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    傳統抗震加固技術與抗震加固新技術簡述

    文章出處:悍馬加固材料人氣:-發表時間:2018-10-23 10:47【

    傳統抗震加固技術與抗震加固新技術簡述

    1概述

    1.1我國目前抗震加固的基本原則

    1 )考慮到已有建筑的歷史條件,在抗震設防要求上略低于新建工程的抗震設防要求,即抗震加固的安全度可降低 15%~30%,但7度及7度以下時不予降低 ;

    2)抗震加固前必須做出抗震鑒定,視其必要性和技術經濟的合理性, 對沒有價值進行抗震加固的建筑應予拆除 ;

    3)抗震加固的重點是城市生命線工程和易造成次生災害的工程等。

    4)加固時,主要加強結構的整體性、提高變形能力以及加強薄弱環節和危險部位。

    1.2 抗震加固對象

    1 ) 未采取抗震設防措施的已建成的建筑物、構筑物,應當按照我國有關規定進行抗震性能鑒定,并采取必要的抗震加固措施。1997年由全國人大常委會通過的《中華人民共和國防震減災法》中明確規定,這一類建筑物、構筑物包括:屬于重大建設工程的建筑物、構筑物;可能發生嚴重次生災害的建筑物、構筑物;有重大文物價值和紀念意義的建筑物、構筑物;地震重點監視防御區的建筑物、構筑物等。

    2)抗震設防標準提高的地區已建成的建筑物、構筑物。新《規范》對部分城市的設防烈度進行了調整,全國34個省會級城市中,南昌和石家莊提高一度設防;天津、鄭州、???、香港和臺北提高“半度 ”設防。對這些城市或地區的建筑物、構筑物來講,原有建筑物的抗震能力是否能滿足新的抗震設防要求,應該通過抗震鑒定予以確定 ,如果不能滿足抗震設防要求,則必須要進行抗震加固。

    3 )在地震中遭到破壞的建筑物、構筑物,震后經鑒定后認為有必要進行抗震加固以恢復其使用功能。

    2傳統抗震加固技術

    2.1混凝土結構加固

    針對鋼筋混凝土結構的抗震加固,主要有以下幾種加固方法。

    1 )增大截面法,又稱為外包混凝土加固法,即通過在原混凝土構件外, 疊澆新的鋼筋混凝土,增大結構構件截面面積及配筋,達到提高結構的承載力和剛度的目的;加大截面法適用于混凝土柱、板、梁等結構構件。

    2) 外包鋼加固法,是在加固構件四周包以角鋼,從而提高構件承載力的一種加固方法,分干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。干式外包法, 是指角鋼直接包于被加固構件的四周,或雖然填塞有水泥砂漿,但不能保證結合面有效地傳遞剪力:濕式外包法,是指在角鋼和被加固構件之間留有一定的間隙,間隙用乳膠水泥砂漿或注入結構膠填實。

    該方法可以在幾乎不改變構件截面尺寸的情況下明顯提高構件的承載力、增大延性和剛度。外包鋼加固法適用于混凝土柱、梁等。

    3 )改變受力體系加固法,通過增加結構抗側力構件,如混凝土抗震墻、 鋼支撐等,改變在地震作用下結構的受力方式,將地震作用的絕大部分,轉由新增抗震墻和鋼支撐承擔,原結構構件承擔較小部分的地震作用力,使構件原有的承載力滿足抗震要求,由此達到對原結構的加 固目的。

    4)粘鋼加固法,是指用粘結劑 (結構膠)把薄鋼板粘貼在混凝土構件的表面,使鋼板與混凝土協同 工作的一種加固方法。主要用于混凝土構件的抗彎承載力和抗剪承載力加固。此外混凝土剪力墻開洞也多采用這種方法。

    5)粘碳纖維加固法,與粘貼鋼板加固法類似,粘碳纖維加固法是指用粘結劑把碳纖維片材粘貼在混凝土構件的表面,發揮碳纖維高強抗拉作用,替代鋼筋。主要用于混凝土構件的抗彎承載力和抗剪承載力加固。結構柱的延性加固也可采用此方法。

    2.2 磚混結構加固

    砌體結構在我國量大面廣,是上世紀70年代以前的未按抗震設防要求設計的主要結構形式,其加固方法主要有:

    2.2.1圈梁構造柱加固

    在結構外增設混凝土圈梁和構造柱,它能有效地提高磚墻的承載力和延性性能,是上世紀9 0年代以前的主要加固方法之一 。

    1 )鋼筋網水泥砂漿法。在磚墻的兩面敷設鋼筋網片后抹上高強砂漿面層,形成組合墻體,即俗稱的“夾板墻 ”,可大大提高磚墻的承載力, 通常與圈梁構造柱加固法一同使用。

    2)混凝土板墻加固。上世紀90年代磚砌體結構逐漸采用混凝土板墻加固技術。該方法是在磚墻面上敷設一層60mm~80mm厚的配筋 混凝土簿墻板,與磚墻共同工作,一方面可以大大提高磚墻的抗震承載力,另一方面還可以起圈梁和構造柱的作用,增加磚砌體結構的延性。

    2.2.2 磚柱的加固

    1)磚柱通常采用外包混凝土加固,這種加固方法對于軸心受壓磚柱及 小偏心受壓磚柱,能很大程度上提高承載力。

    2)為增加磚柱的變形能力,可采用包鋼加固的方法。

    3 抗震加固新技術

    3.1 基礎隔震技術

    基礎隔震技術是在上部結構和基礎之間設置隔震裝置,阻隔地震能量 向上部結構傳遞 ,從而減少結構地震反應的一種抗震技術。美國猶他洲鹽湖政府大樓,始建于1894年,5層無配筋磚石結構建筑,離斷層只有3 km,很容易為地震所破壞。該大樓采用了疊層橡膠支座與鉛芯橡膠支座的隔震加固方法,帶鉛芯的隔震支座安裝在建筑的周 圍,以減輕扭轉振動反應。新西蘭議會建筑,采用鉛芯橡膠支座進行抗震加固,該建筑加固后可在地震時水平移動300 mm。應用于重要工業設備的例子有:新西蘭的海沃茲HVDC變電站用橡膠支座加滯變 阻尼的隔震系統,對交流濾波電容器組進行了抗震加固。目前,世界上較高的隔震加固建筑是美國加利福尼亞的奧克蘭市政大廳,該建筑始建于1914年,共18層,在1989年10月的舊金山灣區7.1級大地震中受損嚴重,在1994年加固中,采用了在基礎部位增設隔震裝置的抗震加固方法。目前我國還沒有采用該技術加固的工程。

    3.2消能減震技術

    傳統的抗震設計方法是靠結構的延性來耗散地震能量。但問題在于結構受到一次強烈地震時,結構構件在利用自身的延性耗散地震能量的同時,也會受到嚴重的損傷。為了解決這個矛盾,在結構上附加各種阻尼器,通過阻尼器大量耗散地震輸入到上部結構的能量,從而達到保護主體結構免遭破壞目的。常用的阻尼器有金屬屈服阻尼器、摩擦阻尼器、彈性阻尼器、黏滯液體阻尼器等。

    消能減震技術近年來被大量的應用在對已有建筑物的抗震加固上 ,與傳統的加固技術相比主要優勢有:( 1 ) 施工現場無濕作業,基本不影響原建筑的正常使用功能;(2)能在保持原建筑外貌不變的前提下, 實現了提高抗震能力和改善使用功能的協調 ;( 3)消能效果明顯 ,結構經過合理的設計,可以滿足各種設防烈度下的抗震要求;(4 )可以有效的節約經費和縮短工期?;谝陨蟽瀯?,消能減震技術在建筑物的抗震加固中的應用前景十分廣闊。

    1980年的新西蘭的Ra ng i t i ke i橋采用了金屬變形阻尼器進行加 固,美國SanFr a nc i s co的一棟鋼筋混凝土建筑 ( Wells Fargo銀行大樓)于1989年LomaPr i et a地震中受到破壞,加固采用X型金屬阻尼器;墨西哥的墨西哥城在1985年的大地震中很多建筑物受到損傷,其中包括Izazaga大樓,一幢12層的鋼筋混凝土的建筑,加固采用了大約250個金屬阻尼器。加拿大蒙特利爾的一幢學校建筑在1988年的Sa gue na y地震中受到了一些微小的結構損傷和一些非結構損傷,加固方法是在預制混凝土框架內設鋼結構的交叉支撐,將64個摩擦阻尼器安裝在支 撐上,組成消能支撐系統,另將388個摩擦阻尼器安裝在預制墻平面內。1997年在沈陽市政府大樓的加層抗震加 固中采用了摩擦耗能阻尼器。

    黏滯阻尼器是一種減震效率極高的阻尼器,早就常見地應用于軍事、航天、船舶、設備和管網的減震中,近幾年才應用于土木工程的減震 中。建于1926年的美國洛杉磯Ci t yHal l為32層鋼結構建筑,建成后經歷了多次地震,造成了一些損傷,加固方案采用基礎隔震結合設置粘滯阻尼器的加固技術。建于1927年的美國加州Woodl and飯店 是一個磚石結構的歷史建筑,在1995年的抗震加固中,方案采用16個45 0kN的黏滯阻尼器,與V字形支撐組成消能支撐的消能減震加 固方法。美國麻薩諸塞州波士頓市區內的一幢35層建筑于1 996年進行抗震加固,共安裝了40個670kN的黏滯流體阻尼器。國內在這方面也有不少的工程應用,1998年啟動的首都圈防震減災示范區中,北京的一些標志性建筑如北京火車站、北京飯店、北京展覽館、中國革命歷史博物館等,進行系統的抗震鑒定、加固。中國建筑科學研究院工程抗震研究所采用黏滯阻尼器加固了這些大型公共建筑。北京火車站中央大廳為框架結構,加固采用了32個1300 kN的黏滯阻尼器; 北京飯店西樓加固采用了100多個3 00 k N的黏滯阻尼器 ;北京展覽館部分展館加固率先采用了國產黏滯阻尼器;此外中國革命歷史博物館、京西賓館等我國重點工程也先后采用了該項加固技術。

    3.3高強不銹鋼絞線+高強聚合物砂漿加固技術

    高強不銹鋼絞線網 +高強聚合物砂漿加固方法是近年來開發的新型加固技術。方法是將預先編織好的高強不銹鋼絞線網張緊,用膨脹螺栓固定在被加固的混凝土構件表面,然后抹20mm-40mm厚高強聚合物砂漿。其原理是通過高強聚合物砂漿與被加固構件混凝土面的黏合力,將被加固構件所受到的外荷載作用力,傳給高強不銹鋼絞線承擔。

    近兩年來,清華大學進行了該項技術的鋼筋混凝土構件抗彎加固和抗剪加固的試驗研究,取得很好的加固效果,不僅抗彎承載力和抗剪承載力可以得到明顯提高,而且抗彎剛度也能夠得到明顯提高。中國建筑科學研究院工程抗震研究所進行了該技術的混凝土柱、磚墻和混凝土框架節點的加固研究,同樣取得滿意效果。耐火試驗表明,該加固方法具有很強的耐火性,完全達到防火要求。

    高強不銹鋼絞線具有強度高(通常是普通鋼筋的3~7倍)、不生銹等優點。聚合物砂漿為無機材料,與混凝土材料具有良好好的粘結性 能,并且具有耐久和耐火的特點。目前,該技術已成功應用于北京中國美術館、北京師范大學北校教學樓 (原輔仁大學)、廈門鄭成功紀念館等建筑的抗震加固中。


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