现有建筑结构抗震鉴定及加固设计研究

发表时间:2021/6/8   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:马文帅
[导读] 摘要:随着经济发展水平的提高和技术的进步,我国建筑面积已达到庞大的规模。
        机械工业第六设计研究院有限公司  河南省郑州市  450000
        摘要:随着经济发展水平的提高和技术的进步,我国建筑面积已达到庞大的规模。多年的使用导致部分建筑物不再满足设计之初的标准和用途,居住者对现有建筑物的装修改造导致许多建筑结构进入了后期加固维护阶段,因此,对现有的建筑物进行改造加固是当今工程建设中一个重要的研究课题。一些城市会保留部分的老旧建筑,这些建筑由于受到以往的经济和技术限制,导致其缺乏可靠的抗震保护,一些建筑项目没做好安全防范措施,比如建筑完工后是否有衔接不完善的问题,这些项目在竣工后的检测阶段是否经过完整的抗震检查,能否保持建筑对居民的保护作用。因此,有必要进行科学的识别这些建筑,对不合格的建筑物进行加固,提高建筑物结构的稳定性。基于此,本篇文章对现有建筑结构抗震鉴定及加固设计进行研究,以供参考。
        关键词:现有建筑结构;抗震鉴定;加固设计研究
        引言
        随着我国城镇化建设的发展,大中城市市区内的新建用地已日趋减少,土地利用率逐渐饱和,可供建的建筑用地越来越少,大量既有建筑占比大幅提升。我国现行抗震设计规范根据当前使用情况进行了及时修编,依据旧的抗震设计规范修建的既有建筑未必满足现行抗震鉴定标准的要求。因此,对既有建筑进行科学、合理的抗震鉴定,提出经济有效的维修、加固、改造或更新的技术对策,尤为必要。在建筑结构设计基准期内,抗震鉴定具有较大的随机性,在鉴定标准引入了后续使用年限的概念,由于该规范的局限性,并没有给出既有建筑不同后续使用年限下可变荷载取值标准,因此对既有建筑不同后续使用年限内可变荷载取值标准的研究,具有十分重要的工程实际意义。不少学者针对建筑结构荷载取值做过一系列研究,但对既有建筑进行抗震鉴定时,需对其进行修正的研究相对较少。
        1现有抗震标准
        国内建筑结构抗震和建筑非结构构件抗震起步较早,目前比较成熟的设计规范及施工验收规范有:《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)、《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014、《化学工业建(构)筑物抗震设防分类标准》GB50914-2013、《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB50909-2014、《工业企业电气设备抗震鉴定标准》GB50994-2014、《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》GB50453-2008、《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB50470-2008、《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006、《工业企业电气设备抗震设计规范》GB50556-2010、《构筑物抗震设计规范》GB50191-2012、《电力设施抗震设计规范》GB50260-2013、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008、《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB50032-2003、《地下结构抗震设计标准》GB/T51336-2018、《通信设备安装工程抗震设计标准》GB/T51369-2019、《非结构构件抗震设计规范》JGJ339-2015、《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-2009、《底部框架—抗震墙砌体房屋抗震技术规程》JGJ248-2012、《城市桥梁抗震设计规范》CJJ166-2011、《镇(乡)村建筑抗震技术规程》JGJ161-2008、《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ140-2004、随着抗震支吊架在建筑中使用范围的不断扩大,施工和验收过程中存在的问题也逐渐凸显出来。《建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件》CJ/T476-2015作为行业标准,已于2015年9月1日实施该标准规定了建筑机电设备抗震支吊架的术语和定义、分类和标记、材料、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容;适用于以地震力为主要荷载,建筑抗震设防烈度为6度~9度的建筑机电设备抗震支撑。
        2建筑结构设计中存在的不足之处
        2.1建筑结构设计的抗震性能交叉
        影响建筑工程安全最大的方面就是地震问题,然而因为中国地形以及地势的原因,有的地区地震频发,相应地区大部分建筑物的抗震设计都不符合要求,从而造成建筑物出现坍塌的现象,这在很大程度上给人们的生命安全以及财产安全带来了影响,同时也制约了建筑领域的发展以及经济的建设。强化建筑物安全性势在必行,首要措施就是提高建筑结构设计中的抗震基础。抗震线对于建筑物的安全性来说是一次性的,如果出现事故的话,是不可逆的,没有办法确保人们的生命安全以及财产安全。建筑结构的抗震性取决于很多方面的因素,一般情况下是在施工材料以及建筑结构设计上。这些方面都和建筑工程的资金成本息息相关,其共同决定了抗震性能的优劣,建筑材料对于决定建筑抗震性能来说占了很大的比重,建筑结构的抗震性在很大程度上决定了建筑结构是否安全。
        2.2建筑结构的设计规划周期问题
        对于建筑工程的施工来说,建筑工程结构设计是最重要的内容之一,如果建筑工程的结构设计不合理,这就会导致整体建筑工程的安全质量受到影响。特别是对于目前许多的建筑结构设计来说,在前期的设计过程中,许多专业技术人员需要参考大量的设计内容进行规划设计,这就导致整体建筑工程的涉及时间较长,从而使得建筑工程的工期被延长。另一方面,目前很多建筑企业中是视觉感受忽略了建筑工程本身的结构设计缺陷问题,这就导致很多的建筑结构不符合相关的施工标准,如果继续施工可能存在安全隐患,甚至会影响到后续建筑使用的安全质量。
        2.3环境因素
        建筑物由于遭受各种灾害的侵袭,如地震、火灾、水灾、风灾、冰灾及爆炸等,这些灾害都会遗留下来大量遭受坏或损坏的建筑物,需要进行加固或修复,对于具有文物价值的工程更需要通过加固尽可能地延长其寿命。而在实际决策过程中,为了提高决策的效率,需要忽略一些次要因素,依靠经验来判断多个目标间的相互影响和重要程度来选择加固改造方案,这种方法存在盲目性,结果往往是不合理的。必须运用科学的评级体系对方案做出科学、合理的综合效益评价,将经济和非经济性质的指标综合在一起进行评价,对照评价标准,采用不同方式进行论证、综合分析、决策出最优方案。


        3建筑抗震方法的鉴定
        建筑的抗震鉴定分为两种级别:一是基于建筑抗震验算,二是基于建筑构造,并辅以宏观控制。比如若建筑的抗震鉴定结果满足第二种建筑级别,那么这栋建筑的抗震鉴定结果为合格。若建筑的抗震鉴定结果不符合第二种鉴定的某些要求,那么这栋建筑还要进行第一种级别的抗震鉴定。如对钢筋混凝土进行的抗震措施及抗震承载力检查的一级鉴定,若其抗震性能不符合相关规定要求,则必须对该建筑物进行加固改造。
        鉴定的主要内容:对既有建筑结构的抗震鉴定中,主要鉴定的内容包括建筑结构的基本情况、建筑结构的使用条件、既有建筑的地基情况、结构使用材料的信念、建筑承重结构施工情况等内容,具体包括结构布置及其形式、建筑抗测力系统情况、结构支撑与连接、细部参数、建筑历史使用情况、地基情况、结构构件等施工材料性能、建筑裂缝问题等等。
        4加固设计
        4.1结构加固的原则
        加固改造应充分利用原有结构构件的承载力,施工前应对拟加固构件充分卸载,恢复变形原有结构的局部构件如需拆除则应采用静态切割,保留足够长度的原有钢筋并锚入新增构件内;人工拆除时不得重槌猛敲,不得损伤相邻的原有结构构件。新老混凝土结合面应凿毛处理,清洗并刷界面剂后再浇筑混凝土或灌浆料。新增受力钢筋的锚固可采用结构胶植入原结构柱或梁中,植筋钻孔时应避开原有结构钢筋;当用于植筋的钢筋砼构件最小厚度或边距、间距不满足规范要求时,应采用与原有钢筋沿受力方向单面焊10d或双面焊5d,严禁弯折后垂直受力方向与原有纵筋焊接。施工前应设置合理可靠的支撑系统,确保施工过程中原有结构构件的安全与稳定。
        4.2钢筋混凝土的加固防范措施
        在既有建筑钢筋混凝土的加固中,主要加固措施有三方面,即框架梁加固、钢筋混凝土构建加固以及钢筋混凝土柱加固。在很多既有建筑的框架梁中,需要从底部框架梁进行加固,通过提高钢筋混凝土构建延展性、变性能力等性能提高建筑结构的抗震性能,但要注意不能过度增加刚度。底部框架梁加固的措施主要有外粘钢板加固、粘贴u型钢箍肩胛骨和粘贴纤维复合材料加固三种。在加固方法的选择上,需要对建筑钢筋混凝土的构建承重力进行判定,并结合实际承重力标准来选择具体的加固方法,如果建筑结构抗弯承载力不达标,那么就需要在梁顶或梁底用粘贴钢板的措施进行加固;如果建筑结构的抗剪承重力不达标,那么就需要采用在角梁测量粘贴u型钢箍的措施进行加固;如果建筑中的钢筋混凝土承载力达标但延展性不达标时,就需要采用在梁周围粘贴纤维布的加固措施进行加固。如果既有建筑中的钢筋混凝土结构出现裂缝、破损等问题,就需要在钢筋混凝土结构的加固中采用注浆加固法进行加固。注浆加固法中的“浆”主要是环氧树脂类粘合剂以及密封剂灌浆,用这两种注浆对建筑裂缝进行修补加固,能够做到提高建筑钢筋混凝土结构的强度的同时保证加固施工不会对其他结构造成影响,有效保障了钢筋混凝土柱结构的综合性能及使用寿命,同时它还具有施工方便、效果好等优点。在施工的过程中,需要对其施工技术加以掌握,为了保证注浆顺利抵达裂缝较为狭小的地方,需要注意注浆速度,并采取附压延续的方式进行注浆,并根据实际情况调整注入量。在钢筋混凝土柱的抗震加固中,需要采用外粘型钢加固措施,能够有效提高其承重力和抗震力,适用于地震较为频繁的地区既有建筑混凝土柱加固。
        4.3添加一个门垛可以确保稳定的墙壁和门的安装框架
        通常应设置在门上,特别是在墙的转折处或丁字墙。通过设置环梁,使得整个建筑的刚度和稳定性提高,减少由于基础的不均匀沉降,从而抵抗地震的影响。在外墙四角处,其中水平墙的劈裂面与外纵墙是水平连接的,两侧有大孔,而外墙内的大房间,一般建筑立柱必须与环梁和墙体紧密连接。如果建筑物有多种质量问题,可以采用碳纤维法对建筑进行抗震加固。利用这种方法的工程一般使用两种类型的碳纤维材料,分别是碳纤维布和碳纤维板。碳纤维材料本身高强度、轻质量的属性有利于保持建筑自身的外型尺寸以及重量,简单的施工过程可以缩短工期,节约建设成本,提高项目的经济效益另外,碳纤维材料还可以适应一些恶劣的施工环境。
        结束语
        综上所述,对建筑安全性造成影响的因素有很多,通过提高安全意识、优化结构设计、加强结构抗震性能设计、做好施工管理等方式,能够有效解决建筑结构设计存在的安全隐患。对于建筑工程来说,建筑结构设计是非常重要的。对于建筑结构的设计来说,必须要以安全为基础,严格按照国家对于建筑结构设计的相关规定,提升建筑整体的安全质量,全面推动我国建筑结构设计行业的快速发展,为人们提供安全可靠的建筑。
        参考文献:
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