定情况;对地基进行原位测试与力学性质测试;地基的变形情况以及其反映在上部结构中的表现;地基基础与桩的情况等[2]。4)分析检测建筑的材料性能。主要包括结构构件、结构连接以及其他相关材料的性能。5)检查建筑的承重结构情况。主要包括建筑结构构件与连接情况;建筑结构的支撑情况;建筑的裂缝数量与分布情况;建筑结构的整体情况;建筑结构的位移与变形情况;建筑结构的动力特性等[3]。6)检查建筑的维护系统情况。 

2.2建筑抗震鉴定的要求对建筑进行抗震鉴定需要满足以下要求:1)收集被鉴定建筑的原始资料,如设计图纸、勘察报告、竣工验收报告等,如果资料不全面,需要进行相应的补充实测。2)对被鉴定建筑的现状进行调查,评估其是否与原始资料中的数据相符,评估建筑的质量与维护情况,明确建筑的非抗震问题。3)以不同建筑的结构为基础,对其特点、布置、构造、承载力等情况进行鉴定,运用相应的方法,分析建筑的综合承载力。4)评价被鉴定建筑整体性的抗震性能,如果建筑不符合抗震要求,则需要提出有针对性的处理对策与意见[4]。 

2.3建筑抗震鉴定的方法建筑的抗震鉴定主要可以分为两个级别:1)主要以构造鉴定与宏观控制为主;2)主要以抗震验算为主。其中,对A类建筑进行抗震鉴定的过程中,如果被鉴定建筑满足一级鉴定中的所有要求,建筑便可以被定义为鉴定合格,不需要进行二级鉴定;如果被鉴定建筑不满足一级鉴定的某些要求,就需要进行二级鉴定[5]。图2为A类钢筋混凝土建筑的二级鉴定。对B类建筑进行抗震鉴定的过程中,需要对建筑的抗震措施进行检查,并判断建筑的抗震承载力。如果前者较低而后者较高时,可以运用构造影响系数判定建筑的抗震性能;如果前者较高而后者较低,但不低于95%时,可以不进行加固。 

3常见的加固设计思路与措施 

对于在抗震鉴定中被判为不合格的建筑结构,就需要采取相应的措施进行加固。在进行工程加固设计中,根据抗震鉴定结果,需要明确加固到何种程度,同时需要考虑新旧结构的协同工作、原有结构在长期荷载作用下所引起的受力形式的改变,以及其使用和美观要求。常见的加固方式有:采用预制桩和灌注桩进行地基加固,通过增加截面面积和外贴钢材以及复合材料进行混凝土结构加固等,而对于砌体结构,往往通过设置壁柱,配置钢筋砂浆以及套箍方式进行加固。针对鉴定不合格的被鉴定建筑,具体可以运用以下几种方式进行加固:1)以抗震鉴定结果为基础,从建筑结构特点出发,需要运用的加固设计方法有:如果建筑结构的不合理程度较大,可以运用增设构件的方法来加固,或者运用可以同时将变形能力与承载能力提升的方法,来满足加固要求。如果建筑需要提升结构刚度,可以运用扩大原截面、增设套箍等方式进行加固。如果建筑需要提升整体连接性能,可以适当的增加建筑结构的变形能力[6]。如果建筑的局部构造存在问题,可以对局部进行处理,也可以通过改变传力途径的方法进行加固。如果建筑的次要非结构构件不合格,可以只加固有可能倒塌的部分。2)对于多层砖混结构的建筑,在鉴定过程中可能会出现一些不太明确的不合格现象,如传力线路模糊、整体性差、横墙间距过大、房屋与窗间宽度不够等。因此,对于多层砖混结构的建筑来说,可以运用减层降高、设置夹板墙、缩小门窗洞口、压力灌浆、圈梁壁柱、使用钢拉杆等方式进行加固。3)虽然有很多加固措施可以运用到鉴定不合格的多层砖混结构中,但在实际操作时还会遇到一些容易被忽视的问题,如果对这些问题没有给予足够的重视,就会在很大程度上降低加固效果。如后加的圈梁需要将伸缩缝切断,且闭合伸缩缝的两侧,只有这样才能更好抗震;后加的壁柱需要设置基础,搭接长度需要严格遵循相关要求;在对建筑进行加固设计时,要尽可能的减少对原有建筑墙体或其他部分的损伤,尤其在打眼时不能破坏建筑结构的原有钢筋。在对新旧墙体接槎部分进行处理时,需要先洗干净,并加强对墙体的养护工作,以确保新旧墙体的统一性。另外,在建筑加固的过程中,砂浆强度是非常关键的,能够在很大程度上控制砌体强度,也关系到加固之后的建筑能否通过抗震鉴定,所以,在加固过程中可以选用比原有建筑强度高一级的砂浆。 

4结语 

目前我国正处在地震频发的时期,对于现有建筑结构抗震能力的提升也是降低地震灾害损失的根本手段,现有的规范进一步提高了抗震设计标准,因此,为了降低建筑结构在地震作用下倒塌的可能性,对已有建筑结构进行抗震检测与加固设计是解决这一问题的主要方法,做好建筑的抗震检测与加固设计,能够在很大程度上提升建筑的安全性。建筑的抗震检测需要依照相关规定严格执行,而建筑的加固设计需要考虑很多方面的因素,让建筑更安全、更可靠,是当前相关部门面临的主要问题。 

作者:郑圆 单位:上海江欢成建筑设计有限公司

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