建筑结构抗震设计与加固改造方法

唐福

摘要：近年来，随着国家经济的腾飞，人民生活水平大幅改善，建筑安全成为建设领域首要关注的重点。国家建设规范规程的更新，对建筑承受地震等自然灾害及爆炸等偶然冲击时提出更高、更明确的要求。建筑使用功能的调整、使用荷载的改变也对建筑安全提出不同要求。本文主要是基于房屋结构改造中抗震等安全性能提升的重要性，对房屋结构的抗震设计和加固改造进行了分析和研究，以期提高房屋的安全性能。

关键词：建筑结构;抗震;改进;整改措施

由于当前技术限制，对于地震检测的可靠性还无法保证。房屋建筑是人们重要的工作、生活场所，所以优化结构、加固已有建筑、增强抗震性能是确保所有建筑和人员安全的重要保证。提高建筑物的抗震性能，并针对原有建筑结构提出相应的处理措施。对不改变结构形式的前提下，通过局部处理构件的方式，提高既有建筑的安全性、抗震性和适用性同样也具有重要意义。

1 建筑物基本的抗震性能设计和原有建筑加固的必要性

通过汶川地震震害调查，调查人员发现，在地震中出现局部坍塌、甚至整体倒塌的建筑物大部分系未按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001设计的老旧房屋或自建房屋，小部分为震中实际烈度远高于設防烈度的建筑。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016版）将原有部分地区抗震设防烈度或地震分组进行调整，将原来抗震不设防地区调整为6度设防，总体上是提高建筑的抗震设防水准，强化建筑设计的抗震性能设计的必要性和广泛性。为满足社会、经济的的发展要求，建筑物的抗震性能设计和原有建筑的加固就非常有必要。

2建筑结构的抗震设计策略

2.1 建筑场地

首先，在选择建筑建设地点时，应该选择一个地质连续的非断裂带以防止地震震害，优先采用均匀的原状的地质层为建筑持力层，同一建筑物尽可能采用同一地质层为持力层。不应选择软土、液化土、腐殖土以及悬崖、陡坡以及断裂带等抗震不利区域。

2.2 选择合理的建筑方案

2.2.1建筑物选择有利外形，平面和立面布局的规则

建筑物外形简单，且平面和立面布置规则时。构件布置规则，荷载和力传导明确，而且也能够准确计算出抗侧力构件在地震作用时内力分布的实际情况，并且在薄弱环节或薄弱层有针对性的采取加强措施，耗能构件设置于非关键部位，即使耗能构件破坏也不影响建筑整体安全，建筑也可修复使用。反之平面和立面布置不规则时，就会导结构薄弱点或薄弱层增多，此类状况往往仅通过局部加强或局部改变构件布置已不能满足性能化设计要求，必须改采用更复杂或更有保障的其他结构方案造成浪费。

2.2.2 设置抗震加强层

抗震加强层多用于高层或超高层建筑，在普通建筑中引入相对弱化的加强层或局部加强层可有效提高建筑抗震性能，对建筑的扭转、位移等控制性能指标有明显改善。设计人员一般会通过三维建模来对建筑物进行模拟分析，并利用时程分析或弹性时程分析找到建筑薄弱点和薄弱层，通过设置加强层或局部加强层提高建筑物的抗震性能。

3建筑结构的加固改造

3.1 结构修复改造

结构修复一般针对局部不满足使用功能或构件意外损坏。不满足使用功能常见有变形、裂缝及建筑功能不满足，修复方法常有增加支撑、材料置换、高压注浆等。

（1）增加支撑

增加支撑修复最为简单有效，在构件的合适位置增加支撑结构，改变构件的受力特性，达到修复构件的目的。该处理方法常受限于建筑功能，增加支撑往往很大程度上影响下层使用功能，该方法适用范围有限。

（2）材料置换

材料置换技术一般用于局部材料强度不足，采用高强度的相同材料或构件替换原有材料或构件。对局部的混凝土强度不足、构件局部超载使用损坏或钢结构局部失稳加固最为有效。该技术的最大优点是工期短，对于进一步加快目前的建设项目进度也非常有效，节约人力成本，但是对施工人员的专业技术水平要求非常高。

（3）高压注浆

高压注浆修补技术主要用于内部修补缺陷和裂缝修补这些方面，在选择时，主要是根据建筑构件的损伤程度进行选择。高压注浆修补主要是对建筑物结构中的缺陷部位进行。为了提高该修补技术修补后结构的可靠性和安全性，必须要使用压力泵将修补材料压入缺陷部位或裂缝中;裂缝修补技术主要是针对混凝土自身缺陷或裂缝进行的，该处理技术采用混凝土材料对裂缝进行填补来实现修补。

3.2 结构加固措施

结构加固一般针对不满足正常使用状态和不满足极限承载力状态两种情况。不满足正常使用状态多为变形、裂缝及建筑功能不满足;不满足极限承载力状态多为使用功能改变、荷载增加构件承载能力不足，这类情况改造加固的常用方法有植筋增大截面、外粘高强材料等方法。

3.2.1 增大截面加固措施

植筋增大截面在建筑结构加固中非常常用，利用增加构件截面，新植钢筋和后浇混凝土与原结构构件形成叠合构件来对建筑结构进行加固。但是此类加固必须要考虑，才能够确保植筋技术能够达截面改变对局部相邻构件及整体的受力影响，需要复核加固后相邻构件及整体是否仍然满足计算和构造的要求。例如：在某框架结构中采用增大截面方法加固局部柱，与加固柱直接相连的框架梁受加固柱刚度变化影响，构件内力必然变化，原有构件截面尺寸受力等是否依然满足计算需要，就需要按加固后的结构整体复核结果确定。

3.2.2 外粘高强材料加固措施

外粘高强材料加固技术可以提高建筑构件的承载能力，多采用粘钢板或碳纤维材料。该加固方法简单适用，现阶段被广泛采用。但是该方法也有不少缺点，例如：规范规定有效加固范围，超出加固范围的加固部分无效;加固主材及粘接材料有效期小于建筑物使用年限，到达相应年限后需要鉴定或重新加固处理。

4结束语

综上所述，建筑物的抗震性能对于建筑物的使用性能以及使用寿命而言至关重要。因此，对于设计人员和施工人员，一定要将建筑物的抗震设计施工贯穿于建筑物建设的生命周期内，在完工后还需要邀请专业的第三方公司鉴定加固建筑物的抗震性能。选择合适的建筑结构，而且还需要选择相应的抗震设计方法，提高所有建筑物的抗震性能，保护人们的美好生活和家庭财产的安全。

参考文献：

[1]张艳芳.探究建筑结构抗震与加固改造[J].中国建筑.2017.

[2]胡军.论建筑结构抗震与加固技术[J].城市发展.2014（11）.

[3]杨婷婷.当前建筑结构抗震与加固改造[J].建筑与设计.2012（23）.

（作者单位：贵州新基石建筑设计有限责任公司）