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由于以往社會經(jīng)濟(jì)水平的限制及規(guī)范法規(guī)的不完善，存在著大量未考慮抗震設(shè)防、或雖考慮抗震設(shè)防但抗震設(shè)防目標(biāo)比較低以及抗震功能性考慮欠周的建筑。為確保這些建筑的安全使用、發(fā)揮應(yīng)有的建筑功能，需要對其進(jìn)行抗震鑒定與加固。另外，許多歷史建筑、宗教建筑、有重要意義的建筑等也需在不破壞原有建筑風(fēng)貌的基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震加固。因此，能否充分利用原有結(jié)構(gòu)，對其實(shí)施加固改造，并以較少的投資、較短的工期達(dá)到業(yè)主所期望的建筑物的某種性能水準(zhǔn)，已成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域又一迫切需要解決的問題[1,2]。本文就建筑物抗震加固技術(shù)方法進(jìn)行分析，重點(diǎn)對于隔震加固方法對比傳統(tǒng)抗震加固方法的有點(diǎn)進(jìn)行分析，指出隔震加固方法更為適合現(xiàn)代建筑抗震設(shè)計(jì)。
1 傳統(tǒng)抗震加固方法
傳統(tǒng)的加固方法隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及對地震機(jī)制和結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的研究認(rèn)識越來越深入，不斷取得新的發(fā)展。常見的工程加固原因有：①已有建筑物的耐久性，使用不當(dāng)，管理不當(dāng)，年久失修，結(jié)構(gòu)有損傷破壞，不能滿足目前使用要求或安全度不足時(shí)；②由于災(zāi)害性事件（如地震、水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和爆炸等）的影響，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂和破壞時(shí)；③當(dāng)對建筑物進(jìn)行改建、擴(kuò)建、加層，或裝修中需要對結(jié)構(gòu)構(gòu)建不止有所改變而影響原結(jié)構(gòu)受力體系時(shí)；④由于設(shè)計(jì)和施工的原因?qū)е陆ㄖ�物出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)；⑤由于業(yè)主對結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)要求的提高，希望通過加固方式來提高結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn)；⑥歷史性建筑和有重大意義的建筑，在保護(hù)結(jié)構(gòu)原有面貌的前提下提高結(jié)構(gòu)的抗震承載力。根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式、使用情況和實(shí)際鑒定結(jié)果，工程人員總結(jié)出了以下幾種常用的抗震加固方法：
1.1 磚砌體的混凝土板墻加固法。混凝土板墻加固類似于鋼筋網(wǎng)水泥面層加固，具有較大的靈活性。首先，可根據(jù)結(jié)構(gòu)綜合抗震能力指數(shù)提高程度的不等增設(shè)不同數(shù)量的混凝土板墻。板墻可設(shè)置為單面或雙面，甚至可在樓梯間部位設(shè)置封閉的板墻，形成混凝土筒。其次，采用混凝土板墻加固時(shí)，可根據(jù)業(yè)主的意圖采用“內(nèi)加固”或“外加固”方案。采用混凝土板墻加固可更好地提高磚墻的承載能力，控制墻體裂縫的開展。
1.2 增設(shè)抗震墻加固法。該方法是目前對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物進(jìn)行抗震加固的最基本的方法，為增加抗震墻，既有建筑物中大致可通過三種方式形成抗震墻：①在柱與梁構(gòu)成框架的空間內(nèi)增設(shè)抗震墻；②將已有的墻體加固成抗震墻；③通過封堵墻體上的開洞形成抗震墻。此法利用新增的抗震墻來承擔(dān)主要的地震作用，減小結(jié)構(gòu)的變形。
1.3 框架柱的加固方法。當(dāng)結(jié)構(gòu)受建筑使用功能的限制，無法采用抗震墻加固時(shí)，這時(shí)可采用對原結(jié)構(gòu)框架柱進(jìn)行加固，通過加固可提高原構(gòu)件的承載力，改善構(gòu)件的延性，可使“強(qiáng)梁弱柱”體系改變?yōu)椤皬?qiáng)柱弱梁”體系，從而達(dá)到抗震加固的目的。加固柱子的施工方法根據(jù)加固目的的不同可分為提高強(qiáng)度的施工方法、提高延性的施工方法和使結(jié)構(gòu)剛度趨于均勻的施工方法等。
1.4 增設(shè)支撐加固法。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等各種結(jié)構(gòu)的柱和梁構(gòu)成框架的空間內(nèi)，通過增設(shè)支撐進(jìn)行抗震加固，其施工方法的優(yōu)點(diǎn)是重量較輕，工期較短，可確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性。在建筑的外圍框架中增設(shè)支撐施工的同時(shí)，房屋的內(nèi)部還能照常使用，但如果采用鋼支撐，則由于其通常都是按受拉桿件設(shè)計(jì)，在往復(fù)地震作用下容易產(chǎn)生屈曲破壞，且耗能能力有限，震后需要替換。
1.5 設(shè)置外部框架加固法。在建筑物的外圍新增設(shè)高強(qiáng)度、高剛度的扶垛和空間框架，并與已有建筑的主體結(jié)構(gòu)連接，可保證已有建筑物的必要支撐力和延性。該法適用于中、低層建筑，前提條件是建筑物四周必須有足夠的空地用來設(shè)置外部框架。這種方法還適用于對建筑物的改、擴(kuò)建工程。
2 隔震加固方法發(fā)展
隔震技術(shù)能夠減小結(jié)構(gòu)的水平地震作用，已被理論和國外強(qiáng)震記錄所證實(shí)。國內(nèi)外的大量試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)表明：隔震一般可使結(jié)構(gòu)的水平地震作用降低60%[1]左右，從而消除或有效地減輕結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的地震破壞，提高建筑物及其內(nèi)部設(shè)施、人員在地震時(shí)的安全性，增強(qiáng)震后建筑物繼續(xù)使用的能力。隨著隔震技術(shù)在新建建筑中的應(yīng)用技術(shù)不斷成熟和完善，研究人員把隔震技術(shù)用到對既有建筑的抗震修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)上。其思路是在充分利用已有結(jié)構(gòu)的抗震能力的基礎(chǔ)上，在需加固結(jié)構(gòu)的下部或?qū)娱g部位設(shè)置隔震裝置，以隔離和吸收地震能量向加固結(jié)構(gòu)傳遞，減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。隔震加固的形式分為基礎(chǔ)隔震加固和層間隔震加固。
近年來，越來越多國家開展了隔震技術(shù)的研究，縱觀世界隔震技術(shù)的發(fā)展，可以看出近年來隔震技術(shù)有如下特點(diǎn)：①隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，數(shù)量越來越多。早期主要應(yīng)用于核電站等重要建筑，近年來已在各種民用建筑中得到廣泛應(yīng)用。②隔震建筑的結(jié)構(gòu)形式日趨多樣化，已從早期主要應(yīng)用于砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等。③隔震設(shè)計(jì)規(guī)程日趨完善。美國、日本、新西蘭和意大利四個(gè)國家已頒布了建筑隔震設(shè)計(jì)規(guī)程。我國也在 2001 年編制的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)[3]中增加了“隔震和消能減震設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，同時(shí)還編制了《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》(GECS126:2001)。
3 隔震加固方法對比傳統(tǒng)抗震加固方法的優(yōu)點(diǎn)
基于隔震的加固技術(shù)具有以下特點(diǎn)：①在強(qiáng)震作用下，隔震裝置率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，大量吸收或隔離地震能量，使上部結(jié)構(gòu)保持彈性或不進(jìn)入明顯的塑性狀態(tài)，因此，隔震技術(shù)可以保證建筑物在強(qiáng)烈的地震作用下仍能保持很高的安全度。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際地震記錄表明，隔震結(jié)構(gòu)可以降低地震作用至傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 1/2～1/8。②隔震加固技術(shù)節(jié)省工程造價(jià)。隔震加固技術(shù)由于通過增加剛度較小的隔震層來減小地震對上部結(jié)構(gòu)的作用，因此在加固工程中可以不對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固或者進(jìn)行很小的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)即可。特別是當(dāng)隔震加固技術(shù)和結(jié)構(gòu)平移一起使用的時(shí)候，總的遷移成本為新建工程的 30%～70%，同時(shí)總的施工周期比新建工程節(jié)省 65%～70%。將結(jié)構(gòu)平移和基礎(chǔ)隔震加固這兩種技術(shù)聯(lián)合使用非常適合復(fù)雜工程的情況，并能帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。③隔震加固技術(shù)適用于廣泛的工程形式。隔震技術(shù)適合各種工程情況，不論是一般民用建筑還是重要性建筑或生命線工程。它不僅能保證結(jié)構(gòu)本身的安全，還能保護(hù)建筑內(nèi)部的設(shè)施不受破壞。同時(shí)，隔震加固技術(shù)可以用于各種結(jié)構(gòu)體系，如磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。④隔震支座安放位置有很多可選方案，可使建筑布置更為靈活，這樣就可以確保在加固時(shí)不影響結(jié)構(gòu)的外觀，保持建筑物的原有風(fēng)貌。這一特性可以滿足實(shí)際工程中各種不同的綜合性需要，所以隔震加固技術(shù)特別適合對歷史紀(jì)念性建筑的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)。表1對隔震加固方法和傳統(tǒng)的加固方法做了對比。