论文部分内容阅读
摘要：本文首先分析了影响结构工程抗震的因素及抗震加固技术设计中存在的问题，然后总结了一些典型的传统抗震加固技术和逐渐被工程师广泛采用的新型抗震加固技术。
关键词：结构工程；加固技术；抗震能力
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
1 影响结构工程抗震的因素
1.1 结构工程抗震取决于所选取结构工程结构形式
目前普遍使用的框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中，框架－剪力墙结构的抗震性能最为突出，剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种，但其造价较低，施工技术成熟，是目前最为常见的结构形式。根据结构工程当地的实际情况，结合结构工程的使用功能，选取合适的结构形式，对于结构工程抗震意义重大。
1.2 结构工程抗震取决于适宜的抗震措施
在场地类型不同的情况下，抗震措施主要由结构工程的不同等级决定。在确定结构工程等级及场地类型之后，将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中，即可改善结构工程抗震设计，提高结构工程抗震效果。
1.3 影响房屋结构工程抗震性能的因素
房屋结构工程抗震性能取決于场地选择、施工质量等其他因素。结构工程工程场地选择不当等造成施工质量下降，这些因素都可能对结构工程结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督，对于提高结构工程抗震性能是十分必要的。
2 现有抗震设计中的不足
我国的抗震设计思路是在借鉴其他国家抗震成果的基础上，结合我国实际逐步确立并完善的。其中有符合现代抗震设计理念的创新部分，但是也有考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。国外在划定抗震的延性要求等级时，多结合当地实际情况，利用不同的地震作用降低系数来确定抗震延性，即“小震”取值越高，延性要求越低，反之亦然。与此同时，有些地区还结合了高烈度区使用高延性、低烈度区使用低延性的抗震设计理念。这两种抗震设计都与实际需要的抗震效果是一致的。而我国将地震作用降低系数统一取值，并且将小震定义为一个固定的统计数字。这样对于抗震延性而言，其性能就是由抗震等级来决定，这就造成同一个数值对应不同抗震效果，也就间接造成低烈度区结构工程结构延性要求无法满足实际结构工程抗震需要。
3 提高结构工程结构抗震加固技术。
随着土建技术的不断发展和科技的进步，特别是21 世纪之后，建筑加固技术也得到了长足的发展，进入了一个新的领域。加固技术发展到现在，尤其是在一些经济发达但是地震频发的国家，例如日本，新的加强建筑物抵御地震能力的方法主要分为三种途径: 抗震加固、减震加固、隔震加固。其中，抗震加固是指利用增强结构构件的承载力和变形能力来抵御地震作用，吸收地震能量。减震加固是指在结构抗侧力构件中设置消能部件，通过其局部变形提供附加阻尼以吸收或耗散由地震输入结构中的能量，减少主体结构地震反应。隔震加固具有很大的发展潜力，是指在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，从而降低上部结构的地震作用。
3．1 抗震加固
者还可以采用预应力的加固方法，即先对其施加预应力再外贴到结构上对结构进行加固，对结构同时进行有效的强度和刚度加固。增设斜撑加固也是几种有效改善建筑物抗震性能的抗震加固方法。这几种加固方法的共同点都是通过增加的部分来承担一部分地震力，使构件原有的承载力满足抗震要求，由此达到对原结构的加固目的从而可以提高结构的承载力和刚度，以达到改善建筑抗震性能的目的。
3．2 减震加固
减震加固通常的原理是在结构抗侧力构件中设置消能部件，一般是阻尼器，通过其局部变形提供附加阻尼，以耗散或吸收由地震输入结构中的能量，减少主体结构地震反应，达到预期的加固目的。加固当中用到的阻尼器种类繁多，目前比较常见的有摩擦型阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器等。据此也可以将减震加固技术按上述三类阻尼器划分为三种类型。摩擦型阻尼器是用摩擦耗能装置，通过元件的相互滑动摩擦，以耗去结构的部分震动能量，目前研究开发的摩擦型阻尼器主要有普通摩擦型阻尼器、pall 摩擦型阻尼器、摩擦剪切角阻尼器、多级摩擦型阻尼器以及摩擦复合耗能器等多种类型; 摩擦型阻尼器一般只有在强震作用下才能启动，对于经常发生的中小地震或风载作用下没有任何功效，效率较低，但其造价往往较低，简便易行。粘弹性阻尼器是通过粘弹性材料的滞回变形来减少结构的振动反应，具有构造简单、性能优越、造价低廉和耐久性好等优点; 温度、频率等因素易对粘弹性阻尼器的耗能性能产生影响。粘滞性阻尼器是通过活塞在缸体内往复运动，粘滞液体从一端流向另一端产生阻尼力，阻碍结构振动; 粘滞性阻尼器对速度反应比较灵敏，能够吸收、衰减振动和冲击的能量从而减小结构的动力反应，减弱节点的局部受力，达到保护受力设备的目的。
3．3 隔震加固
隔震加固技术相对于前两种加固方法，产生的时间相对较晚，也是目前各个国家正在努力研究的方向。它是通过在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，从而降低上部结构的地震作用。虽然隔震加固技术产生的时间相对较晚，但是目前已经研究出了不少的隔震方法，并且在美国和日本等国家已经有了成功的工程实例。这些方法的共同点是将隔震层放在原结构基础上，即基础隔震。隔振支座主要分为橡胶支座和滑动支座两类。隔震加固应用之后，在强震作用下，隔震装置率先进入非弹性状态，大量吸收或隔离地震能量，使上部结构保持弹性或不进入明显塑性状态; 同时隔震加固技术可以节省工程造价，并且可以应用在各种结构形式的建筑改造加固当中。
4 结语
现在全世界每年都有很多的地震发生，地震灾害后会导致大量的结构损坏乃至倒塌，震后结构的快速损伤评定和结构的加固补强就会显得尤其重要。本文总结了一些典型的传统抗震加固技术和逐渐被工程师广泛采用的新型抗震加固技术。通过对各种加固方法的总结，可以看出: 传统的抗震加固技术依然是目前我国进行建筑抗震加固的主要方法，其操作相对简便，造价相对低廉。但是随着建筑结构的不断复杂化，这些加固方法也暴露出了不少的局限性。新型的抗震加固技术目前正在大范围推广，这些加固方法对科技的要求相对较高，灵活性更大，对现代的很多复杂的建筑结构适用性更强。虽然我国目前对新建建筑已经有了抗震设计上的要求，但由于各地经济发展水平不一，且抗震措施实施的程度不一，造成了老旧建筑不一定能满足现有抗震要求的现状。因此在现有设计工作开展过程中，对新建建筑在进行抗震设防的同时，对老旧建筑进行抗震加固进行必要的研究也变得十分重要。任何一种加固方法都有其优缺点和适用性，对于某个具体案例，如何选择最适合其特点、性价比最高的加固方法才是关键的。
参考文献：
［1］吴智，李贵男，段壮志．民房结构工程结构抗震能力分析与抗震措施探讨［J］．山西结构工程，2009(10)．
［2］ 中华人民共和国建设部． GB 50367—2006 混凝土结构加固设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 2006．
［3］ 郑山锁，薛建阳，王斌，等． 砌体结构抗震［M］． 北京: 中国建材工业出版社， 2008．
［4］ 中华人民共和国建设部． GB 50011—2001 建筑抗震设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2008．
关键词：结构工程；加固技术；抗震能力
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
1 影响结构工程抗震的因素
1.1 结构工程抗震取决于所选取结构工程结构形式
目前普遍使用的框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构三种结构形式中，框架－剪力墙结构的抗震性能最为突出，剪力墙次之。单纯的框架结构造价虽然抗震性能不如前两种，但其造价较低，施工技术成熟，是目前最为常见的结构形式。根据结构工程当地的实际情况，结合结构工程的使用功能，选取合适的结构形式，对于结构工程抗震意义重大。
1.2 结构工程抗震取决于适宜的抗震措施
在场地类型不同的情况下，抗震措施主要由结构工程的不同等级决定。在确定结构工程等级及场地类型之后，将先进的抗震理念和系统的分析计算纳入到抗震措施设计中，即可改善结构工程抗震设计，提高结构工程抗震效果。
1.3 影响房屋结构工程抗震性能的因素
房屋结构工程抗震性能取決于场地选择、施工质量等其他因素。结构工程工程场地选择不当等造成施工质量下降，这些因素都可能对结构工程结构的抗震性能造成重要影响。选择建好的工程场地、加强施工质量监督，对于提高结构工程抗震性能是十分必要的。
2 现有抗震设计中的不足
我国的抗震设计思路是在借鉴其他国家抗震成果的基础上，结合我国实际逐步确立并完善的。其中有符合现代抗震设计理念的创新部分，但是也有考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。国外在划定抗震的延性要求等级时，多结合当地实际情况，利用不同的地震作用降低系数来确定抗震延性，即“小震”取值越高，延性要求越低，反之亦然。与此同时，有些地区还结合了高烈度区使用高延性、低烈度区使用低延性的抗震设计理念。这两种抗震设计都与实际需要的抗震效果是一致的。而我国将地震作用降低系数统一取值，并且将小震定义为一个固定的统计数字。这样对于抗震延性而言，其性能就是由抗震等级来决定，这就造成同一个数值对应不同抗震效果，也就间接造成低烈度区结构工程结构延性要求无法满足实际结构工程抗震需要。
3 提高结构工程结构抗震加固技术。
随着土建技术的不断发展和科技的进步，特别是21 世纪之后，建筑加固技术也得到了长足的发展，进入了一个新的领域。加固技术发展到现在，尤其是在一些经济发达但是地震频发的国家，例如日本，新的加强建筑物抵御地震能力的方法主要分为三种途径: 抗震加固、减震加固、隔震加固。其中，抗震加固是指利用增强结构构件的承载力和变形能力来抵御地震作用，吸收地震能量。减震加固是指在结构抗侧力构件中设置消能部件，通过其局部变形提供附加阻尼以吸收或耗散由地震输入结构中的能量，减少主体结构地震反应。隔震加固具有很大的发展潜力，是指在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，从而降低上部结构的地震作用。
3．1 抗震加固
者还可以采用预应力的加固方法，即先对其施加预应力再外贴到结构上对结构进行加固，对结构同时进行有效的强度和刚度加固。增设斜撑加固也是几种有效改善建筑物抗震性能的抗震加固方法。这几种加固方法的共同点都是通过增加的部分来承担一部分地震力，使构件原有的承载力满足抗震要求，由此达到对原结构的加固目的从而可以提高结构的承载力和刚度，以达到改善建筑抗震性能的目的。
3．2 减震加固
减震加固通常的原理是在结构抗侧力构件中设置消能部件，一般是阻尼器，通过其局部变形提供附加阻尼，以耗散或吸收由地震输入结构中的能量，减少主体结构地震反应，达到预期的加固目的。加固当中用到的阻尼器种类繁多，目前比较常见的有摩擦型阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器等。据此也可以将减震加固技术按上述三类阻尼器划分为三种类型。摩擦型阻尼器是用摩擦耗能装置，通过元件的相互滑动摩擦，以耗去结构的部分震动能量，目前研究开发的摩擦型阻尼器主要有普通摩擦型阻尼器、pall 摩擦型阻尼器、摩擦剪切角阻尼器、多级摩擦型阻尼器以及摩擦复合耗能器等多种类型; 摩擦型阻尼器一般只有在强震作用下才能启动，对于经常发生的中小地震或风载作用下没有任何功效，效率较低，但其造价往往较低，简便易行。粘弹性阻尼器是通过粘弹性材料的滞回变形来减少结构的振动反应，具有构造简单、性能优越、造价低廉和耐久性好等优点; 温度、频率等因素易对粘弹性阻尼器的耗能性能产生影响。粘滞性阻尼器是通过活塞在缸体内往复运动，粘滞液体从一端流向另一端产生阻尼力，阻碍结构振动; 粘滞性阻尼器对速度反应比较灵敏，能够吸收、衰减振动和冲击的能量从而减小结构的动力反应，减弱节点的局部受力，达到保护受力设备的目的。
3．3 隔震加固
隔震加固技术相对于前两种加固方法，产生的时间相对较晚，也是目前各个国家正在努力研究的方向。它是通过在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，从而降低上部结构的地震作用。虽然隔震加固技术产生的时间相对较晚，但是目前已经研究出了不少的隔震方法，并且在美国和日本等国家已经有了成功的工程实例。这些方法的共同点是将隔震层放在原结构基础上，即基础隔震。隔振支座主要分为橡胶支座和滑动支座两类。隔震加固应用之后，在强震作用下，隔震装置率先进入非弹性状态，大量吸收或隔离地震能量，使上部结构保持弹性或不进入明显塑性状态; 同时隔震加固技术可以节省工程造价，并且可以应用在各种结构形式的建筑改造加固当中。
4 结语
现在全世界每年都有很多的地震发生，地震灾害后会导致大量的结构损坏乃至倒塌，震后结构的快速损伤评定和结构的加固补强就会显得尤其重要。本文总结了一些典型的传统抗震加固技术和逐渐被工程师广泛采用的新型抗震加固技术。通过对各种加固方法的总结，可以看出: 传统的抗震加固技术依然是目前我国进行建筑抗震加固的主要方法，其操作相对简便，造价相对低廉。但是随着建筑结构的不断复杂化，这些加固方法也暴露出了不少的局限性。新型的抗震加固技术目前正在大范围推广，这些加固方法对科技的要求相对较高，灵活性更大，对现代的很多复杂的建筑结构适用性更强。虽然我国目前对新建建筑已经有了抗震设计上的要求，但由于各地经济发展水平不一，且抗震措施实施的程度不一，造成了老旧建筑不一定能满足现有抗震要求的现状。因此在现有设计工作开展过程中，对新建建筑在进行抗震设防的同时，对老旧建筑进行抗震加固进行必要的研究也变得十分重要。任何一种加固方法都有其优缺点和适用性，对于某个具体案例，如何选择最适合其特点、性价比最高的加固方法才是关键的。
参考文献：
［1］吴智，李贵男，段壮志．民房结构工程结构抗震能力分析与抗震措施探讨［J］．山西结构工程，2009(10)．
［2］ 中华人民共和国建设部． GB 50367—2006 混凝土结构加固设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 2006．
［3］ 郑山锁，薛建阳，王斌，等． 砌体结构抗震［M］． 北京: 中国建材工业出版社， 2008．
［4］ 中华人民共和国建设部． GB 50011—2001 建筑抗震设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2008．