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混凝土結(jié)構(gòu)的抗震鑒定與加固

發(fā)布時(shí)間:2021-02-19 08:00:00發(fā)布作者:施邦實(shí)業(yè)文章來源:施邦實(shí)業(yè)

  我國既有建筑面積超過400億平方米,且大部分建成于20世紀(jì)80年代前,已進(jìn)入了“老年期”。限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低,因而該類建筑存在著抗震能力弱、能耗高、使用功能不足等缺陷。

  

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  提高早期既有建筑的抗震能力、改善使用功能、降低能耗尤為重要。目前主要的解決辦法是對(duì)這類建筑物進(jìn)行加固和改造。

  早期既有建筑結(jié)構(gòu)類型主要是混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和少量鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房。混凝土結(jié)構(gòu)占比較大,其抗震加固技術(shù)的研究格外重要。


  一、檢測(cè)與鑒定

  (一)檢測(cè) 混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)主要包括四個(gè)方面的內(nèi)容 :

  1. 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查。主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)際尺寸與偏差、表面缺陷(如蜂窩、孔洞、露筋等)、裂縫、實(shí)際變形程度和損傷情況等的調(diào)查。

  2. 結(jié)構(gòu)中鋼筋性能檢驗(yàn)。主要是對(duì)鋼筋材質(zhì)、配筋數(shù)量、碳化深度、規(guī)格以及銹蝕程度等進(jìn)行檢驗(yàn)。

  3. 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。主要是對(duì)承重構(gòu)件的混凝土抗壓強(qiáng)度使用超聲、回彈、鉆芯取樣等方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

  4. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能的實(shí)荷實(shí)驗(yàn)。主要用于對(duì)工程結(jié)構(gòu)加固后的承載力、剛度或抗裂性能進(jìn)行檢驗(yàn)。


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  (二)鑒定 

       混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容 :

  1. 結(jié)構(gòu)可靠性鑒定。按層次可以依次分為構(gòu)件的可靠性鑒定、子單元的可靠性鑒定和鑒定單元的可靠性鑒定,每個(gè)層次的鑒定又均分為安全性鑒定和正常使用性鑒定。

  2. 抗震鑒定。指所有既有建筑都應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50023)或《構(gòu)筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50117)規(guī)定進(jìn)行抗震鑒定。

  

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  主要加固技術(shù)

  1. 直接加固梁、柱構(gòu)件

  該方法主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力不足而進(jìn)行的加固。

  可采用增大截面、外粘型鋼、粘貼鋼板或纖維復(fù)合材、鋼絲繩網(wǎng)片 - 聚合物砂漿外加層、增設(shè)支點(diǎn)以及外加預(yù)應(yīng)力等方法。


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  2. 取消建筑物間的伸縮縫,將原來相互獨(dú)立的單體結(jié)構(gòu)連成整體

  早期的公共建筑很多由伸縮縫來分割成多個(gè)單體結(jié)構(gòu),由于伸縮縫間距過小,在地震作用時(shí),往往造成單體之間的碰撞破壞甚至倒塌。

  對(duì)各個(gè)單體進(jìn)行加固,工作量大,且在伸縮縫部位加固,空間小施工困難,故可在伸縮縫處設(shè)置鋼筋混凝土抗震墻,將兩個(gè)甚至多個(gè)單體連成整體,從總體上綜合考慮結(jié)構(gòu)加固方案。

  混凝土結(jié)構(gòu)中的伸縮縫

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  3. 消能減震

  消能減震是在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位附加耗能減震裝置。

  小震時(shí)減震裝置如消能桿件或阻尼器處于彈性狀態(tài),建筑物具有足夠的側(cè)向剛度以滿足正常使用要求 。

  

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  消能支撐示意圖


  在強(qiáng)烈地震作用時(shí),隨著結(jié)構(gòu)受力和變形的增大,讓消能桿件和阻尼器首先進(jìn)入非彈性變形狀態(tài),產(chǎn)生較大的阻力,耗散輸入結(jié)構(gòu)的地震能量并迅速衰減結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。

  

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  黏性流體阻尼器


  消能減震技術(shù)主要是通過設(shè)置一定數(shù)量的阻尼器來實(shí)現(xiàn),目前常用的是速度相關(guān)型阻尼器和位移相關(guān)型阻尼器。


  4. 隔震

  隔震技術(shù)是在建筑物基礎(chǔ)(下部)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一層隔震層。

  隔震層把上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)(下部)隔離開,隔離地面運(yùn)動(dòng)能量向建筑物上部傳遞,減小地震反應(yīng)。

  

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  隔震技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)加固過程中涉及的關(guān)鍵元件為隔震支座。隔震支座具有很大的豎向剛度和較小的水平剛度,在地震作用下,支座發(fā)生較大變形,進(jìn)入塑性狀態(tài),使結(jié)構(gòu)具有較大的基本周期,從而減小了地震作用。


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  施工流程圖



  5. 增設(shè)搖擺墻

  搖擺結(jié)構(gòu)是一種外部附加子結(jié)構(gòu)的新型抗震結(jié)構(gòu)體系。

  通過釋放某些部位的約束,允許結(jié)構(gòu)相應(yīng)位置發(fā)生相對(duì)位移,從而改變構(gòu)件的受力狀態(tài),改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。

  

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  抗震加固技術(shù)選用原則

  (一)在安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的前提下,挖掘既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的潛力,充分利用原結(jié)構(gòu)構(gòu)件、施工場(chǎng)地中現(xiàn)有材料。

  (二)選擇加固體積小、可循環(huán)利用、易于更換、耐久性高、環(huán)保的材料。

  (三)抗震加固方案應(yīng)根據(jù)鑒定結(jié)果經(jīng)綜合分析后確定,以加強(qiáng)整體性、改善構(gòu)件受力狀況、提高結(jié)構(gòu)綜合抗震能力為目標(biāo)。

  (四)宜采用簡(jiǎn)約、功能化、輕量化。有條件時(shí),優(yōu)先采用消能減震、隔震等結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。


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