百科知识 现有建筑抗震加固基本规定与要求

现有建筑抗震加固基本规定与要求

时间:2023-05-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:同《建筑抗震鉴定标准》的适用范围一致,本规程同样不适于古建筑及危险房屋,古建筑及属于文物的建筑有专门的要求,危险房屋已不能正常使用。为实现上述目标,现有建筑抗震加固时的后续使用年限、建筑的抗震设防类别及相应的抗震措施和抗震验算要求与鉴定标准的要求一致。未进行抗震鉴定,则抗震加固缺乏基本的依据,成为盲目加固。

现有建筑抗震加固基本规定与要求

2.1 规程的适用范围

建筑抗震加固规程》JGJ116-2009适用于经抗震鉴定后需进行抗震加固的现有建筑。现有建筑不符合抗震鉴定要求时,根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的规定,可采取“维修、加固、改变用途和更新”等抗震减灾对策,《加固规程》是其中需进行加固(包括全面加固、配合维修的局部修复加固和配合改造的适当加固)的专门规定。

同《建筑抗震鉴定标准》的适用范围一致,本规程同样不适于古建筑及危险房屋,古建筑及属于文物的建筑有专门的要求,危险房屋已不能正常使用。规程中适用的现有建筑,在不遭受地震影响时,仍在正常使用,但抗震鉴定结果认为:在遭遇到预期的地震影响时,其综合抗震能力不足,需要进行抗震加固。

2.2 现有建筑抗震加固的设防目标

现有建筑抗震加固的设防目标与抗震鉴定的设防目标基本一致,即按后续使用年限50年进行加固的现有建筑应满足新建工程的三水准设防目标,对按后续使用年限少于50年的现有建筑,其加固后的设防目标略低于新建工程的设防目标。

加固规程中规定抗震加固的目标是使现有建筑做到抗震安全、经济、合理、有效和实用,其中抗震安全指加固后的现有建筑在预期的后续使用年限内能够达到不低于其抗震鉴定的设防目标。这意味着,凡经抗震鉴定需进行加固的现有建筑,在条件许可时通过加固尽可能提高其综合抗震能力,但不宜提高的过多,以体现经济的原则。

为实现上述目标,现有建筑抗震加固时的后续使用年限、建筑的抗震设防类别及相应的抗震措施和抗震验算要求与鉴定标准的要求一致。抗震鉴定时要根据房屋的现状进行两级鉴定,抗震加固时则是按加固后的状态进行综合抗震能力的评定。评定综合抗震能力是否满足要求,对于现有建筑的抗震鉴定,按综合抗震能力指数评定时,要求楼层的综合抗震能力指数大于或等于1.0,否则应进行抗震加固;现有建筑的抗震加固,要求加固后楼层的综合抗震能力指数大于1.0,即为达到了抗震加固的目的。

2.3 抗震加固设计原则

⒈先鉴定后加固的原则

抗震加固是抗震鉴定的延续。抗震加固前必须对现有建筑进行抗震鉴定,抗震鉴定是抗震加固的前提,鉴定与加固应前后连续,才能确保抗震加固取得最佳的效果。未进行抗震鉴定,则抗震加固缺乏基本的依据,成为盲目加固。

⒉加固方案的优化原则

加固方案应根据抗震鉴定的结果综合确定,处理好以下几个关系,使方案有所优化:

⑴针对鉴定的结果和房屋的实际情况,弄清使房屋总体抗震能力达到规定设防要求的关键,是整个房屋加固还是区段加固或是构件加固。

⑵对结构的加固,要进行“内加固”或“外加固”的比较。从房屋内部加固便于保持外立面,但加固对生产、生活的干扰较大,从房屋外部进行加固,对生产、生活的干扰较小,并且可以与外立面的更新相结合,但抗震墙间距过大等情况下不容易达到预期效果。

⑶增设抗震墙或支撑等抗侧力构件时,可保持或改变原有的结构体系,使地震作用相应的基本保持不变或有显著增加,要进行二者的比较分析,包括普遍加固方案与形成安全区的集中加固方案的比较,结合使用功能的要求和改造等确定。

⑷加固后结构的质量、刚度承载力和变形能力都发生变化,当采用以提高承载力为主的方案时,要使承载力的提高超过因质量、刚度加大导致地震作用的加大,当采用以提高变形能力为主的方案时,要衡量现有承载力是否达到相应的最低要求。

⑸加固方法要便于施工,减少对原结构承载能力的损伤,已有的损伤也要结构抗震加固一并处理,以便在材料消耗、施工工效、环境影响和抗震能力提高之间取得最佳方案。

⒊加固布置的合理性

⑴规则性治理。当原结构沿高度和沿平面的构件、刚度等的分布符合规则性要求时,新增构件的布置要保持原有的规则性;原结构在某个主轴或两个主轴方向不符合规则性要求时,可利用新增构件的布置,使加固后的结构减少或消除不规则性。

⑵理顺地震作用的传递途径。应保持原有结构合理的传递途径,可利用新增构件改变原结构不合理的传递途径,消除或减轻原结构传递途径的缺陷。

⑶抗震薄弱层的复核。不仅要防止加固后形成新的薄弱楼层(如天津第二毛纺厂框架厂房倒塌),而且要利用所增设构件的位置、尺寸和厚度的变化,消除薄弱层或减轻原有薄弱楼层的薄弱程度。

⑷当原有建筑的不同部位有不同类型的承重结构体系时,对不同类型结构的相连部位,加固布置要使之具有比一般部位更高的承载力或更强的变形能力。

⑸当原有结构构件处于明显不利的受力状态时,如短柱、强梁弱柱等,加固布置要改善其受力状态,或设法将地震作用吸收到新增的受力状态合理的构件上。

⒋加固手段的有效性

为使结构整体的综合抗震能力确实得到提高,不致“加而不固”或加固时损伤原有构件,或加固引起的附加内力而使某些部位的承载力不足,抗震加固设计及施工中要注意以下几点:

⑴确保新增设或增附的构件与原结构构件有可靠的连接,可综合选用增加新旧构件表面粘力,增设拉结措施、锚固措施等。

⑵应考虑加固后构件的实际受力状况、新旧构件受力程度的不同及协同工作的程度,并在加固后构件的承载力计算中相应处理。

⑶增设的竖向构件(如抗震墙、柱等)应上下连续,并有可靠基础,并考虑新增构件与原有构件可能的沉降差异。当原结构构件上下不连续时,加固时宜消除其不连续性或减少不连续的程度。

⑷注意保护原结构构件及其连接,避免加固时对原有构件承载力的削弱。一旦原有构件受到损伤,应先修补、恢复再进行加固。

⒌地基基础现有承载能力的利用

对于地基基础在静载下未发现问题的现有建筑,6、7度时不作基础抗震鉴定,也就无需加固;8、9度时,只对液化等级为严重且建筑对液化敏感的地基进行处理,对软弱土和明显不均匀土层上的建筑,多采取措施提高上部结构抵抗不均匀沉降的能力。

减少现有建筑地基基础的加固量,一是考虑到地基基础加固难度较大,二是根据震害资料统计分析,地震造成的地基震害,如液化、软土震陷、不均匀土层的差异沉降等,一般尚未导致建筑的坍塌或丧失使用价值,因此可采取提高上部结构抵抗不均匀沉降能力的措施,即可减轻结构的震害。减少对现有建筑地基基础的加固,要充分利用现有地基的潜力,例如:

⑴遇到软弱土层时,根据唐山地震的震害资料,当基础底面下的厚度不大于5m,或8、9度时地基承载力特征值分别大于80kPa和100kPa,可不考虑地震下的沉陷。

⑵由于地基土在建筑荷载的长期作用下土体固结压密,土与基础底面接触处发生一定的物理、化学变化,孔隙比和含水量减少,可使粘土、粉土、砂性土、砾石土的地基承载力有一定的提高。因此,当加固后结构所增加的重力不超过地基土长期压密提高值时,可不做地基的抗震验算。

⑶遇有柱间支撑的柱基、拱脚等,需进行抗滑验算时,可考虑基础底面与土的摩擦力、基础侧面的被动土压力,有时尚可利用刚性地坪的抗滑力。(www.daowen.com)

⑷加固后,在地震作用下,基础的竖向压力超过地基承载力特征值在10%以内时,可不做地基处理,仅提高上部结构抵抗不均匀沉降的能力。

2.4 抗震加固验算的特殊要求

现有建筑抗震加固的设计计算,与新建建筑的设计计算不完全相同。现有建筑的抗震加固设计,一般情况下应在两个主轴方向分别进行抗震验算,但在下列情况下加固的验算要求有所放宽:6度区的现有建筑(建造于Ⅳ类场地的较高的现有高层建筑除外),同现行《建筑抗震设计规范》GB50011的规定一样,可不进行构件截面抗震验算;当加固后结构刚度不超过加固前刚度的10%或重力荷载的变化不超过5%时,可不再进行整个结构的抗震分析。

抗震加固设计计算应采用符合加固后结构实际情况的计算简图与计算参数,包括构件的实际截面尺寸、钢筋的有效截面、材料实际达到的强度等级、实际荷载偏心和构件实际挠度产生的附加内力等,对新增构件的抗震承载力,还需考虑应变滞后的二次受力影响。

现有建筑抗震加固的设计计算与抗震鉴定一样,可采用计算综合抗震能力指数的简化方法,也可按现行规范的方法进行抗震加固后的构件承载力验算。A类建筑的抗震加固验算,应优先选用与抗震鉴定时相同的简化方法,B类建筑应按规范方法进行构件承载力验算。

⒈按简化方法计算加固后的综合抗震能力指数时的公式如下:

⑴多层砌体房屋

式中: βS- 加固后楼层或墙段的综合抗震能力指数;

β0- 楼层或墙段加固前原有的平均抗震能力指数,β0=A/(Abξ0λ);

ψ1S、ψ2S- 分别为体系影响系数和局部影响系数,应根据房屋加固后的状况,按09《鉴

定标准》的有关规定取值;

η- 加固增强系数,不同的加固方法取值不同,09《加固规程》中给出了不同方法加固增强系数的计算公式。

钢筋混凝土框架房屋

式中: VyS- 加固后的楼层受剪承载力,应根据加固后的实际状况,按09《鉴定标准》附录C的规定计算;

 VeS- 加固后楼层的弹性地震剪力,当加固后结构的刚度和重力荷载分别不超过10%与5%时,可取加固前的计算值,也即抗震鉴定时的计算值。

⒉按设计规范方法进行加固后的构件承载力验算的公式如下:

⑴地震作用效应S的计算

对于A、B类建筑,计算地震作用效应时,其设计特征周期、原结构构件材料设计性能指标、地震作用效应的调整等应按《建筑抗震鉴定标准》的规定采用。对于C类建筑,则应按国家现行设计规范、规程的有关规定执行。

⑵构件加固后抗力SR的计算

构件抗力SR的计算要根据加固后情况确定。对于砌体结构的墙体,加固后的承载力可乘以相应的增强系数,《加固规程》中给出了面层加固、板墙加固、新增抗震墙加固、外加圈梁-构造柱加固的增强系数的计算公式。以砂浆面层加固为例,增强系数与原墙体的厚度、砂浆强度等级、抗震抗剪强度设计值、加固面层的厚度、单面加固或是双面加固有关。以240厚墙为例,其增强系数为1.04~3.12,采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固时,增强系数值为1.12~4.43,采用板墙加固时为1.8~2.5。对于钢筋混凝土构件,加固后构件的截面承载力验算给出了专门的计算公式,公式中考虑了加固后应变滞后的二次受力影响。

⑶抗震加固的承载力调整系数γRS

抗震加固的承载力调整系数是体现现有建筑抗震加固标准的重要系数,其取值应与抗震鉴定时的承载力调整系数相协调。

对C类建筑,抗震加固的承载力调整系数取现行《建筑抗震设计规范》GB50011的承载力抗震调整系数,即γRSRE 。对B类建筑,抗震加固的承载力调整系数宜按现行《建筑抗震设计规范》GB50011的承载力抗震调整系数采用,意味着当加固技术上确有困难,构件抗震承载力按《建筑抗震设计规范》GB50011计算时,墙、柱、支撑等主要抗侧力构件可降低5%以内,其他次要抗侧力构件可降低10%以内。对A类建筑,抗震加固的承载力调整系数与抗震鉴定的承载力调整系数一致,即砌体墙体γRaRE,钢筋混凝土构件γRa=0.85γRE

确定抗震加固的承载力调整系数时尚应注意以下几点:①A类建筑中新增的钢筋混凝土构件、砌体墙体可按原有构件对待;②钢筋混凝土构件采用粘贴钢板加固、粘贴纤维布加固或钢绞线网-聚合物砂浆面层加固时,对加固后构件承载力的提高部分,其承载力抗震调整系数取1.0;③壁柱或组合柱加固时,承载力抗震调整系数取0.85

现有建筑经抗震加固后,在两个主轴方向上的楼层综合抗震能力指数或楼层受剪承载能力宜接近,同时在每个主轴方向上应避免楼层综合抗震能力指数或楼层受剪承载能力突变。所谓楼层的综合抗震能力指数或受剪承载力突变,指本层的综合抗震能力指数或受剪承载力超过下一楼层相应值的20%,此时应同时增强下一楼层的抗震能力。

2.5 加固施工与材料的基本要求

为使抗震加固达到有效的要求,加固材料的质量与施工监理及安全,便成为直接关系抗震加固工程安全和质量的要害所在。抗震加固对材料和施工的特殊要求,体现为超强、复核、查缺、防损、防倒等。

超强,指加固所用材料,除满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的基本要求外,其强度等级不应低于被加固构件的材料强度等级,但加固材料强度过高并不能发挥预期效果。一般来说,加固所用砂浆强度和混凝土强度宜比原结构材料强度提高1~2个等级。

复核,指加固时对构件实际尺寸的测量和核对。因设计上的尺寸与现有建筑的实际尺寸大多有不同程度的差异;当原始资料不全时,加固施工图往往注明“以实际尺寸为准”。这些均需要进行测量,以免因误差过大而降低加固效果或无法施工。

查缺,指加固施工时,要检查原结构及其相关工程的隐蔽部位是否有严重的构造缺陷,一旦发现,要暂停施工,在会同加固设计人员采取有效措施进行处理后放可继续施工。

防损,指在原有构件上凿洞、钻孔等施工过程中,要采取有效措施,避免破坏原有钢筋、砂浆粘结力等,并防止误触电源、气源、水源等管线造成事故。一旦损伤构件,要及时修补。

防倒,指加固施工前,要充分估计施工中可能造成的房屋倾倒、构件开裂或倒塌等不安全因素,采取相应的临时措施予以防止。

对于加固所采用的特殊材料(如各类胶粘剂)应明确其材料性能及耐久性。

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