建筑结构抗震鉴定及加固设计分析

林若楠

【摘要】随着我国经济的快速发展，建筑业迎来了前所未有的快速发展时期。但由于当时技术能力和对地质条件认识水平的限制，一些既有建筑结构的抗震设计和施工不能满足抗震性能的要求，这对人民的人身和财产安全构成严重威胁，加固设计和处理成为提高既有建筑结构抗震性能的主要手段。本文论述了建筑结构抗震设计的特点和设计理念，结合建筑结构抗震鉴定方法，重点分析了抗震鉴定与加固设计，探讨了改进和完善建筑结构抗震鉴定与加固设计的方法，从而达到保证和提高建筑物抗震性能的目的。

【关键词】建筑结构;抗震鉴定;加固设计 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.125

建筑物由于老化、各种环境以及天气带来的灾害、人为危险等原因已达到使用寿命的整体结构中隐藏着许许多多的安全隐患，其中还有一些因主体结构用途的变化而导致功能发生变化的新建建筑物，这些建筑物亟待加固措施。但是在加固建筑物之前，十分有必要对建筑物进行抗震评估，综合分析考虑下提出对既有建筑结构抗震评价方法，并根据实际情况寻找适合既有建筑结构的加固设计方法，以保证建筑结构的稳定性和保护性，解决建筑物中存在的安全隐患，以满足现在的标准居住质量与条件。

1、建筑结构抗震设计特点

1.1水平侧向力的有效控制

高层建筑具有自身特定的结构特点，但最明显的是由于建筑高度过高引起的侧向力急剧增加，这是目前在结构设计中必须要有效解决的问题，水平侧向力对高层大楼的变形有显着的影响因素。因此，在实际的结构设计中，要综合考虑高层建筑的结构、性能和各种特点，有效抑制急剧增大的水平侧向力对建筑体的不利影响，确保建筑始终得到维安全保障，以及更好的安全性和稳定性。

1.2结构刚度的合理布设

控制与掌全建筑物的刚度具体情况在其结构设计中非常重要。刚性要求高，尤其是对于高层混凝土建筑，要求刚性强度则非常高，一些建筑设计师只是认为建筑物刚度越强，它整体表现就会越稳定，但事实并非如此。较高的刚度不可避免地增加了建筑物的自重，这不仅直接增加了建筑物的造价，而且会直接影响到建筑物的抗震性能。因此，需要考虑结构的柔性，以保证高层建筑的刚度，防止建筑物因外力过度导致脆化而产生严重的倒塌。因此，在设计高层建筑时，设计者应根据实际情况合理调整结构刚度，将建筑的结构刚度控制在合适的范围内，在保持高层的承载力和抗震能力的同时，保证一定的柔韧性。

2、建筑结构抗震的设计理念

建筑物结构质量应该视当地地质情况而定，基本原则就是小震不损，中震可修，大震不倒塌。具体来说，建筑结构抗震设计大致可以分为以下三个阶段。

第一次设防弱级地震（低于本地区预计地震级以下的地震）。但是由于地震震级较弱，建筑物的结构仍处于弹性变化阶段，不会产生任何损坏或修复。但是，需要对建筑结构的承载力极限和弹性变形极限进行有效的确定和计算。第二设防烈度地震（即发生与本地区预测地震等级幅度差不多的地震）。在这个阶段，会对建筑结构本身有一定的损坏，可以根据建筑结构的损坏情况选择修复或不修复，但无论采用何种处理方法，建筑都必须具有延展性。必须加以控制以避免脆性损坏。第三就是超过预测地震的等级。

3、建筑结构抗震能力的鉴定方法

根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023），建筑结构采用筛选法将抗震能力鉴定分为两个层次。根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023）第3.0.4条的要求，一级建筑结构鉴定标准是对国家宏观调控决策对象和主要建筑物进行结构性能鉴定的总体综合性能评价;二级建筑结构鉴定标准应在现行鉴定标准的基础上，结合建筑结构性能的影响因素，进行建筑结构整体抗震性能验收计算和综合性能评价。甲级（合理分配后使用的鉴定年限为30年）一级建筑结构地震灾害鉴定处理方法：一般按照一级地震鉴定的具体内容和条件要求进行直接抗震鉴定，符合要求的，不能直接进行二級地震鉴定。乙级（以下合理建筑使用年限为40年）整体抗震结构鉴定验算方法：按现行《规范》对原建筑结构整体抗震鉴定措施进行综合验算，然后利用建筑结构鉴定软件对该建筑结构的整体抗震鉴定能力进行了综合检验，并进行了判定。当综合抗震支护措施不能满足现行技术规范的要求，且整个主体结构的综合抗震措施承载力较高时，采用综合抗震强度影响测量系数法对整个结构主要综合构件的抗震承载力进行评价;当抗震综合支护措施不能满足现行技术规范要求时，主要主动抗震或侧向力支护构件的抗震综合措施承载力不得大于或至少等于综合计算值的95%，二次主动地震或侧向力支撑构件的综合抗震措施的承载力不得大于或至少等于综合计算值的90%。

4、现有建筑结构抗震鉴定步骤分析

4.1收集建筑结构的原始数据

在对既有建筑物主体结构抗震性能进行评估前，必须收集现有建筑主体结构的原始设计资料，包括施工工程设计方案、施工检查记录等，施工工程检验报告及验收设计报告。通过这些测量数据，我们可以大致了解整个建筑的整体内部结构，便于进一步的设计工作。如果施工材料不完整，应补充相应的强度测量。

4.2建筑结构实际探索的现状

对于一些建筑，由于年代久远或其他技术问题，出现了许多原始建筑材料缺失或实物记录不完整的异常情况。由于质量监管方面的问题，可能会出现真实建筑材料与原始记录不符的异常情况。因此，有必要对建筑钢结构的现状进行实地调查，而不是纸上谈兵。否则，将直接影响工程抗震施工试验的质量和精度。鉴定人员可能需要及时了解相关工程的抗震施工试验质量和日常维护情况，并注意处理相关非施工抗震试验质量和安全问题。

4.3抗震性能综合分析

在原有统计资料和现场调查资料的基础上，根据各建筑物的内部结构支撑体系、结构特点布置、抗震及承载力等主要因素，系统特点，参考相关国际建筑抗震承载力数值分析模型，采用相应的国际计算方法，准确识别各建筑内部结构的布局和主要结构形式，综合估算各主体结构的实际建筑抗震承载力。

4.4得出相关结论

本文在对我国经济宏观调控综合质量评价和既有高层建筑结构抗震能力鉴定的基础上，提出了一些符合我国既有结构实际使用的抗震鉴定结论，并对不同时期满足抗震性能鉴定要求的建筑构件的结构加固和抗震维修鉴定提出建议，以确保这些既有结构改造后的内部能同时满足一定的抗震性能要求，从而达到长期安全的目的。

5、建筑结构抗震加固设计分析

5.1建筑结构抗震加固设计的原则

建筑物的抗震设计以抗震评价结果作为最基本的评测标准，结合弱抗震能力的多种因素，设计并提出在不影响整个方案的情况下，对提高抗震性能的抗震指标提出具体的措施。在设计抗震改造时，方法应尽量遵循以下原则：

（1）新的构件或加固设备的设计要尽量减少或最小化对整个结构的影响，使某些区域的结构加固增加了载荷，导致最终会影响整个结构。

（2）保持良好的连接性和完整性。例如，抗震墙等新构件应该在设计前要充分考虑如何与原结构良好连接，不能单独去设计存在，它们必须要和整个建筑物融为一个整体。

（3）保证材料质量。如果添加新结构，则需要确保新组件的材料与原材料相同，或者使用更高质量的材料。

（4）不符合国家标准或评级指标不符合标准的建筑部分，应该被强制拆除、改造和重建，直至达到符合标准条件才可以投入使用。

5.2高层建筑抗震加固设计

5.2.1提高建筑物承载力

同时，估价人员要特别注意建筑物的结构高度。一旦规定的建筑高度超过国家规定的建筑结构高度控制标准，应及时联系有关施工企业，督促有关施工企业对规定的建筑高度进行加固。该评估工作通常需要帮助评估设计者对建筑物的主要基础设计和建筑物的结构模型进行全面的设计调查，并收集一些设计数据和相关信息来帮助建立建筑物的结构模型，从而计算出建筑设计的年承载力。

5.2.2改变建筑物用途

目前，很多校舍的层高达不到国家规定的层高，因此可以改变建筑物的用途。如果建筑物的抗震指标达不到标准，首先要征得当地政府的同意，改变校舍原有的功能和用途。该房屋可作为低层建筑使用，房屋的一些结构特征可以调整。但在改变房屋结构的过程中，有必要保证房屋基础部分的抗震性能满足改建房屋的要求。如果没有，房子的地基应该加固。

5.3配筋设计方法

许多大型既有结构建筑将长期采用多层砌体组合结构，砌体组合结构的抗震冲击能力不高。以大型砖混结构的基础加固施工设计过程为例，在进行砌体基础加固时，建筑物的地基稳定加固是非常重要的。采用拉杆、环梁等加固部位加固可以有效地加强砌体基础的稳定性和强度。钢筋混凝土和其他建筑材料也可广泛用于帮助提高各种建筑物的强度和稳定性。

5.4预应力加固设计方法

预应力墙的加固方法是通过加设钢筋拉杆支撑或加设预应力钢筋或拉杆支撑，直接对整个墙体结构进行加固。这种应变法主要是采用一种预应力应变法对钢筋或其他支撑构件施加预应力，改变原有高层建筑钢结构的过程内力平衡分布，降低原有建筑结构的过程应力，改善了普通建筑钢筋混凝土结构在高层建筑中易产生的特殊过程应力，使应变过程滞后。结构基础的加固、卸载和移动变化的流体内力是桥梁预应力基础加固施工方法的主要特点之一，在大、中、小跨度桥梁结构基础加固中得到了广泛的应用。它也常用于大型民用建筑主体结构在高强度应力和高强度应变作用下的加固，一般施工方法无法加固或后期加固施工效果不理想。体外预应力内筋對砌体混凝土施加的体外预应力为体外预应力。粘结混凝土钢筋又称无弹性黏结混凝土预应力钢筋混凝土，是将粘结预应力钢筋设置在高层建筑主体结构的外墙内，或将粘结预应力钢筋设置在建筑物的混凝土体内的一种建筑形式，但孔道连续灌浆没有按需要进行。这种钢筋混凝土与普通预应力钢筋混凝土的主要区别在于其预应力在钢筋与墙体混凝土之间具有特殊的无应力粘结作用。

5.5加大截面加固法

放大截面加固法是在一定程度上扩大既有建筑原有结构的几何尺寸，使材料与原有结构相同，使后期加固部分与原有结构紧密结合。增加建筑结构的横截面积也提高了其构件的承载能力，改善了现有建筑结构的抗震效果。一般来说，增加截面积的直接加固法主要用于墙体结构和梁板结构的施工。

5.6碳纤维布加固法

碳纤维布加固法是在碳纤维片材上将粘合剂附着在混凝土零件表面的一种方法，碳纤维布只能承受较小的拉应力。碳纤维布放置时应该注意：弯曲加固梁时，应在受拉区横梁支撑的上方和下方放置碳纤维布，梁受剪加固时，碳纤维布应采用U形箍加纵向压条或封闭箍的方式粘贴;如果要增加柱子的抗震能力，需要将碳纤维布螺旋缠绕并沿柱子轴线贴附，在用碳纤维板加固之前，必须先卸载原始结构构件。原构件混凝土实际强度等级不应低于C15，混凝土表面正抗拉强度不应低于1.5MPa。增强材料的环保和防火要求必须严格符合国家有关规定。

5.7完善抗震鉴定后的结构配筋

为完善设计和实施主体结构抗震加固保护措施，经建筑物抗震灾害鉴定，从以下几个方面入手：一是要求施工人员在实际建筑设计过程中严格遵守《建筑抗震加固技术规程》的基本设计原则，从而不断提高高层建筑主体结构抗震加固措施设计的安全规范化管理程度，及时发现各类建筑缺陷结构的局部破坏程度，最终及时进行修补行为，提高其整体抗震能力;二是经过抗震鉴定后，结构加固要求施工人员在加固结构的过程中，根据自身的不同功能选择不同的加固方法，以减弱外界因素的影响，达到规范的抗震加固状态。另外，抗震鉴定后结构加固工作的有效实施，需要施工人员根据抗震鉴定信息制定相应的抗震加固方案，并在实际工作过程中严格执行，从而达到最佳加固状态。

结论：

随着我国国民经济的快速发展，建筑业规模也在扩大，建筑产品数量也在迅速增长。同时，对现有各类结构的整体地震损伤能力提出了更高的技术要求。随着建筑抗震能力的提高是有效减少重大地质灾害的根本手段，我国地方政府进一步完善了抗震建筑设计标准。通过对旧建筑整体抗震检测和自动加固系统设计，有效提高老建筑整体抗震能力，提高老建筑整体抗震性能和安全性。但在民用建筑抗震性能试验中，必须按照国家有关法律法规，科学、合理、准确地进行。加强剂应根据环境因素的实际使用情况及时设计和修复。通过这些处理方法，可以有效提高高层建筑的防灾抗震能力，保障人民生命财产安全。

参考文献：

[1]易帆.中美混凝土框架结构抗震鉴定方法对比研究[D].西南石油大学，2017.

[2]王鲁华.村镇建筑抗震能力及实用抗震技术分析与研究[D].山东建筑大学，2019.

[3]贾广胜.现有建筑结构抗震鉴定及加固设计研究[J].住宅与房地产.2016（09）：111-113.

[4]邱航.现有建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].河南建材.2018（03）：12-14.

[5]赵丹丹，郝霖霏，郗皎如，薛松涛. 中日抗震鉴定可靠性及加固有效性探讨——为什么专家鉴定加固后的建筑会在3·11大地震中损毁[J].结构工程师.2015（02）：102-104.