现代建筑结构抗震设计及加固处理研究

商治强（中交铁道设计研究总院有限公司，天津 300000）

我国所处的地理位置地壳运动比较频繁，相对来说，发生地质灾害的概率高于其他国家，除此之外环境问题的不断恶化，也是最近几年我国各个地区地震灾害频繁发生的主要原因，地震灾害给广大民众和社会经济发展造成的创伤是很难弥补的，特别是在高层建筑越来越多的现代社会中，一旦发生地震灾害，后果的严重性是不可想象的，由于建筑是否具备优越的抗震能力，是建筑能否安然应对地震灾害的决定性因素，因此在现代建筑设计中合理融入抗震设计概念逐渐引起各相关方面的关注与重视，但是在当前的现代建筑结构抗震设计中，仍有一些尚未得到妥善解决的问题，所以迫切需要合理开展现代建筑结构抗震设计与加工处理的探索和研究。

1 概念设计在现代建筑结构中的抗震作用

随着近年来大型地震对建筑物造成的严重破坏，以及因为建筑物严重损坏所带来的人民生命财产安全的严重损失，使得人们对于建筑物的抗震性能产生了较高的需求，相应的概念设计理念也在这种需求中逐渐浮出水面，这种概念其核心目的是有效的提升建筑整体结构的抗震性能，通过针对不同地质状况和地理位置所开展的建筑物结构选型，来满足人们日益增长的对建筑物的抗震需求提升。因此在进行建筑物结构设计的过程中所包含的抗震设计内容得到了明显的增加，设计人员应当针对抗震设计来不断提升自身的专业知识和设计能力。在进行建筑物结构方案的选择过程中要避免受到业主的影响，防止受到来自建筑物的外观形状以及结构布局等诸多因素中存在的抗震缺陷。良好的技术选型工作能够有效降低业主对建筑物经济型乃至外观的干扰和影响，如果不能对建筑物地下结构的延展性进行有效的控制，盲目的增加地面下结构的延展性可能会导致建筑物本身的抗震性能受到影响甚至会影响建筑物本身的质量。

2 建筑结构抗震设计中亟待解决的问题

2.1 前期设计方案中的抗震设计

某些建筑工程设计过程中设计单位甚至业主对于建筑物结构的设计方案没有给予相应的重视程度，大多建筑物设计过程集中在如何让建筑外观更加符合业主的要求，这使得设计单位在开展设计的过程中为了迎合业主的需求使得建筑物本身的结构性能得到有效的控制。加之当前建筑行业市场发展速度较快，部分工程的整体开发周期较短，所以在设计的过程中为了能够加快设计速度，某些设计单位甚至会脱离建筑物的结构设计方案。这使得建筑物自身的平面结构或立面结构甚至特殊结构都没有进行科学有效的评估，对于建筑物的抗震性能产生了负面影响。建筑物的设计过程中要将结构设计和建筑设计进行有效的平衡，保证两种设计内容都具备较高的科学性，这是建筑在满足质量要求以及抗震需求的前提下获得更好的外部特征。所以在设计的过程中要重视结构平面立面和建筑物内部的梁柱性能设计，提升建筑物的抗震效果。

2.2 结构体系选择

在进行结构体系的选型过程中，应当通过对抗震设防的烈度以及类型，建筑本身的地质情况，建筑物的高度，以及施工技术和施工材料等多种因素进行考量，要将建筑物的经济性和技术水平以及最终的建筑物功能进行有效的平衡来提升结构设计的科学性以及合理性。在进行结构设计时应当首先进行计算简图的制定工作，同时要对建筑物自身的地震传递渠道进行有效的模拟。这能够有效降低建筑物不同部位的结构在地震中遭到破坏而使得建筑物整体结构失去有效的载荷能力，出现严重的建筑质量安全事故，要保证建筑物具备良好的地震中的承载能力，吸收地震应力的能力以及在应对不同震级情况下建筑物所能够提供的变形能力。对于建筑物存在的某些弱势结构应该通过各种技术或方法来提升其抗震性能。

2.3 结构平面与立面的选择

在进行平面结构和立面的设计过程中要面对平面规则问题，通常导致平面不规则最主要的原因是凹凸以及扭转两种不规则问题，在某些情况下楼板局部的连续性较差也会产生平面不规则问题。而立面不规则则由竖向抗侧力构件以及侧向刚度连续性不足的问题产生，在某种情况下楼层的承载能力发生了突然的变化，较为典型的是在地震过程中楼层的承载能力发生突变导致的纵向立面不规则问题。要在设计过程中降低上述几种立面和平面结构不规则的问题，如果设计过程中无法避免这种不规则立面和平面，则需要召集技术人员和工程人员用特殊的技术或措施来进行立面平面的加强工作。

2.4 抗震概念设计的有效延伸

在进行建筑物的抗震设计过程中，除了对现有技术的依赖和应用之外，还需要通过建模来提升建筑物本身的抗震水平，但受到地震过程的不确定性使得这种技术应用和建模模拟过程仍然不能完整的实现建筑物抗震水平的有效提升，所以应当在进行结构设计时增加建筑物的抗震措施，通过多种不同的方法来有效的缓解地震对建筑物产生的破坏作用。在进行概念设计时首先需要设计人员对于不同建筑结构的性能和原理有着清晰的认识，只有具备完善的设计原则，明确不同的抗震技术在抗震过程中所起到的作用，将这些技术进行有效的排列，明确不同技术的优先级，使得建筑物本身的抗震容错能力得到有效的提升。

2.5 结构材料与施工的重要性

抗震设计过程中也要考虑到建筑物在选择抗震材料过程中的不同要求，并将这种要求在设计图纸中反映出来。通常针对砌体建筑物所使用的砖块性能有如下要求，多孔砖以及普通砖应当满足MU10的强度等级，空心砖的强度等级应当满足MU7.5，砂浆强度等级应当满足M5。建筑物所包含的框梁以及混凝土的强度等级在一级抗震水平的条件下应当高于C30。圈梁以及构造柱等建筑物构件的强度水平不得低于C20。在建筑物所包含的钢结构在相关技术参数中钢结构的屈服强度以及抗拉强度所产生的比值不应当超过

0.85。

3 抗震加固技术类型

3.1 自身加固方法

在对建筑物的结构进行认证加固的过程中，较为常见的加固方法包含压力灌注及其细分的环氧树脂浆和水泥浆的加固方法以及铁把锯加固方法，针对铁把锯加固方法，其核心原理是通过穿墙的裂缝开展加固流程，其核心构件所选用的材料为直径6mm的钢筋，通过对其弯折形成超过两侧缝隙并形成100mm的直钩作为加固构件。

3.2 外包加固方法

开展外包加固的过程中，主要的加固对象为钢筋网水泥砂浆、外包钢筋混凝土以及水泥砂浆三种面层和钢构件网笼等四种加固方法。钢筋混凝土梁柱砖柱以及砖墙的加固是外包钢筋混凝土面层加固的主要对象，而针对水泥砂浆面层的加固对象主要面向不需要大幅提升抗震能力的砖墙。钢筋网水泥砂浆面层的加固对象主要集中在砖柱和砖墙两个部分的加固流程，在进行该流程的架构过程中通常不需要设置模板进行支撑，只需要在完成钢筋设置后进行多层抹灰工作也能够实现有效加固目的。针对烟囱和钢筋混凝土的砖柱、梁柱进行加固的方法通常为钢构件网龙加固，这种加固方法通常较为简单，只需要做好相应的防锈措施，如果建筑物本身自然环境中的湿度较大时则尽量避免使用这种加固方式。

3.3 构件增设方法

在进行增设构件的过程中要将在原本结构构件的基础上增加新的构件，增设构件的主要目标是为了加强建筑物本身的抗震性能和整体结构的稳定性，还建议具备一定的变形性能，这能够有效提升抗震水平。通常在进行构件增设的过程中，要将增设的构件可能会对建筑产生的影响进行有效的考量，大多数情况下正是构件通过以下几种方式进行，首先是墙体增设，这种方法适用于抗震横墙本身存在较大的间距，墙体的承载能力不足时便可以增加墙体来实现加固作用，使用这种方法进行墙体加固是可以选择钢筋混凝土墙体或砌体墙体。其次是柱子增设，增加柱子的主要目标是为了增加墙体的颠覆能力，通常增加柱子会采用钢筋混凝土柱圈梁或拉杆等基础构件来对柱子进行有效的连接实现墙体的加固作用。在增设拉杆的过程中通常适用于存在加固受弯的构件以及纵横墙连接部位的固定作用。增设支撑是指适用于屋盖天窗或柱间等建筑内部结构的支撑过程。这也是能够有效提升建筑物抗震性能的重要措施。圈梁的加固过程主要面对圈梁自身的技术参数与施工设计要求存在差异，通常会选择钢筋混凝土和内墙圈梁来对其进行有效的加固，使得圈梁能够依照建筑物的周边形成闭合式的环形圈梁，以此来实现建筑物的整体结构受到圈梁的约束，提升抗震性能。

3.4 连接增强方法

在发生地震的过程中，保证建筑物实现有效抗震能力的关键部位为建筑物结构构件的连接位置，这是建筑建造过程中常常被忽视的区域对于建筑物的抗震性能有着直接的影响，应当增强对构件连接位置的加固使其具备较强的承载能力，通常该区域存在质量问题的主要反应和特征包含以下两点，首先是拉结钢筋通过砖墙与混凝土梁柱进行有效的连接能够提升加强拉结筋的作用，通过将钢筋进行弯折后插入到砖块的灰缝之间，并在另一侧通过环氧树脂砂浆将钢筋与梁柱体的斜孔进行有效的固定，使得墙体和新增的外加柱进行有效的连接实现加固作用。压浆锚杆则适用于纵向的墙体连接不存在要求连接性能较好的条件下通过将锚杆与内墙和纵墙进行连接再用水玻璃砂浆进行灌浆处理。

4 加固设计的技术革新趋势

4.1 加固设计所包含的内容

为了能够有效提升加固补强作用，在加固之前应当做好加固设计工作，通过将不同的加固方案进行多角度的比较来选择性能较好经济性较强的加固方案，加固工作的核心内容要体现出良好的预防性，对于静结构通常应将其转化为超静定结构，能够有效地提升建筑物在抵御地震过程中所产生的冗余效果。

4.2 加固设计过程中的要点内容

加固过程中所选择的混凝土其强度要高于建筑物本身的结构所采用的混凝土强度，之所以采用这种强度的混凝土，除了能够有效保证前后混凝土界面之外，还能够提供更加强力的粘接效果，使得钢筋或其他加固材料能够得到有效的巩固，通常后续施工所采用的混凝土体积低于旧有混凝土的体积，加之浇筑过程中受到空间的限制不能够实现有效的浇筑质量。比如在针对较小容积的模板进行浇筑时对其混凝土质量进行检测发现其混凝土质量远低于大空间比例的混凝土浇筑质量，因此需要通过加强混凝土的强度等级来弥补浇筑质量的下降。在进行混凝土加固设计的过程中要对该加固过程的经济性进行考量，防止重复性施工或过度施工所产生的浪费现象，如果建筑工程项目本身处于地震带或地震高发区可以通过对该建筑物增加防震构件来提升建筑物的抗震水平。

5 结语

建筑与广大民众切身问题存在紧密关系，建筑的稳固性与耐久性不仅是自身价值的重要体现，对建筑用户的生命财产安全也有重大影响，而地震灾害的发生，是对建筑稳固性的考验，而优越的抗震能力是保证建筑工程安然度过地震灾害，并为民众提供庇护所的有效保障，最近几年地震灾害不时发生的事实，充分引起了人们对建筑结构抗震能力的重视，鉴于将抗震概念合理应用到建筑结构设计中，是提升建筑抗震能力的有效举措，因此，各相关方面应高度重视目前建筑结构抗震设计中的对结构材料与施工作业的要求，以及结构平面与立面选择等各种核心问题，同时也需要合理探讨自身加固、外包加工以及增设构件与增强连接等建筑结构抗震加固措施，以便确保现代建筑结构抗震设计与加固处理的科学性与合理性，借此为广大民众献上高质量建设项目。