被动控制抗震加固方法（精选5篇）
被动控制抗震加固方法 篇1
摘要：最近几年, 世界各地频繁出现地震, 给世界人民造成了严重的损失, 使得许多人流离失所, 苦不堪言。我国在这几年内也出现了几次比较大的地震, 给人民的生命和财产造成了很严重的损失, 造成这些严重后果最重要的原因就是房屋倒塌。很多房屋的抗震性能不能满足要求, 特别是一些学校的房屋, 一旦倒塌后果十分严重, 因此本文对房屋的抗震加固方法进行研究, 并对其工程造价控制上进行了研究, 为建造一个不但抗震性好, 而且经济的房屋做一个参考。
关键词：房屋,抗震加固方法,工程造价,控制研究
随着我国经济的迅猛发展, 人民的生活也在不断地改善, 在我国无论是乡村还是城镇的建设都在迅速的建设, 各地楼房高起。在如此快的建设当中, 许多企业在造价上过于控制, 导致许多建筑的质量得不到保障。特别是在一些学校教学楼的工程上。因此我们既要保证工程的质量, 保证这些房屋的抗震性, 也要在造价上控制, 要两者兼得。笔者在本文中对房屋的抗震加固方法及工程造价控制进行研究, 希望能为学校的房屋安全出一份力。
1 学校房屋的特点及设防震标准
1.1 房屋特点
根据以前在地震中, 学校房屋中出现的不同程度的坍塌情况, 我们可以看到学校房屋存在着很多不安全因素。首先工程材料质量问题, 早期监管制度不够健全, 发现许多坍塌房屋在施工材料上偷工减料, 如材料韧性差, 钢筋直径及锚固达不到要求, 水泥、混凝土强度不够, 其次, 房屋的使用年限已久, 出现了不均匀沉降, 墙体出现裂缝等问题。再次房屋的结构形式的问题, 早期大多数为非框架结构, 这样的结构形式是比较脆弱的, 在冗余约束上显得不足, 在刚度也不是很均匀, 在抗震性能上来讲是非常差的, 还有是在各个结构的连接上, 在设计的时候并没有按照一个标准的规定来进行设计, 在板缝的接缝处没有处理好, 使得整体结构性能相对较差, 这一点是楼房倒塌的最主要原因之一1]。
1.2 抗震设防标准
根据我国《建筑工程抗震设防分类标准》的规定, 学校的建筑被归到乙类里面, 学校的抗震设防标准应该高于所在地区的一般建筑物的抗震设防标准来进行建造的。
2 加固方法
在房屋进行抗震加固的时候, 用不同的防震加固方法, 当然也会产生不同的效果, 在施工工程当中的难易度也是各不相同, 因此必须要清楚各个防震加固方法的优点和缺点, 最后确定一个比较合理的方法来进行防震加固, 这样不仅在工程的质量上得到保证, 而且在造价上也比较合理。一般分为两大种加固方法, 一种是砌体结构的加固, 另一种是混凝土结构加固。
2.1 砌体加固方法
在用这种方法进行加固时, 应当保持对原有结构不产生新的损坏的情况下进行, 再者就是对结构的整体性要有一定的提高。要达到以上的效果, 方法一可以给房屋增加相应的圈梁和构造柱, 这种加固方法使得房屋的整体性得到一个很大的改善。方法二在墙体中进行注浆, 这样可以使各层墙体之间可靠连接在一起, 能有效提高墙体的承载力。对于注浆的材料, 要根据砌体的结构来进行选择。方法三在这些墙体或者柱的周围包裹上一种钢材。这种方法非常便捷, 该方法对构件的截面尺寸上没有太大的影响, 然而却对构件的承载力有了很大的提升[2]。
2.2 混凝土结构加固方法。
方法一是外部粘钢加固法, 这种方法现在被施工单位广泛使用, 因为这种方法主要的特点就是耗时短。方法二可以用性能较高的粘结剂将碳纤维粘在墙体的表面处, 使两者可以相互结合起来, 这样做同样可以有效的提供构件的承载力。因为碳纤维在性能上比较稳定, 这种复合材料具有非常高的耐久性和耐腐蚀性, 轻质高强, 所以这种碳纤维就被普遍的运用于防震加固工程上。方法三是用和原来结构一样的材料。以此增加构件的截面面积来进行加固, 这种加固方法可以有效的让构件的性能得以提高。
3 工程造价控制
工程造价的控制对于工程来讲至关重要, 工程造价控制决定着工程质量和工程的进度。对于工程造价控制的方法, 可以从工程的四个阶段来进行工程造价控制。对于房屋加固工程来讲, 也是从这四个方面来进行工程造价控制的。
(1) 投资决策阶段。在这个阶段的造价控制是对工程建造成后, 对工程的效益方面来进行一个预判, 提出这个工程是否可行。这个阶段主要就是对这个工程实施中所遇到一些风险进行一个准确合理的预测, 以免造成工程无法顺利实施。
(2) 设计阶段。这个阶段的工程造价控制是整个工程造价的最为关键的环节。学校房屋建设所需要的资金一般都是由国家财政进行拨款, 因此设计人员对于经济意识上没有一定的认识, 在设计过程中有些设计人员就只考虑到达到标准即可, 在设计时对经济这方就考虑的不是很多, 导致资金的浪费。在设计的过程中, 设计人员一定要在保持技术上达标的前题下, 充分考虑设计成本。在初步制定设计方案后, 一定要进行多次的优化, 使设计方案无论是在质量上还是在成本上都能够达到最标准和最合理[3]。
(3) 施工阶段。这个阶段是工程造价控制中非常重要的一个阶段, 同时也是变数最多的一个阶段, 首先要建立一个高效的管理体系, 让资金和人员得到合理的分配, 让工程可以顺利的进行下去。再者一定要在预定的工期内完成工程, 避免工期的拖延所带来的重大损失。
(4) 工程结束的阶段。这个阶段是整个工程的最后一个阶段。这个阶段一定要做好。此阶段主要就是对整个工程项目的价款做一个结算, 把在施工中出现的签证, 索赔等, 导致工程项目价款发生变化的内容进行一个调整, 这个对整个工程造价控制来说十分重要, 不可大意。
4 防震加固工程的造价控制
(1) 加固材料质量控制。在防震加固工程中加固材料有很多种, 在这些材料中有优质的, 也有不合格的, 因此就难免有一些以次充好的材料, 如果采购人员对这些材料没有一个认识, 或者说由于自己的意识疏忽大意而买到一些次品, 这样便会造成巨大的损失, 如若没有发现, 便会给工程的质量埋下不小的隐患。因此在防震加固的材料的提供上一定要注意以下两点:
一方面就是对材料的认知度要有一定的能力, 再者就是要结合市场此类材料的价格选取所用材料, 对于那些低于市场价格太多的材料, 要更加的谨慎, 要弄清楚它的质量到底是不是达标, 不可为了节省费用, 而选取这些不合格材料。另一方面就是要对产品的性能进行一个全面认真的分析, 在满足施工质量要求的前提下选用价格最低的材料[4]。
(2) 结构设计阶段控制。为了防震加固能够在结构设计阶段得到有效控制, 第一, 应建立良好的设计管理体系。建立项目法人责任制, 可以有效的约束投资风险, 对于项目的投资主体可以得到明确。这样便可以有效的在设计阶段进行造价控制。除了建立项目法人责任制外, 建立适应项目所需的组织管理体系也不可缺少, 建立项目部, 应当任用全能型人才, 即经济和技术都懂的人才。第二, 可以对标准设计进行推广, 这样可以有效缩短设计周期。从而使造价得到控制。第三, 可以设立设计监管制度。这样可以使设计更加合理, 造价控制也可以控制在限定额之内, 对设计单位的改善管理工作具有一定的促进作用, 并且对设计单位的设计水平的提高是有很大的帮助。
(3) 施工阶段造价控制。施工方案编制及应用新技术, 合理的施工方案对施工阶段具有重大意义, 不仅可以保证施工的质量, 而且对工程的造价控制也至关重要。在进行施工方案编制时, 应注意以下几点:第一, 对于对象的选取, 第二, 功能分析, 第三, 对方案价值评价, 第四, 施工方案验证评价。在施工阶段, 传统的施工技术对于材料的浪费比较严重, 而先进的施工技术则不然, 因此要在施工阶段进行造价控制, 运用先进的施工技术非常重要。
5 结束语
综上所述, 房屋的防震加固方法及工程造价控制对工程有着重要的意义。笔者在本文中对房屋的防震加固方法及工程造价控制进行了研究, 比如, 对学校房屋的特点及防震标准和加固方法进行了研究。房屋加固的方法分为:砌体加固方法和混凝土结构加固的方法。并对工程造价控制从四个阶段进行了研究, 包括:投资决策阶段, 设计阶段, 施工阶段和工程结束的阶段。最后又对防震加固工程的造价控制进行一定的研究。通过笔者对这个课题的研究, 希望会有更多的有志之士能够投身到这个课题的研究当中, 指出文中的不足之处, 同时也为我国的房屋防震加固工程做出一定的贡献。
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被动控制抗震加固方法 篇2
1 现行鉴定标准与我国1977年颁布的鉴定标准相比较特点如下:
1.1 原有鉴定标准是地震后建筑物保持了
原有建筑抗震鉴定标准的设防水准, 即加固后的建筑物在遭遇相当于设防烈度的地震时, 一般不致倒塌, 修复后可以继续使用, 比现有抗震规范设计的建筑物的设防要求低一些;
1.2 增大了六度区的鉴定要求, 在现行鉴定标准未颁布前, 这些建筑物大多都未考虑抗震设防;
1.3 增加了考虑了建筑物所在场地、地段、地基和基础等的不利和有利因素对抗震的影响;
1.4 增加了宏观控制和构造要求的概念鉴定:
a.按现行建筑抗震规范将建筑物分成甲、乙、丙、丁四个设防等级, 但各类建筑鉴定要求的提高与降低和新建建筑有所不同, 抗震鉴定时, 乙类建筑除九度外抗震构造提高一个等级, 丁类建筑在六度时可不作鉴定要求。
b.区别结构类型, 区别重点部位和一般部位, 区别局部影响和整体影响, 鉴定时只需对影响结构整体性能的关键部位作认真检查, 例如6, 7度检查的重点部位是砖混混合承重的部位和填充墙等非结构构件的连接, 8, 9度区的检查重点是构件截面和配筋构造。
c.结构体系的合理性, 如房屋高度、层数、规则性、传力路线等。
d.结构构件之间的连接可靠性。
e.非结构和主体结构之间的连接情况;采用简化验算方法;构造鉴定与计算相结合;提出四种抗震减灾对策:维修, 加固, 改造, 更新。
抗震鉴定和抗震设计相比, 可靠性要求有所降低, 按现行规范进行验算时地震作用、内力调整、承载力验算公式不变, 但需用抗震鉴定承载力调整系数γRa。代替设计规范抗震承载力调整系数γRΕ, 除现行鉴定标准有具体规定外, 一般情况下γRa=0.85γRΕ, 既要符合《建筑结构设计统一标准》的原则, 又能保持建筑物抗震鉴定的延续性。
2 加固方法
鉴定完的建筑物分别用体系影响系数和局部影响系数予以考虑。加固方案应根据抗震鉴定报告结合工程经验综合确定, 抗震加固方法有增设墙体、翼墙和钢筋混凝土外套加固、钢构套加固、钢板箍加固以及灌浆、喷射、支托、拉筋、剔缝等修补处理措施, 近十年来发展起来的新加固技术有碳纤维复合材料加固混凝土结构、粘贴钢板加固梁柱、耗能减震装置的抗震加固以及钢支撑加固框架等, 其中耗能器及钢支撑主要用于层数较多、变形较大的结构加固。
2.1 增设墙体、翼墙等
当框架或填充墙框架抗震承载力相差较多或原有房屋扭转效应较大, 这种方法很有效。在增设墙设计中注意增设的剪力墙和翼墙布置在竖向荷载较大处, 应考虑结构的对称, 比较均匀的布置在建筑平面的各个区段内, 避免过于集中, 并应注意剪力墙的增设会较大的增加结构自重, 基础需承载的重力相应会大大增加。增设翼墙适于较大跨度采用, 以避免梁的跨度减小后导致梁的剪切破坏。
2.2 钢构套加固框架
抗震加固中的钢构套加固是指湿式外包钢加固方法, 就是在型钢与原构件间填塞乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘结使之整体工作共同受力的加固方法。可较大的提高构件的抗弯和抗剪承载力, 但对构件的刚度提高也较明显。
2.3 钢筋混凝土外套加固框架
同时增大构件的刚度、承载力和耐变形能力, 又称加大截面法加固, 是采用同种材料的钢筋-混凝土, 来增大原混凝土构件截面面积, 达到提高结构承载力, 工艺简单, 适用面广, 是一种传统的加固方法。
2.4 修补、灌浆、喷射
使耐久性不足、局部损伤或出现裂缝的构件, 恢复原有的承载和变形能力。在这方面, 近年来出现了许多新技术、新工艺:喷射或喷浆混凝土是用压缩空气将水泥砂浆或细石混凝土喷射到喷面上, 保护、参与或替代原结构工作, 它常与钢筋网、金属套箍、金属火板、扒钉等共同使用。
2.5 支托、拉筋、钢加套加固及剔缝———增加构件之间的连接
例如为防止填充墙平面外倒塌, 在柱与填充墙之间用拉筋连接;当填充墙长度较长时, 为防止墙平面外失稳, 用钢加套将梁与墙连在一起;剔缝就是使相邻构件脱开, 避免相互碰撞或产生附加内力。
2.6 钢板箍加固柱
外包钢板箍钢筋混凝土结构是一种钢-钢筋混凝土相组合的结构。能约束混凝土并防止纵筋外弯、提高抗剪能力;当柱为短柱时, 可沿柱全长加一个或多个钢板箍。
2.7 碳纤维复合材料加固混凝土结构
该方法是把碳纤维 (FRP) 用树脂系粘结剂浸泡后叠合在混凝土构件受力部位, 使之与基体合为一体, 从而提高结构构件的承载力、减少构件的变形和控制结构裂缝扩大的一种加固方法。这是近几年在我国才发展起来的一种加固新技术, 它有以下优点:材料具有很高的抗拉强度, 且自重小, 即比强度高, 抗腐蚀性和耐久性好;抗疲劳能力强;结构外观和尺寸不会出现明显变化, 修复加固效果好;施工方便简单, 维修费用低。
2.8 粘贴钢板加固梁柱
此法就是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板, 补足原有构件钢筋不足, 以提高结构承载力而几乎不增加刚度的一种方法, 优点是大幅度的提高了结构构件的抗裂性, 几乎不增加被加固构件的截面尺寸和重量, 由于粘结剂的粘结强度高于混凝土, 可以使加固体系与原构件形成一个良好的整体, 受力均匀, 不会在混凝土中产生应力集中现象;工艺简单, 施工方便, 粘结剂硬化速度快, 工期短。存在的问题是粘结钢板存在应力滞后, 对粘结剂和施工质量要求较高, 其长期抗老化能力尚不清楚。
2.9 耗能减震装置的抗震加固
在需要加固的建筑中附加耗能减震装置, 在风荷载和轻微地震作用时, 耗能装置处于弹性状态, 结构体系具有足够的侧向刚度满足正常使用要求;在强地震发生时, 随着结构受力和变形的增大, 耗能装置率先进入非弹性状态, 大量耗散输入结构的地震能量, 使主体结构避免进入明显的非弹性状态, 并迅速衰减结构的地震反应, 从Ifu使主体结构在强震下免遭破坏。这种加固方法是以非承重构件作为耗能杆件, 它的损坏过程是保护主体构件的过程, 所以是安全的。常见的耗能装置有:粘弹性阻尼器、粘性流体阻尼器、附加阻尼刚度阻尼器。
摘要：由于近几年我国各地地震频发, 特别是四川的汶川地震给我国人民的生活、经济、环境造成极大损失, 对于地震后的灾后重建工作我国十分重视, 针对工程抗震鉴定的过程和抗震加固方法进行了论述。
桥梁的抗震检测与加固方法 篇3
1 桥梁抗震性能评价和加固的必要性
对桥梁结构进行抗震性能评价的原因来自两个方面, 首先是地震中桥梁遭受严重破坏后的修复或加固;其次是随着新规范的颁布执行, 设计方法的发展和更新, 需对以前未按抗震设计的桥梁进行抗震性能评价, 通过评价及有效的加固, 提高单个构件及桥梁体系的抗震性能以满足抗震设防要求。对现有桥梁进行抗震性能评价主要是根据现行规范的抗震设防标准, 并结合地震灾害的损失等分析确定桥梁是否需要加固以及加固的标准。
我国的公路网正在形成, 公路行业曾使用的JTJ 004-89公路工程抗震设计规范采用单一的设防标准, 没有采取足够的构造措施来保证桥梁结构的整体延性, 也没有采用能力设计的思想来防止桥墩等构件的剪切破坏。2008年10月1日, JTG/TB 02-01-2008公路桥梁抗震设计细则被作为公路工程行业推荐性标准公开刊布, 提出了以预防为主的抗震设计方针。因此, 对于我国地震区的已修建桥梁, 按照更为先进的设计思想进行抗震性能评价, 根据评价的结果采取相应的抗震加固措施, 就显得十分必要。
我国目前在桥梁抗震评价方面的研究工作处在起步阶段, 尚无统一标准[1]。通过对桥梁风险性识别、评价它们的倒塌或严重震害的易损性以及对抗震能力不足的结构进行加固或更换是最常用的保障方法。在确定需要加固的桥梁后, 须对其现有的抗震性能进行详细的评估, 这是选择加固方法和措施的基础。
2 桥梁抗震能力评估的方法与流程
根据交通部JTG H11-2004公路桥涵养护规范, 在桥梁检查的基础上, 弄清出现缺陷和损伤的主要原因, 分析和评价既存缺陷及损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响, 并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。
在决定一座桥梁是否需要加固、如何加固之前, 应先评估其抗震能力。首先是决定墩柱的破坏形式及墩柱的最大延性能力, 其次是计算整体屈服的地震加速度及整体的最大延性能力, 最后算出桥梁的抗震能力值, 其流程见图1。
3 桥梁抗震加固的方法
为提高桥梁结构的抗震性能, 应在详细评价的基础上按延性设计和能力设计的要求对桥梁实行抗震加固[2]。同时, 还应有针对性的对震后受损的结构构件进行加固和维修, 加固流程见图2。
3.1 支承连接件失效
由于上下部结构产生了支承连接件不能承受的相对位移, 使支承连接件失效, 上部与下部结构脱开, 导致梁体坠毁。由于落梁的强烈冲击力, 下部结构将遭受严重破坏。支承连接件失效的原因, 主要是设计低估了相邻跨之间的相对位移。目前国内外的通常解决方法是增加支承面宽度和在简支的相邻梁之间安装纵向约束装置, 在伸缩缝、铰和梁端等上部接缝处采用拉杆、挡块、连梁装置或者增加支承面宽度等措施, 以防止落梁震害的发生;采用减隔震技术及专门的耗能装置提高桥梁的抗震性能, 例如采用铅芯橡胶耗能支座、智能支座以降低地震力对桥梁的冲击[3]。
3.2 下部结构失效
下部结构失效主要是指桥墩和桥台失效。桥墩和桥台如果不能抵抗自身的惯性力和由支座传递来的上部结构地震力, 就会开裂甚至折断, 其支承的上部结构也将遭受严重的破坏。钢筋混凝土柱式桥墩大量遭受严重损坏, 是近期桥梁震害的一个特点, 其原因主要是横向约束箍筋数量不足和间距过大。
提高桥墩延性能力的加固技术和方法是目前研究的热点。目前的解决办法是通过能力设计和延性设计, 提高其抗弯延性和抗剪强度, 防止桥墩弯曲和剪切震害, 增加其耗能能力, 使桥梁的屈服只发生在预期的塑性铰部位, 其余结构保持弹性。目前桥墩加固的主要技术有:混凝土加大截面加固方法, 钢板外包加固法, 钢纤维混凝土加固法, 复合材料、玻璃纤维、碳素纤维加固法等[5]。
对无筋混凝土结构, 早期用砖石材料建造的下部结构, 有可能产生脆性破坏, 需要寻求结构上的抗震加固对策。可采用混凝土衬套方法和钢板衬套方法使衬套与既有桥墩结合成一个整体。
3.3软弱地基失效
软弱地基失效是由液化和冲刷引起的下部结构产生明显变化以及容易成为抗震方面不稳定的结构原因。如果下部结构周围的地基易受地震震动而变弱, 下部结构就可能发生沉降和水平移动。如砂土的液化和断层等, 在地震中都可能引起墩台的毁坏。地基失效引起的桥梁结构破坏, 有时是人力所不能避免的, 因此在桥梁选址时就应该重视, 并设法加以避免。如果无法避免时, 则应考虑对地基进行处理或采用深基础, 降低液化的可能性或采用加桩和连接梁提高基础的刚性。
4结语
在桥梁抗震加固技术研究和实践上, 尽管我国的科技水平已有较大的提高, 但与国际水平相比仍有相当的距离。而对于公路桥梁抗震能力的评估和加固, 至今仍没有相应的标准, 对哪些桥梁可能会在地震中损坏甚至倒塌尚不清楚, 对于地震易损桥梁的加固方法的选择、设计和实施尚处于经验处理的阶段。我们应充分吸收国外已有的研究成果, 针对我国桥梁的实际情况, 开展必要的试验研究和理论分析工作;加强桥梁施工、控制技术与桥梁抗震加固新技术的研究;现在各种减隔震装置的应用效果、各种控制算法等均得到了广泛的关注。应加强桥梁结构各种减隔震、地震动控制的研究;公路工程地震危险性分析与地震灾害损失预测研究;公路路基、桥梁、边坡、隧道抗震性能评价及抗震加固技术研究;防震减灾对策研究。按上述抗震加固技术问题, 可以更好的实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的分级设防标准, 确保公路工程各结构具有足够的抗震安全度, 提高公路工程的设防标准, 确保交通生命线工程的畅通。
摘要：指出我国公路桥梁新抗震规范的颁布实施, 对桥梁的抗震能力提出新的要求, 总结了桥梁抗震检测加固方法, 对如何有效减轻桥梁因地震而造成的损害、提高结构的抗震性能进行了论述, 以确保桥梁使用寿命。
关键词：桥梁,抗震,检测,加固
参考文献
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建筑结构抗震加固方法探讨 篇4
在对结构进行加固时, 除了针对构件由于强度或延性不足进行诸如包钢、粘钢、粘贴纤维材料等一般加固以外, 尚需对构件进行抗震加固、对结构进行整体性能加固, 其不仅仅要考虑结构构件在地震力作用下的破坏情况并对其进行抗震加固、提高其抗震承载力, 更要考虑整体结构的抗震性能。目前, 常用的抗震加固方法主要有增设构件加固法、增强构件加固法和隔震减震加固法3大类, 前两类属于传统抗震加固方法, 后一类属于新发展的抗震加固方法[1,2]。
1 增设构件加固法
此法是目前对结构进行抗震加固最基本、最有效的方法之一, 该法可以有效地提高结构的抗震能力、变形能力和整体性能。其具体的方法包括增设抗震墙 (剪力墙和翼墙) 加固法、增设支撑加固法、增设刚架加固法等。当原有结构的抗震墙体的间距不满足现有规范的规定值或者原有墙体的抗震承载力严重不足时, 宜采用增设抗震墙加固法。此法利用新增的抗震墙来承担主要的地震作用, 以减小结构的变形。采用抗震墙加固时, 需处理好新增墙体与原有构件的连接, 既要保证连接的可靠性, 又要避免对原结构构件造成过多的损伤。此外, 在布置新设抗震墙体时应注意, 由于抗震墙的刚度较大, 要充分考虑加固后的结构刚度的均匀性, 以便增设抗震墙后使整体结构刚度均匀, 避免造成薄弱层的转移。
此法优点是应力传递简单、刚度强度高、可靠性能好、造价低。其缺点是墙体重量大, 基础结构必须有富足的承载力。此外, 施工过程中噪音、振动都很大, 工期也很长。
在钢筋混凝土结构和钢结构等各种结构的梁柱构成框架的空间内, 也通过增加支撑进行抗震加固。其优点是支撑重量较轻、工期较短, 可以确保结果的强度和延性, 对建筑内部的使用影响较小。其缺点是在往复地震作用下支撑容易产生屈曲破坏, 耗能能力有限, 震后需要替换。
2 增强构件加固法
当无法采用新增构件加固时, 可以分别对原结构构件进行加固, 以提高原有构件的承载力、改善构件的延性, 从而达到抗震加固的目的。方法主要有:1) 外粘型钢加固法;2) 粘贴钢板加固法;3) 粘贴纤维增强复合材料加固法等等。
外粘型钢加固法适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱等构件的加固。该法用灌浆或焊接等方法将型钢外包于构件四周或两角, 使之与原构件共同承担荷载, 通过约束原构件从而来提高其承载力和变形能力。该方法适用于大型结构及大跨度结构, 尤其适用于不允许增大原构件截面尺寸却又要求较大幅度地提高承载能力的混凝土梁、柱等构件的加固。其优点是施工简便, 现场工作量较小, 构件截面尺寸变化不大, 结构自重增加较小, 而承载能力提高显著, 构件截面的刚度和延性也得以改善。
粘贴钢板加固法适用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。该法是用建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土构件表面, 使两者共同受力以提高结构承载力的加固方法, 相对于传统加固方法, 粘贴钢板加固法更为简单、快速, 对结构的外形和净空以及生产生活的影响较小。
纤维增强复合材料加固法是指采用以纤维或其制品作为增强材料的一种复合材料对构件进行抗震加固的方法。本方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。外贴纤维复合材加固法是采用FRP片材对混凝土构件进行修复加固的一种新技术。外贴纤维复合材加固法具有很高的抗化学腐蚀能力和对被加固结构的保护能力, 提高了结构耐久性;材料强度高, 外贴加固用量少 (材料厚度小) ;荷载增加极少, 几乎不改变原有结构的外形和尺寸;施工周期短, 操作简单;加固施工时噪音小, 对结构的使用环境影响较小。
3 隔震、耗能减震加固法
隔震加固法是将隔震技术应用于抗震加固领域中的一种方法, 通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上, 从而达到减小原有结构地震反应的目的, 限制能量向上部结构传递, 提高了建筑的抗震安全度。此法的优点是加固效果好、抗震安全度高、无需对非结构构件等再进行抗震加固, 故建筑的功能和用途均不受影响。缺点是设置隔震层后, 穿过隔震层的设备配线、配管等需要进行妥善的柔性连接, 费时费事。
耗能减震加固方法是通过在结构某些部位增设耗能阻尼减震装置, 以减小地震反应, 是抗震加固的一条新途径。此方法主要依赖增加结构的能量耗散能力, 而不是依靠增加结构的刚度和延性来加固结构, 即地震输入到结构中的能量通过率先进入耗能状态的耗能构件来耗散, 而不是由结构主要承重构件的屈服或破坏来耗散。国内外耗能减震结构的振动台试验研究表明例, 耗能减震结构与传统抗震结构相比, 地震反应减小了40%～60%。而从国外工程资料表明, 耗能减震结构体系与传统抗震结构体系相比, 可以节约结构造价5%～10%。若用于已有结构的加固改造, 可节省造价会更加可观, 有的加固改造工程节省造价达60%。
4 结论
随着我国城市化进程的加快, 地震灾害问题越来越受到人们的重视, 为了保障我国人民生命财产安全, 需做好以下两个方面的工作:一方面要加强新建建筑物的抗震设计;另一方面则对已有的建筑物进行抗震鉴定、加固改造, 使之满足抗震设计的要求。本文针对建筑结构抗震加固方法探讨, 有利于提高我国建筑物抗震技术的发展。
以使变压器绕组的横截面减小, 从而使变压器整体体积大大缩小, 降低变压器的生产成本。
蒸发冷却剂目前可分为3种:
1) 全蒸发冷却剂:该冷却剂常压下沸点为45℃～50℃, 在变压器内部全部蒸发。这种方式由于冷却剂蒸发很快, 会造成变压器内部各处温度有很大差异;
2) 固体填料式冷却剂:在蒸发冷却剂中增加固体填料, 这种方式可以在一定范围内控制冷却剂的蒸发速度, 但效果有限, 运用较少。
3) 混流式:蒸发冷却剂与其它液体介质混合, 混合液体既作为绝缘介质, 也作为冷却介质。混合液体的流动可以使变压器内部温度比较均衡。
目前, 我国的蒸发冷却变压器还处于初级阶段, 主要有以下两种设计模式:
模式1:冷却剂与绝缘介质混合 (或为同一介质) , 直接将蒸发冷却剂从底部注入变压器内部, 然后从变压器上部将气态冷却剂抽出进入变压器散热器。
模式2:冷却剂与绝缘介质分离, 在变压器的器身和绕组间设一些冷却管路, 然后将冷却剂从底部管道流入, 然后从顶部冷却管路流出。
以上两种模式的冷却剂均需从底部注入, 不能从顶部注入。因为变压器的温度很高, 如果冷却剂从顶部注入, 则冷却剂还未到底部即被气化, 变压器底部不能有效冷却。
模式1中由于冷却剂直接与变压器器身接触, 散热效果非常明显, 但对冷却剂的绝缘性能要求很高。冷却剂在变压器内部沸腾时, 其在内部的密度会有很大差异, 对变压器的内部场强产生很大影响, 在场强较大的地方如果冷却剂的绝缘性能不好, 将会产生绝缘击穿事故。
模式2中冷却剂与绝缘介质分离, 对冷却剂的绝缘性能的要求大大降低。但是由于增加了冷却管路, 变压器器身的体积又会相应增大。冷却管路的设计非常复杂, 并且无论设计多么合理, 也会改变变压器的电磁回路, 从而使变压器的性能大大下降。所以这种模式的变压器只能用于小型变压器, 不适合超高压大型变压器。
2冷却系统的发展方向
现代大型电力变压器冷却系统的发展方向主要分冷却剂的革新和冷却方式的革新, 冷却方式的革新以冷却剂的革新为前提, 如果冷却剂无法革新, 冷却方式的革新也是有很大局限性的。冷却方式的革新可以最大限度地发挥冷却剂的冷却效果, 也是不容忽视的。目前已生产开发的每一种冷却剂都有缺点, 绝缘效果好的散热效果差, 散热效果好的绝缘效果差。因此, 在没有发现更好的冷却剂之前, 混合式冷却系统比较合理。
将变压器的绝缘介质与冷却介质分开, 绝缘介质采用SF6比较好。因为在密封良好的条件下, SF6变压器绕组外包绝缘的含水量小于液体绝缘介质下绕组外包绝缘含水量。尤其是在变压器带电运行条件下, 由于温度升高, SF6变压器绕组外包绝缘的含水量会更低。由于SF6的热容很小, 所以增大温差才能快速带走变压器内部热量。在变压器外壳内壁布满冷却管路, 通入蒸发冷却剂, 这样可以使SF6的温度处于较低水平, 适当增加一些风扇使SF6流动可以达到满意的散热效果。
这种混合冷却系统有以下优点:
1) 绝缘性能好、低局放;
2) 散热效果好;
3) 运行损耗低;
4) 不会改变变压器的电磁回路, 不会降低变压器的性能;
5) 干净、环保、免维护;
6) 不会发生爆炸、长时间燃烧等恶性事故;
混合冷却器的缺点:冷却设备复杂, 不仅要有SF6的散热器, 还要有蒸发冷却剂的散热器, 压缩机的散热器, 最终的冷却水系统。复杂的冷却设备使变压器成本大大增加, 影响了蒸发冷却系统在大型超高压变压器中的应用。
3结论
随着现代科学技术的发展, 一种类似于液氮的冷却剂将会产生, 它能将变压器器身温度降低至0℃以下。此时变压器的铜损和铁损会大大降低并逐步替代变压器油作为大型电力变压器的主要冷却介质, 随之产生新的冷却系统将具有划时代的意义。如果新的冷却系统的材料和制作工艺成本能够控制在合理范围内, 必将对变压器的发展产生深远的影响。
摘要：目前, 我国建筑抗震加固相关研究工作正在进行中, 本文主要针对常用的抗震加固方法, 即增设构件加固法、增强构件加固法和隔震减震加固法3大类进行探讨, 以期提高我国建筑结构抗震加固技术。
关键词：建筑结构,结构抗震,加固
参考文献
[1]李珠, 岳俊峰, 石峰, 等.既有建筑抗震加固与节能改造一体化技术[J].施工技术, 2009, 38 (5) .
基于性能的既有建筑抗震加固方法 篇5
1 既有建筑抗震鉴定与加固改造中存在的问题
1.1 既有建筑抗震能力如何定位
现行GB 50011-2010建筑抗震设计规范[2]的抗震设防目标是“三水准”, 而现行GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准[3]中抗震鉴定的目标是“一水准”。前者适用于新建建筑的设计, 后者适用于既有建筑的抗震鉴定。因此, 既不能按抗震设计规范的设防标准对既有建筑进行抗震鉴定, 也不能按既有建筑抗震鉴定的设防标准进行新建工程的抗震设计, 二者不能混淆。
抗震设计注重“概念设计”, 抗震鉴定也注重“概念鉴定”, 因此, 抗震加固也应当注重建筑结构整体抗震性能的提高。对结构抗震性能的要求在新、旧建筑上是有区别的。另外, 不考虑地震作用的加固, 注重的是对结构体系中局部构件承载能力的提高, 以保证该构件的安全性, 结构要达到现行规范的有关要求, 处理上是可行的;但考虑地震作用的加固, 注重的则是结构整体抗震性能的提高, 包括整个结构体系的抗震承载力和抗震措施两个方面, 结构要达到现行规范的有关要求, 不仅经济上要付出巨大的代价, 而且施工难度也相对较高, 因而制定的抗震加固方案在实际中往往是不可行的。
比如北京某政府部门的办公楼以及北京某知名大医院门诊楼的加层改造, 这两栋建筑的主体均为钢筋混凝土框架结构。其中办公楼建造于1993年, 地下4层, 地上6层, 改造内容为在楼顶部加建2层, 且在原结构局部增设夹层或改造为大空间结构;门诊楼建造于1953年, 地下1层, 地上4层, 改造内容为在楼顶部加建1层, 另外, 在2层局部增建一夹层。对于这两个项目, 都存在改造后建筑整体的抗震性能和抗震加固目标如何定位的问题。
1.2 既有建筑改造目标和要求的多样化带来的新问题
随着我国市场经济全面、深入地发展, 业主对改造后建筑在抗震性能方面的要求不再像以前那样单一。对于改造后建筑的后续使用年限、使用功能、经济投入等方面, 不同的业主、不同的建筑有不同的要求。例如建国初期北京某大型公共建筑, 业主要求改造后该建筑的后续使用年限为50年, 如果从其建成之时算起, 该建筑的目标使用年限将近100年。与此同时, 某百货市场的业主面临老城区的重新规划, 要求改造后该建筑的后续使用年限为5年。由于后续使用年限的不同, 对这两栋既有建筑在结构抗震性能上的要求是截然不同的。另外, 由于业主经济实力的不同, 抗震加固费用在改造工程中所占的比例也有所不同。
此外, 由于大多数业主对国家现行规范的有关要求不了解, 关注的焦点集中于改造后建筑的安全性、使用功能, 以及改造的费用。因此, 业主提出的改造要求最终可能会不满足现行规范的相关规定。由此, 鉴定方和设计方不得不与业主方关于原建筑的改造目标进行进一步的协商确定。
1.3 现行国家规范、标准和规程在既有建筑抗震鉴定与加固改造方面存在的问题
在目前既有建筑的抗震鉴定方面, 我国已颁布实施的有关规范尚存在一些“空白区”。现行的GB 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准[5]和GBJ 144-1990工业厂房可靠性鉴定标准[6]都指明既有建筑在改造之前, 要进行专门鉴定;对于抗震设防区的既有建筑, 还应遵守国家现行有关标准的规定。但对于现有建筑的增层改造, CECS 78∶1996砖混结构房屋加层技术规范[7]要求根据使用单位提出的加层目标要求, 依照有关的可靠性鉴定和抗震鉴定的标准, 对房屋进行加层鉴定[7]。但现行的GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准却注明:“现有建筑增层的抗震鉴定, 情况复杂, 本标准未做规定。”另外, 现行GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准中未涉及钢结构的抗震鉴定;规范中虽提到了单层空旷房屋的抗震鉴定内容, 但并未涉及到多层空旷房屋的抗震鉴定内容。
2 基于性能的抗震加固方法
由于在以往的既有建筑的抗震鉴定中, 注重对构件及构造措施的鉴定, 对结构体系整体抗震性能缺少具体的把握。因此, 针对不满足抗震鉴定要求的部位采取加固措施, 往往由于忽视了结构体系的整体性, 而在结构中形成新的薄弱环节, 从而没法达到有效的加固效果。在以往既有建筑的抗震鉴定中, 注重逐个构件、逐个单元的鉴定, 缺少对既有建筑总体抗震能力的判断, 使得既有建筑抗震鉴定和加固后, 结构整体的安全性能难以得到保证。另外, 如果我们能够预知结构体系在不同地震作用下的性能, 并根据不同的抗震设防目标进行抗震加固, 我们就可以将震害损失控制在预期范围内。因此, 美国于20世纪90年代提出基于性能的抗震思想, 其目的是在结构的抗震设计阶段, 通过综合考虑建筑物的重要性、结构的安全性及建设方的特殊要求等因素, 与建设方共同确定不同等级地震作用下结构的性能目标, 最终使得设计的结构能达到预期的抗震水平。目前, 基于性能的抗震设计方法已成为国际上最为先进的抗震思想。日本于2000年已颁布实施了基于性能要求的结构抗震设计规范, 而我国在2010年颁布实施的GB 50011-2010建筑抗震设计规范首次提出了基于性能要求的结构构件抗震设计方法。通过对比GB 50011-2010建筑抗震设计规范总则中提出的抗震设防目标及“附录M实现抗震性能设计目标的参考方法”中提出的性能要求, 我们不难看出, 基于性能要求的抗震设计方法更为具体, 更为明确:在结构的抗震设计阶段, 我们不仅可以对不同等级地震作用下结构整体的抗震性能水平做出选择, 而且可以针对结构体系中不同部位、不同种类的构件选择其相应的抗震性能水平。
我国目前JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程[4]于2009年颁布实施, 早于GB 50011-2010建筑抗震设计规范, 而且其中并未体现基于性能的抗震思想。为了体现当前国际上的先进思想, 以及在既有建筑抗震加固方案的确定中体现“以人为本”的思想, 本文提出了基于性能的既有建筑抗震加固方法, 基本步骤如下:
1) 判断是否需要进行抗震加固。根据结构的抗震鉴定结果, 判断其是否满足抗震鉴定要求, 从而确定是否需要对其进行抗震加固。
2) 确定目标性能水平。对不满足抗震鉴定要求的需对其进行抗震加固的建筑, 参照GB 50011-2010建筑抗震设计规范及国内外学者提出的性能目标, 综合考虑该建筑的后续使用年限、目标使用年限、重要性、结构类型、结构体系、材料性能、场地环境、设防烈度以及业主的特殊要求等因素后, 与业主共同确定该建筑的目标性能水平。
3) 制定抗震加固方案。综合考虑不满足抗震鉴定要求的内容需采取的抗震加固方案, 加固施工对建筑当前生产生活活动的影响, 以及由加固所引起的经济损失等因素后, 与业主共同制定抗震加固方案。
4) 核算抗震加固方案的有效性。根据抗震鉴定结果, 以及GB 50011-2010建筑抗震设计规范和JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程中的抗震设计方法, 验算加固后结构的性能水平, 若满足, 提出建筑在不同地震作用下的实际性能水平;若不满足, 则返回第二步。
2010年, 大连理工大学的张宇等人[8]采用耗能隔震技术, 以层间位移角作为加固对象的性能目标, 对一建于20世纪60年代的砌体结构办公楼进行了加固方案有效性的验算, 其结果表明:基于性能的抗震思想, 实现了加固效果的有效预测, 我们不仅可以知道加固前后结构性能目标的变化, 而且可以准确得知加固措施在地震中消耗的地震能量。
3 结语
以往抗震加固过程中将注意力集中于对不满足抗震鉴定要求项目的加固与改造上, 因此往往忽视了原结构体系的整体性能, 而基于性能的既有建筑抗震加固方法更注重的是加固对象结构的整体抗震性能, 而且在加固方案的制定中充分体现了“以人为本”的思想。但同时, 基于性能的既有建筑抗震加固方法在实际运用中尚存在一些实际难题, 如抗震加固方案对结构整体抗震能力的影响难以量化, 抗震加固方案的有效性在施工中难以得到保证, 目标性能水平的确定尚有待进一步验证, 建于20世纪中后期的老旧房屋的抗震性能难以量化评估。因此, 我们在实际加固工程中积累宝贵经验的同时, 有必要展开进一步相关的研究工作。参考文献:
摘要：分析了既有建筑抗震鉴定与加固中遇到的具有典型性和普遍性的若干问题, 引出了基于性能的既有建筑抗震加固方法, 最后指出了该方法尚需解决的难题, 以确保建筑结构安全可靠。
关键词：性能,加固,抗震
参考文献
[1]赵玉成.基于性能的隔震加固设计探讨[J].四川建筑, 2008, 28 (2) :146-147.
[2]GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].
[3]GB 50023-2009, 建筑抗震鉴定标准[S].
[4]JGJ 116-2009, 建筑抗震加固技术规程[S].
[5]GB 50292-1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].
[6]GBJ 144-1990, 工业厂房可靠性鉴定标准[S].
[7]CECS 78∶1996, 砖混结构房屋加层技术规范[S].
[8]张宇, 金峤, 周晶.基于性能的既有砌体结构隔震加固研究[J].工程抗震与加固改造, 2010, 32 (6) :60-66.