工程結(jié)構(gòu)抗震加固和修復(fù)基本信息

gongcheng jiegou kangzhen jiagu he xiufu

工程結(jié)構(gòu)抗震加固和修復(fù)

strengthening and repairing of engineering structure in seismic region

在地震區(qū)往往有大量房屋、橋梁、煙囪、水塔等工程結(jié)構(gòu)，由于達不到當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防的要求而需要進行震前加固;此外，在地震后的城市和鄉(xiāng)村，許多結(jié)構(gòu)雖遭到損壞但仍保留下來的，又需要進行震后修復(fù)。加固和修復(fù)都是為了使結(jié)構(gòu)能夠達到當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防標準。以保護人民生命和國家財產(chǎn)的安全。震前加固或震后修復(fù)都需要先對結(jié)構(gòu)的抗震能力作出鑒定，才能進行設(shè)計。

中國的《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標準》中對要加強的各類房屋、煙囪及水塔規(guī)定了鑒定方法。其他工程結(jié)構(gòu)，如橋梁等則應(yīng)按有關(guān)抗震規(guī)范進行復(fù)核并確定其抗震能力。至于特別重要或較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，還應(yīng)對其動力特性及現(xiàn)有抗震能力進行專門的鑒定。此外，在加固鑒定中還要注意結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間(如墻與墻、墻與板等)，應(yīng)具有良好的連接，以防止墻體外閃或樓板墜落;梁式橋不僅支座的錨栓、銷釘、防震板應(yīng)具有足夠的抗震強度，還要有防止落梁的措施，如梁端連接、在墩臺臺帽上設(shè)置擋塊等。

對于需要進行震后修復(fù)的結(jié)構(gòu)，一方面要對結(jié)構(gòu)震前狀況進行鑒定，另一方面還要鑒定其震害程度。通過鑒定，可以針對不同情況采取相應(yīng)的修補和加固措施。

工程結(jié)構(gòu)的抗震加固和修復(fù)必須有正確的設(shè)計，否則有可能達不到目的甚至引起相反的后果。

工程結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計在滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求的前提下，還要注意以下五點:①根據(jù)場地土的條件以及當(dāng)?shù)卦O(shè)防要求，通過加固盡可能改變結(jié)構(gòu)的振動基本周期以避開場地土的振動卓越周期(見地震作用)，使加固后的地震反應(yīng)減小。②在可能條件下，通過加固盡可能使結(jié)構(gòu)的剛度沿高度均勻分布，并使剛度中心和質(zhì)量中心盡可能地接近，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。③對難以實現(xiàn)上述兩點的結(jié)構(gòu)，應(yīng)通過加固提高其變形能力和耗能能力，并適當(dāng)提高其總體強度。④對局部構(gòu)件進行必要的加固。但應(yīng)注意一部分結(jié)構(gòu)的加固由于其局部剛度的變化也可能引起另一部分結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)變大。⑤加固應(yīng)盡可能注意建筑物的美觀。

工程結(jié)構(gòu)震后修復(fù)設(shè)計也要注意上述幾點，并且在計算結(jié)構(gòu)的振動基本周期時考慮修復(fù)構(gòu)件的實際剛度。

加固措施分為兩種:體系加固和局部構(gòu)件(墻、梁、柱等)加固。體系加固是增加新的抗震構(gòu)件，如抗震墻(砌體或鋼筋混凝土)，鋼支撐(用于框架結(jié)構(gòu)等)以改變結(jié)構(gòu)的振動基本周期，調(diào)整剛度沿高度和平面的分布;局部構(gòu)件加固是加強現(xiàn)有構(gòu)件本身。

修復(fù)包括修補和加固。修補是針對已有震害盡可能恢復(fù)原有功能;加固則要滿足當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防要求。在設(shè)計時，修補和加固應(yīng)結(jié)合考慮。

朱伯龍

人類在初期營造活動中，利用土、石、草、竹、木等天然材料的特點，逐步摸索出圓拱、支架等原始的結(jié)構(gòu)形式和扎結(jié)、夯筑等原始的構(gòu)筑方式;通過不斷實踐，逐步形成了開山辟路、越水架橋、攔河筑壩、引水灌田等各種工程結(jié)構(gòu)的營造技巧。隨著人類歷史的發(fā)展和社會制度的變遷，先后出現(xiàn)了以不同的材料來滿足當(dāng)時人們所需要的古代土、木、石、磚各種結(jié)構(gòu)的營造方式，并配合當(dāng)時的建筑藝術(shù)，筑成了雄偉壯麗、精巧美觀、風(fēng)格各異且符合力學(xué)原理的工程結(jié)構(gòu)，如埃及的金字 塔，巴比倫的星象臺，希臘的神廟，羅馬的競技場，中國的長城、大運河、宮殿、佛塔、竹索橋，及各國人民的民居、橋梁、堤壩、宮殿、陵墓、廟宇、教堂、紀念塔，分別顯示了各國古代能工巧匠的智慧和才華。中國春秋時期的木結(jié)構(gòu)大師公輸般(魯班)憑他的技巧和經(jīng)驗,發(fā)展了木工技術(shù)并制定了整套的法規(guī);戰(zhàn)國時期李冰父子設(shè)計和監(jiān)造了四川都江堰水利工程;隋朝李春修建了世界聞名的趙州橋;宋朝李誡纂寫了《營造法式》等,為中國古代工程結(jié)構(gòu)作出了巨大貢獻。(見彩圖)

自17世紀工業(yè)革命后，社會生產(chǎn)方式經(jīng)歷了一次重大變革，工程結(jié)構(gòu)也不例外。隨著人類社會實踐的需要，新建筑材料的出現(xiàn)，工程力學(xué)學(xué)科的興起和營造技術(shù)的革新,工程結(jié)構(gòu)也有了新的形式和內(nèi)容,建筑材料突破了天然材料的局限,先后出現(xiàn)了鐵、鋼、水泥、混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等新材料;工程結(jié)構(gòu)理論方面，也相應(yīng)地從經(jīng)驗法則進入了材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料彈性和彈塑性理論,從而分別奠定了木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu) (包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu))等各種工程結(jié)構(gòu)的專業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)，并制定了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)程和規(guī)范;營造技術(shù)也由原始的手工方式轉(zhuǎn)變?yōu)榘霗C械化和機械化、預(yù)制裝配和裝配整體及鋼材焊接等新工藝和新施工方法;工程結(jié)構(gòu)從簡單的拱、梁、板、柱元件或桁架、框架等組成的一般結(jié)構(gòu),變化為適應(yīng)于大跨度的折板、薄殼、網(wǎng)架懸索、筒體及懸吊等空間結(jié)構(gòu)，在高度上由單層、多層、高層到超高 層，跨度由十幾米到幾百米,長度由幾百米到幾千米;工程結(jié)構(gòu)做到具有抗溫、御寒、抗風(fēng)、抗海浪、抗冰、抗地震、防微振、抗地下水、抗爆、抗腐蝕和防污染等多種性能。如美國芝加哥110層443米高鋼結(jié)構(gòu)西爾斯大廈，法國巴黎國家工業(yè)技術(shù)展覽中心大廳 206米跨鋼筋混凝土多波雙曲薄殼展覽館,美國北亞利桑那大學(xué)153米直徑的膠合木穹頂結(jié)構(gòu)體育館，蘇聯(lián)英古里 272米高的混凝土雙曲拱壩和努列克300米高的土石壩,英國的亨伯橋跨度為1410.8米的鋼懸索橋(見彩圖),日本53.85公里的青森-函館越海隧道，及宇航飛機發(fā)射塔架、核電站、多層地下建筑和近 海工程結(jié)構(gòu)等，充分顯示出新時代人們的知識才能，進一步能克服大自然環(huán)境的限制，以現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的高、大、輕、新、美等特點，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活、生產(chǎn)、交通、審美等需要。

中國自20世紀以來，在工程結(jié)構(gòu)方面先后引進了西方國家的工程結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計理論，沖破了中國原有的古典土、石、木、磚結(jié)構(gòu)形式和傳統(tǒng)的營造法規(guī);特別是1949年以后,隨著社會主義建設(shè)的需要,在工程 結(jié)構(gòu)的建筑材料、工程設(shè)計、科學(xué)理論研究和設(shè)備四個領(lǐng)域里進行了急劇的變革，使工程結(jié)構(gòu)的面貌一新。在短期內(nèi)使民用工業(yè)、國防、港口、水利、電力、公路、鐵路等工程進入到現(xiàn)代化的工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。除面大量廣的居住建筑和工業(yè)廠房外，著名的南京長江橋、湖北葛洲壩水利樞紐工程、天津引灤入津工程、北京人民大會堂、上海體育館、北京八萬人體育場、甘肅劉家峽水電站、杭州懸索體育館、寶成鐵路、北京地下鐵道、川藏公路、衛(wèi)星發(fā)射塔、北京環(huán)境氣象塔、濟南黃河 200米 斜張橋及深圳50層國際貿(mào)易中心和北京的高層建筑群等都是時代的物證。