现有建筑结构抗震鉴定及加固设计王方成

现有建筑结构抗震鉴定及加固设计王方成

王方成

筑博设计（深圳）有限公司广东深圳518000

【摘要】地震灾害是人们面临的自然灾害之一，当前，有很多老旧建筑由于年久失修，结构抗震性能不佳，一旦发生强烈地震会造成严重的人身安全事故。本文主要对现有建筑结构抗震能力鉴定与加固设计进行分析，提高建筑的抗震性能。

【关键词】可靠性鉴定；抗震能力鉴定；加固设计；设计方法

前言

地震灾害具有突发性、毁灭性、难预测等特征，早期我国一些建筑普遍存在抗震能力弱、功能单一的问题，如何提高抗震性能显得尤为重要。判定是否对现有建筑进行鉴定时，有以下情况需要鉴定：（1）需要对现有建筑进行结构可靠性鉴定或抗震能力鉴定时；（2）对现有建筑物需进行大修时；（3）对现有建筑改变使用功能、加层或扩建时；（4）对现有建筑已达到或超过设计使用年限仍要继续使用时；（5）灾后建筑；（6）对现有建筑的工程质量有怀疑或争议时。对建筑的抗震能力鉴定步骤：（1）搜集现有建筑的岩土勘探报告、施工图纸（竣工图纸）等工程相关原始资料；（2）现场实地踏勘建筑物现状，复核其与施工图等原始资料吻合情况、施工质量和平时使用状况；（3）对现有建筑地基基础、主体、主要结构构件等进行实测或取样化验；（4）依据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292先进行可靠性鉴定并形成鉴定报告；（5）经可靠性鉴定确认需要加固时再按照《建筑抗震鉴定标准》GB50023的有关规定进行抗震能力鉴定并形成鉴定报告。

一、抗震能力鉴定鉴定方法

依据《建筑抗震鉴定标准》GB50023的规定：抗震能力鉴定采用筛选法分两级鉴定。第一级鉴定是依据《建筑抗震鉴定标准》GB50023第3.0.4条要求为宏观控制对象和以建筑的构造鉴定为主两者进行综合评判；第二级鉴定应以现行规范为依据进行结构抗震验算为主并结合构造影响进行综合评判。A类（后续的合理使用年限30年）抗震鉴定方法：首先按照第一级鉴定的各项内容及要求进行评定，如果符合可不再进行第二级鉴定。否则，要进行第二级鉴定。B类（后续的合理使用年限40年）抗震鉴定方法：应以现行“规范”为依据检查原结构抗震措施，再利用结构软件复核其整体抗震能力，然后做出判断。当抗震措施不满足现行规范要求，而整体结构的抗震承载力又相对较高时可通过抗震影响系数进行综合抗震能力的评定；当抗震措施满足现行规范要求时，结构的主要抗侧力构件的抗震承载力大于或等于计算值的95%、次要抗侧力构件的抗震承载力大于或等于计算值的90%时可不进行加固处理。

二、现有建筑结构抗震鉴定步骤分析

（一）搜集建筑结构原始资料

当对现有建筑结构进行抗震鉴定之前，首先需要收集建筑结构的相关原始资料，内容主要包含建筑结构的施工设计方案、施工记录、勘验报告和工程验收报告等，通过这些资料可大致了解建筑物整体的情况，便于开展进一步工作，对于材料确实不全的应当进行相应的实测补充。

（二）实勘建筑结构的现状

有些建筑物因为年代久远或其他问题，原始资料缺失较多或记录不全，并且因为监管问题可能存在实物与资料情况不符等情况，因此需要实地勘验建筑结构的现状，不能纸上谈兵，否则将直接影响抗震测试的精确度，鉴定人员需要了解工程的施工质量和维护情况，注意相关的非抗震质量问题。

（三）综合分析抗震性能

通过原始资料整理与实地勘察之后，根据建筑物的结构体系、结构布置、抗震承载力等因素，运用相应的方法对建筑结构的特点、布置、构造等进行鉴定，通过参照有关的抗震能力分析模型，估算建筑结构的实际抗震能力。

（四）产生相关鉴定结论

在对现有建筑的宏观控制并对其抗震能力综合判定的基础上，整理出符合建筑结构实际情况的鉴定结论，不符合抗震性能指标要求的部分提出加固和维修建议，保证通过改造之后现有建筑能够符合抗震要求，达到使用目的。

三、现有建筑结构加固设计目标

对建筑结构的加固设计是有效提升建筑物抗震能力的重要手段，加固设计内容直接影响了建筑结构的抗震性能，对建筑结构的加固争取能够在突发性地震来临时起到适时的保护作用，降低地震给人民带来人身和财产损失。加固设计应当依据抗震鉴定结果为依据，以现行的规范、规程为标准，科学的、有针对性的进行加固设计，达到“小震不坏、中震能修、大震不倒”的设计目标。

四、现有建筑上部结构加固设计主要方法及适用范围

现有建筑上部结构加固方法分为：直接加固法、间接加固法。

（一）直接加固法

直接加固法是在结构构件表面（剥除粉刷层）清理干净后直接进行加固，加固直观、明了，一般分以下六种加固方法：

1.加大截面加固法

加大截面加固法是将原结构构件几何尺寸加大，所用材料与原结构相同，这样就可以保证后加固部分与原结构可靠粘接，融为一体。断面加大以后，构件刚度显著增大，承载力能力加大。本办法适用于使用上有条件增大构件截面的梁、板、柱、墙等结构构件。

2.外包钢（钢筋、钢筋网片）加固法

外包钢加固法是采用型钢对原结构构件进行包裹以达到加固补强的目的，外包钢形成稳固的钢构套，此加固法按是否采用混凝土包裹可分为干式和湿式两种。该方法适用于使用上允许增大构件截面尺寸的情况，适合柱、梁、墙等构件加固。

3.预应力加固法

预应力加固通过对原结构构件预先施加应力间接达到对结构构件加固的一种方法，产生预应力体所用材料均为抗拉、抗压强度高的高强材料，该加固方法能够纠正被加固结构构件截面应力超前，有效减小原结构构件裂缝宽度和挠度，显著提高构件承载力等优点。适用于梁、柱、杆件等构件，此加固方法对使用环境温度高于60℃及原构件所用混凝土收缩、徐变大的情况。

4.辅助结构加固法

辅助结构加固法是一种在原构件外重新制作若干个简单或复杂的构架来分担原构件荷载，形成一个与原构件组合在一起的新的组合结构达到两者共同工作。辅助结构加固法适合于较大的空间施工，二次构件制做应力求简单、自重较轻、对原构件损伤小。适合于梁、柱、钢架、支撑等，但必须对后加构件做好安全防护、防腐、防火等工作。

5.外部粘钢加固法

外粘钢加固法是用胶合材料把加工好的钢板按计算要求粘贴在原构件混凝土表面上。该方法施工操作简单、灵活，是一种目前普遍采用的加固方法。适用于对构件断面要求增加不大的梁、板、墙等构件。但当使用环境温度大于60℃、强酸、强碱、相对湿度大于70%的环境绝对不能采用。

6.碳纤维布加固法

是将碳纤维片材用胶合材料粘贴于混凝土构件表面。碳纤维布仅承受拉应力。碳纤维布布置方式：在进行梁受弯加固时，碳纤维布应布置在梁的支座顶面、底面受拉区；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；对柱进行受剪承载力加固时应将碳纤维布沿柱轴向环向螺旋缠绕粘贴并封闭。采用碳纤维片材加固前必须对原结构构件卸载；原构件混凝土的实际强度等级不应低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不应低于1.5MPa；被加固构件的使用环境及防火要求应严格按照国家现行的有关规范要求。

（二）间接加固

间接加固法是通过在原构件外加设构件用以改变原结构的受力状态，改变原结构的传力途径，从而间接的达到加固改造目的，一般常采用的方法有：

1.增设构件法

增设构件法顾名思义是在原结构的构件与构件间增设一个新的构件，新旧构件共同工作。以分担作用在原构件上的荷载，该方法一般适用于单层工业厂房或排架结构、厂区输送装置等。

2.增设支点法

增设支点法是在被加固结构的梁、板、柱上新增设若干支点（支座），达到增加跨数，减小跨长，增大了梁柱的线刚度的目的，从而间接的提高了原构件承载力。

支点按是否变形分为刚性支点和弹性支点。刚性支点法支点的变形相对被加固梁的挠度而言非常小，可忽略不计。弹性支点是以受弯或桁架构件来间接传递荷载，此时，支点的变形不能忽略。增设支点法适用于房屋净空不受限制的大跨度梁、板或高度较高的柱的加固。

3.增加结构整体性加固法

增加结构整体性加固法是通过增设支撑使多个构件形成空间整体，共同工作。从而大大降低构件破坏的概率，因此在不需要加固原结构当中任何一个构件的情况下达到了加固的目的。

4.改变刚度比值加固法

在房屋结构中，改变构件的刚度比值，调整原结构的内力分布，改善结构受力状况，也可以达到结构加固的目的，该方法多用于提高结构水平抗力。

五、结语

通过本文分析我们不难看出对现有建筑结构抗震性能鉴定和加固设计是相辅相成的，抗震性能鉴定是加固设计的依据，而加固设计则是提高建筑物抗震性能的保证。对现有建筑结构鉴定与加固工作必须按照国家现行的有关规定循序渐进，有针对性的开展鉴定加固工作，只有鉴定真实可靠，加固才能切中要害。不同的结构体系、纷繁的受力构件要采取不同的加固方法，如何找出一个经济的、安全的、可行的加固方法仍然是一个不断求索创新的过程，我们只有在具体的加固过程中注重将抗震鉴定和加固手段科学结合，更好的提高现有建筑物结构的抗震性能，才能更好的造福社会。

参考文献:

[1]杨立军，陆守明，孙晋．某中学框架结构教学楼抗震鉴定及加固[J]．湖南文理学院学报（自然科学版），2011（4）：77~80．

[2]赵丹丹，郝霖霏，郗皎如．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（2）：39~47．

[3]张树生，尹鹏，罗云龙.上部钢结构、下部混凝土结构组成的竖向混合结构体系的抗震设计[J].工程建设，2016（04）.