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談震后受損建筑加固中遇到的設計與施工問題

佟建國

加固設計、施工與新建設計、施工最大的差異就是前者更需要重視設計和施工的過程,比如需要加固和局部拆除的建筑，是先拆除還是先加固,是否需要卸載,如何卸載，加固所用的受特征是否能有效的傳遞到基礎，是否會產生新的剛度突變而無法滿足抗震要求,加固的步驟是否能達到體系的受力要求,從而有效的傳遞到基礎等等。

補強加固特別是受損建筑的加固是恢復和提高結構抗震能力和強度的過程,是對系統結構或構件的承載力、剛度適性、抗裂性、整體性、穩定性予以恢復或提高的過程,這是一項多技術手段的綜合施工。

問題一 :在對災后受損建筑進行補強加固過程中，對每一種材料或技術手段是否達到要求都要進行可靠的檢測,如新舊材料的結合強度或兩種不同材料之間的結合強度等,不過整體完工后是否達到共同工作或載荷要求,到目前為止還沒有一種可靠簡便的測試方法。為了保證質量,施工中-些材料規定或選取的設計值與標準值相差甚遠,造成節點過大以及材料的浪費。

問題二: 災后工程中的隱患,特別是梁、柱、板新增結構出現的裂縫應該弓起高度重視,針對這些裂縫必須重新進行補強。補強結構屬于二次受力破壞，與- -般未經過補強的普通結構有很大的差異。在補強前即使去掉全療荷載,其原結構已受力且原結構構混凝土收縮變形已完成,補強后隨著荷載的增加,原結構的應力變值都比較高,但新增材料或構件并不會立即承擔荷載，而是在荷載超出原結構的累積應力、應變極限值的前提下才可能出現。

問題三:災區的受損建筑。特別是多層混凝土結構的“上強下弱”現象同時結合以上原則推理,必須進行卸載而后加固,這樣新增的補強材料或構件才能有效的分擔受力從而共同工作。卸載支撐力應在荷載的60%以-上才能使新增加固結構比較有效的接應,從災區加固的實際情況來看,多層建筑的卸載由于場地及地面支撐基礎的限制而無法實現。

問題四：立柱受損在災區建筑中是非常嚴重的，有的完全酥潰甚至貫通，其未垮塌是因為系統立柱支撐還的完全酥潰甚至貫通，這時如果采用無御載加固,二次受力加固構件和材料只能是原一次受力的受損處完全失去支撐才能實現，一次受力受損處失去支撐力也許是余震或者是荷載增加。因此，在加固設計方案時必須考慮新增構件或材料抗剪、抗拉、抗壓強度大于原立柱截面的強度，一旦一次受力喪失支撐力,新增構件或者材料能及時有效的接應。這是受損建筑特別是受損嚴重的立柱在設計和施I中最基本的機理和概念。反之將會造成更大的隱患和破壞。

問題五:從災區現有加固工程來看,情況不容樂觀。一些受損非常嚴重的立柱采用纖維材料圍裹(圖1 )或者角鋼圍裹(圖2) , 有的甚至用混凝土、砂漿抹平了事(圖3)。這種加固方法沒有能力承擔原受損處失去支撐的載荷，一旦余震或者荷載超出了受損處的支撐力或一次受力失去平衡而施加在加固材料或構件上,必將造成更大的破壞,這點應該引|起高度重視。

對于受損較輕的立柱節點,可以采用鋼圍套的方法進行加固,但鋼圍套的起點和終點必須通過節點,以保證足夠的錨固長度，絕對不能只在梁面(圖4)和梁下(圖5)斷開,這種加固無任何作用，其破壞仍然在鋼圍套兩邊及剛度突變處。

應該提到的是,受損嚴重的立柱在加固時其抗剪、抗壓、抗拉強度大于原受損截面所具有的強度。但除滿足承載力要求外,必須符合其抗震能力,不應存在局部加強而造成剛度更的突變以致形成新的薄弱點。例如(圖6)，將兩棟角柱包在一起加固，不同的振動頻率必然造成較大的破壞。這種現象在災區現有的加固工程中也是普遍存在的。