单层工业厂房钢筋混凝土柱的抗震加固设计

作者简介：周一帆 男 1988.06.16 湖南长沙 汉族 闽南理工学院土木工程学院 助教 硕士研究生，研究方向： 结构工程。

摘要：单层工业厂房是较为常见的厂房结构，该结构的抗震主要依靠钢筋混凝土柱系统。该系统中的排架柱以及柱间的支撑都可以通过加固设计的方式，来使得整间单层工业厂房的抗震性能得到升华。需要注意的是，现阶段技术人员不仅会使用相应的加固设计方式来进行新建单层工业厂房的抗震加固设计，还会对老旧工业厂房进行抗震加固，本文将对相应加固抗震设计的完善进行深入的研究与分析。

关键词：单层工业厂房;钢筋混凝土柱;抗震加固

引言：想要对有关抗震加固设计进行全面的了解，首先要对单层工业厂房中的钢筋混凝土柱有一个更为明确的认知，所谓的钢筋混凝土柱其实是钢筋混凝土结构中较为重要的抗侧力构件，倘若钢筋混凝土柱发生了倒塌，那么整个单层工业厂房也会因此而发生坍塌现象，因此，钢筋混凝土柱的抗震性能会直接对单层工业厂房的整体抗震性能产生重大影响。为了保障单层工业厂房的抗震性能，有关施工人员必须要对钢筋混凝土柱进行抗震加固设计。

一、老旧单层工业厂房设计存在问题分析

我国的工业厂房建设历史由来已久，但在上世纪五六十年代的单层工业厂房建设过程中，大多数厂房设计并没有进行抗震性能的考虑。倘若在相应地区出现了地震等自然灾害，那么没有进行过抗震性能考虑的单层工业厂房，很容易出现垮塌现象，最终不仅会引起大量的人員伤亡，还会带来不小的财产损失。之所以不对有关单层厂房建设进行抗震性能的考虑，除了当时的厂房设计和建造技术，尚未达到相应抗震标准之外，还有一部分原因是因为当时的地震烈度区划与现阶段有所不同。因此在上世纪五六十年代尚未划入抗震设防区的建筑，在现阶段必须进行抗震加固建设。由于有关房屋仍然未超出使用年限，许多上世纪建造的单层工业厂房，目前仍然在进行使用。为了保障使用人员的安全，避免出现任何形式的安全故障，技术人员与施工人员务必要对老旧单层工业厂房进行必要的抗震加固建设。因此，我国逐步进入到了厂房新建以及既有厂房维护和重新加固的厂房修建期，在这一时期内，有关施工建设团队不仅会对现阶段新建厂房采用先进技术进行钢筋混凝土柱的抗震加固，还会对老旧厂房进行必要的翻新和抗震加固。

二、相应抗震加固技术研究

为了保障人民群众的安全以及公共财产安全，相应施工人员应当采取先进的抗震加固技术，来对单层工业厂房的钢筋混凝土柱进行抗震加固设计，下文将对较常使用的抗震加固方法进行必要的研究与分析。

1.进行截面的增大与加固

所谓的进行截面增大和加固，有的是在进行单层工业厂房的建设过程中，需要在原钢筋混凝土构件截面的基础上，进行面积的进一步扩大或通过进行钢筋增配的手段来令新增配的钢筋原钢筋共同工作，这样一来，原本的混凝土构件截面刚度就获得了较为良好的提升，其承载力也获得了一定的提升。当相应的截面增大和加固工作完毕后，原本构件截面的自振频率就得到了有效的改善，这样一来整个单层工业厂房的安全性能也会因此而得到明显的提升相比较其他的抗震加固方法而言，这类抗震加固方法的技术使用准入门槛较低，并且不需要花费过多的费用，因此是现阶段较为常见的加固方法，此外这类架构方法还能够有效的提升原本构件的抗剪能力和抗弯能力，使得受到损伤的构建，能够进行使用质量的恢复，延长使用寿命，但需要注意的是该类使用方法的养护周期较长，需要花费较长的时间才能够完成加固设计。并且加固设计一旦完成，虽然整个单层工业厂房的看重性能得到了一定的提升，但有效使用空间和面积也会明显减少，因此该使用方法有利有弊。

2.进行外包钢的加固

外包钢加固方法也是一种较为常见的抗震加固手段，这种加固方法指的是在原本的构件外部，包上型钢，使得型钢与原本的构建成为一个整体，共同进行抗震性能的负担。在制作过程中，技术人员需要使用到环氧树脂，以及乳胶水泥等物品来对型钢和原本固件进行必要的焊接和灌浆。而使用这种方法进行抗震加固设计的过程中，需要注意新旧材料之间的粘合性，只有新旧材料之间的契合较为完美，才能够更好的展开协同工作，使得构件的承载力获得较为明显的提升。一旦使用该方法成功的进行外包钢的加工，那么原本够贱的，延性和刚度都能够得到有效的改善，这类方法的使用并不会增加构件的截面面积，并且不需要花费大量的工期来进行加固设计，也无需进行大量的诗作，也因此相比较截面增大与加固方式而言，这类方式有施工方便，工期不长等优势，但需要注意的是，这类方法的使用需要耗费大量的钢材，因此需要花费一定的资金成本才能够完成。

3.进行混凝土的置换

进行混凝土的置换也是一种较为常见的抗震加固方法，该类方法的原理是将原单层厂房结构中，钢筋混凝土柱构件上破损的部分进行剔除，使用强度更高的新混凝土进行重新浇灌，让原本质量受损的混凝土构件与新混凝土进行高度粘合，共同进行抗震性能的负担。不过单层工业厂房本身的承重构件混凝土柱所受到的强度较低，便可以使用这种方式来进行抗震加固。当然，如果目标单层工业厂房，承重构件本身在承压上具有较为严重的缺陷，那么也可以使用该类方法来进行承重构件，承压能力的提升，使用这种方法能够在很大程度上恢复承重构件的原貌，并且不会对原本的使用空间进行占用。但这类方法也有一定的缺点，那就是需要进行原有混凝土的剔除，这是一项较大的工程，需要花费较长的时间，并且该方法的使用需要花费大量的时间进行湿作业，在这一时期内这一单层工业厂房便不能继续进行使用。

4.进行结构受力的改变

进行结构受力的改变，也能够有效的帮助单层工业厂房进行抗震性能的加固。其工作原理是通过结构抗侧力构件的增加，来改变地震事故灾难发生过程中的结构受理方式，使得地震事故发生过程中所释放的能量能够通过新增构件来进行承担，原有的结构构件只需要承担小部分的地震能量，这样一来单层工业厂房的主体结构便不会轻易变形，整体厂房的抗震性能也能够得到较为明显的提升。但需要注意的是进行结构受力体系的改变，不仅需要进行框架的增设和加固，新增构件还需要进行携程的增设和加固同时技术人员和施工人员还需要进行剪力墙的设计和翼墙的设计，并根据设计图纸进行剪力墙和翼墙的补充和加固。该方法的使用，能够从根本上，提升原单层工业厂房所具备的抗扭刚度，使得原本可能存在的层间位移得到了控制，导致整间工业厂房的抗震性能得到进一步的提升，这种通过新增预制构件来进行结构受力体系，改变的方式，不需要进行太过复杂的施工，也不需要花费太漫长的时间来进行工程改造，因此是一种现阶段所能够做到的，较为切实方便可行的抗震加固方法，但需要注意的是，在使用该方法进行单层工业厂房抗震性能加固的同时，需要对新增构件和原构件之间的连接坚固程度进行必要的关注。倘若原构建和新增构件无法很好的兼容，无法进行稳固的连接，那么该方法的使用就不能算得上是成功的。

5.进行碳纤维的粘贴

碳纤维的黏贴是一种新兴的单层工业厂房钢筋混凝土柱抗震加固方式，这种方式的使用，能够将碳纤维材料粘贴至需要进行加固的构件表面，在黏贴完毕后，碳纤维连贴片会发挥较为明显的抗拉作用。这种抗拉作用能够增强原构件的约束作用，使得原构件的抗碱性能得到较为明显的提升，进而达到抗震性能提升的目标。之所以碳纤维黏贴片能够发挥如此明显的效果，是因为碳纤维黏贴后的墙体，一旦出现斜裂缝，碳纤维的强抗拉作用能够有效的抑制裂缝的延伸，促进构件受力状态的改进。虽然有一些材料也具备较为良好的抗拉作用，但不如碳纤维那样，具有较强的粘合性和抗腐蚀性，因此相比较其他的材料而言，碳纤维复合材料无疑是进行构件表面粘贴的首选材料。这一材料的使用会对单层工业厂房的空间进行过度侵占，也不需要使用太过专业的施工技术来进行加固，更不需要通过湿作业来进行相应加固方式的完成，因此相比较其他的抗震加固设计方式而言，这类加固方法具有诸多的优点。但需要注意的是，碳纤维黏贴片本身的造价高昂，因此在使用过程中需要进行大量的资金投入，并且进行碳纤维制作的高强度樹脂本身具有一定的毒性，如果大量使用，很可能会对人体的身体健康造成危害。此外，倘若再进行碳纤维连接片使用的过程中基底处理出现了问题，或使用的胶黏剂质量无法达到核定标准，那么已经连接完成的碳纤维片也很可能会出现剥离现象，最终导致目标加固构件无法进行抗震性能的提升。因此该方法的使用仍然需要进行慎重的考虑。

三、待解决问题分析

虽然现阶段有关部门和施工人员已经对单层工业厂房的抗震加固问题引起了足够的重视，并且尝试通过各类技术手段来对单层工业厂房钢筋混凝土柱进行抗震加固设计。但由于技术研发创新无法得到进一步的突破，现阶段的抗震加固设计仍然存在着一些亟待解决的问题。

1.新方法、新工艺无法得到普及

由于对单层工业厂房进行钢筋混凝土柱的抗震加固设计，成为了现阶段厂房建设的重要关注点，因此许多研究者都尝试对该问题进行深入的研究与探讨，并由此而生发出了许多新方法和新设计工艺，但这些新方法和新设计工艺，是否能够在具体的抗震加固设计中起到实际效用，仍然需要进行不断的研究和讨论，但相关的研究事业需要通过大量的资金投入来进行完成。就目前而言，大部分研究者有关单层工业厂房钢筋混凝土柱的抗震设计加固方式的改进与完善，仍然停留在理论层面。但倘若不进行相应方式与方法的尝试和研究事业，那么与之相对应的抗震加固设计就无法取得实质性的突破和进展，因此有关研究试验人员应当采取措施和手段，将理论化的方法，通过实践研究的方式进行证实，只有如此，有关抗震加固设计的新方法，才能够在实际建设中得到较为良好的运用。

2.加固不足和加固过度状况时有发生

对于已经在地震灾害出现后出现损伤的单层工业厂房而言，倘若想要继续进行相应厂房的使用，就需要对该厂房进行进一步的震后修复加固。有些技术人员与施工人员为了能够更好的提升相应厂房的抗震性能，往往不顾厂房本身的特质以及使用材料的承受极限，对相应厂房进行过度加固。这种加固方式非但无法使得相应的单层工业厂房抗震性能得到明显的提升，甚至会缩短其使用寿命，导致其抵抗突发状况和事故的能力明显下降。而有些施工人员在面对震后需要修复加固的厂房时，并没有对该类引起足够的重视，最终导致其抗震加固设计最终效果无法达到预期目标，使得其最终的抗震设计出现了较为明显的漏洞。这样一来，相应的单层工业厂房便无法投入到实际的运用当中去。

3.无法明确损伤指标

在单层工业厂房出现损伤后，主管单位应当及时进行报备，并派遣专业工作人员来进行损伤勘查和数据统计，以便进行目标厂房的损伤评定，但在实际的损伤勘察以及等级评定过程中，不同类型的专业研究学者和工作人员具有不同的评判标准。这样一来，工作人员和主管单位就无法对受损伤的工业厂房进行具体受损情况核定，这会对未来的抗震性能加固设计产生很明显的负面影响。

结束语

总而言之，为了有效的进行单层工业厂房钢筋混凝土柱的抗震性能加固，相应施工人员在抗震加固设计的过程中，务必要根据厂房的实际情况较为适宜的加固方式来进行加固。并且要具备进行技术创新的意识，争取运用更为先进的抗震加固技术和手段来进行单层工业厂房使用质量的提升。

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闽南理工学院土木工程学院 （福建泉州 362000）