摘 要：文章首先介紹了判定高層建筑的抗震能力的方法，然后提出了幾種鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)，最后分析了高層建筑鋼筋砼結(jié)構(gòu)未來的抗震加固發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：鋼筋砼結(jié)構(gòu) 抗震加固 承載力 延性 框架
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0058-01
地震是一種人類難以抵御的自然災害，是地球內(nèi)部構(gòu)造運動的結(jié)果。我國東鄰太平洋地震帶，屬于地震多發(fā)國家，并且近年來的地震活動愈加頻繁，給國家經(jīng)濟發(fā)展以及人民的生命安全均造成了巨大威脅。而高層建筑由于承載力更大，因此對地震災害的抵抗力較弱。為此，加強高層建筑的抗震加固措施來提高其抗震性能是非常具有研究意義的一項工作。
1 判定高層建筑的抗震能力的方法
建筑的抗震加固措施需要以結(jié)構(gòu)的抗震性能指標作為依據(jù)，只有讓結(jié)構(gòu)的抗震指標高于評價指標，才能確保其抗震能力。的確定與建筑的用途、土地特征以及地震危險性等因素有關(guān)，一般情況下其取值為0.6，因此，如果建筑的小于0.6，那么就必須對建筑進行加固。結(jié)構(gòu)抗震指標的計算方法如下：，其中，
指的是基本的抗震性能指標，由構(gòu)件的承載力指標以及延性指標共同確定；為建筑的形狀指標，可以反映結(jié)構(gòu)布置問題對抗震能力的影響；T為時間指標，體現(xiàn)的是隨著時間的推移，建筑劣化對抗震性能的影響。
在建筑抗震加固設計的過程中，首先需要對建筑的抗震性能進行評估，得到指標，然后再通過一定的措施來提高建筑既有結(jié)構(gòu)的，以保證其不小于。由以上表達式我們可以看出，在建筑的實際抗震加固過程中，提高結(jié)構(gòu)承載力、延性以及同時提高結(jié)構(gòu)的承載力和延性是三條最基本思路。
2 鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗震加固措施
2.1 增設抗震墻
和框架柱比起來，抗震墻的承載力以及抗側(cè)剛度性能更好，是一種抗震效果顯著的構(gòu)件。在地震作用下，抗震墻的增設提高了砼結(jié)構(gòu)的墻率，大幅提升了其抗震性能。
在增設抗震墻的設計過程中，如何將既有框架與新建的抗震墻體連接起來是整個設計過程中最關(guān)鍵的問題，目前最為有效的辦法就是在建筑的柱構(gòu)件以及既有框架梁內(nèi)植入鋼筋，通過這種方式將其與新建的鋼筋混凝土墻體連接起來。鋼筋的植入有兩種方式，分別是膠結(jié)式和機械式。在實際加固過程中可以根據(jù)建筑的抗震需要選擇是在框架柱的兩側(cè)增設翼墻還是整片抗震墻。此外，如果有需要還可以在既有框架與新建抗震墻體的連接處設置螺旋箍筋來加強抗震效果。
2.2 增設鋼支撐框架
鋼支撐框架與抗震墻比較類似，其結(jié)構(gòu)中斜撐的承載力以及抗側(cè)剛度均比較大，并且斜撐主要承受軸力作用，因此，鋼支撐框架的受力狀態(tài)更加明確。但是在實際應用過程中，其斜撐軸力會影響周圍的混凝土結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生集中拉力，引發(fā)周邊部件遭受局部損失的隱患。為此，在進行鋼支撐框架的抗震加固設計時，一般并不是將鋼支撐框架與混凝土本身連接起來，而是連接鋼支撐框架和混凝土周邊的構(gòu)建，以此來確保連接的傳力性能。在此思想上，間接連接法是最常采用的一種方法：首先將鋼筋植入到混凝土的既有框架以及柱的內(nèi)表面中，然后安裝焊有栓釘?shù)匿撝慰蚣�，并利用無收縮砂漿灌注留出的縫隙，同時配置螺旋箍筋來防止砂漿開裂問題。
2.3 改良連接構(gòu)造
增設抗震墻以及鋼支撐框架都需要在既有鋼筋砼結(jié)構(gòu)中植入鋼筋來確保結(jié)構(gòu)連接性能不受影響。也因此給施工帶來了很多麻煩，不僅施工技術(shù)的要求比較高，同時也非常費時費力。出于節(jié)約成本以及簡化施工操作的需求，近年來出現(xiàn)了一種混合式的連接方法，就是以植入鋼筋和環(huán)氧樹脂的方式將連接板固定在混凝土構(gòu)件的表面，連接板的外表面布置了栓釘來加強鋼框架栓釘間的咬合作用，并且通過灌注無收縮砂漿的形式實現(xiàn)鋼框架與混凝土砼結(jié)構(gòu)之間的連接。改良連接構(gòu)造的抗震加固方法不僅可以有效減少植筋所帶來的局部應力，而且在確保相同抗震能力的同時可以明顯減少鋼筋的植入數(shù)量，減少施工任務；另外，還有一種將利用預應力螺栓將鋼支撐節(jié)點直接固定在混凝土表面的直接連接法，該方法將高強度的螺栓從混凝土的梁腹穿過，然后將防屈曲支撐的節(jié)點板底板與梁腹另外側(cè)的背板分別固定在梁腹的兩側(cè)，并在節(jié)點板底板的下面鋪設砂漿墊層來提高表面的摩擦力。這種方法與傳統(tǒng)方法相比更加省時省料，并且在梁腹開鑿的孔洞數(shù)量也比較少，而且不需要安裝鋼框架，連接處的剛度也比較高。
3 鋼筋砼結(jié)構(gòu)的抗震加固發(fā)展趨勢分析
3.1 采用消能減震裝置
消能減震設計是利用結(jié)構(gòu)的延性來消耗地震發(fā)生時的能量，但是由于在構(gòu)件利用自身消耗地震能量的同時也會造成結(jié)構(gòu)自身的損傷，因此，需要通過一定的措施來防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。具體可以通過在結(jié)構(gòu)上附加阻尼器的方式來解決這一問題，阻尼器可以將耗散的地震能輸入到所附加的結(jié)構(gòu)上，起到保護結(jié)構(gòu)自身的作用。常見的消能減震裝置主要有剪切型和支撐型兩種，其中支撐型應用得更為廣泛，主要是由于其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)抗震加固結(jié)構(gòu)相似。為了便于連接，消能減震裝置的常用安裝方式就是在鋼筋混凝土砼結(jié)構(gòu)的跨中位置設置“間柱”。而打斷外附框架柱層中位置并在中間設置剪切型阻尼器則是用于抗震加固的特有安裝形式，通過層間位移來消耗地震能量。這種設計方法的外附框架可以通過特殊的機械鉸接方式與既有鋼筋混凝土砼結(jié)構(gòu)相連，既保證了二者側(cè)向位移和剪力的有效傳遞，同時也可以避免鋼框架自身的局部變形對外附框架造成的負面影響，讓外附鋼框架的受力狀態(tài)得到簡化。
3.2 使用自復位加固技術(shù)
自復位能力指的是建筑結(jié)構(gòu)的可恢復能力，通過抗震加固的方法來提高建筑的自復位能力是加強鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施。下面以其中的KTB加固法作為例子進行詳細分析。
在KTB加固方法中，外附框架使用的不是普通的鋼筋混凝土框架，而是由預應力混凝土梁和柱構(gòu)件連接而成的框架結(jié)構(gòu)，其具體有自復位功能，并且可以減少施工對建筑本身造成的干擾，沒有斜撐，不會影響建筑住戶的視線。
4 結(jié)語
綜上所述，加強高層建筑的抗震能力非常必要。目前常用的由增設抗震墻、增設鋼支撐框架以及改良連接構(gòu)造等相關(guān)技術(shù)。此外，采用消能減震裝置以及使用自復位加固技術(shù)等方法也具有非常好的抗震效果，是未來抗震加固的主要發(fā)展方向。
參考文獻
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