仿古建筑的隔震加固研究

仿古建筑的隔震加固研究

吴凡，王亚东，侯占标，齐垒钢，庄永，付紫阳

中建八局第三建设有限公司    江苏省南京市    210046

摘要：我国仿古建筑以其独特的风格,美丽壮观的外形,严谨的结构,在世界仿古建筑中独具一格,自成体系。近年来由于旅游业、文化传承等因素的影响,无论是住宅区、风景区、公园都是采用仿仿古建筑的方式构建。对具有传统文化的仿仿古建筑进行加固时，由于要求不能破坏其原有仿古建筑风貌，如果采用传统的抗震加固方法则施工难度大、后期装修成本较高，而采用隔震加固技术可在不改变仿古建筑外立面和装修的仿古建筑风貌的条件下，在仿古建筑物底部或层间设置隔震装置形成隔震层，通过隔震层的大变形来减少上部结构的地震作用，减小上部结构的地震反应，提高结构的抗震性能。因此，隔震技术既可以提高结构抗震能力，又有施工周期短及经济性方面的优势，是一种经济适用的抗震加固技术。

关键词：仿仿古建筑；隔震；加固

引言

一直以来，人们对在仿古建筑中有关的耐震措施都是秉承着“小震不塌、大震能修”的准则，尽管仿古建筑设计在耐震方面也采用了不少的措施，受诸多因素的影响仍然不可避免地出现了质量问题，与此同时也给社会造成了巨大的经济损失。影响仿古建筑物质量的因素有很多，其中最主要的还是施工工人的安全意识不够，在施工过程中产生了侥幸心理，偷工减料，甚至私自更改了总体设计方案，从而未能切实地把仿古建筑防震的安全措施落到实处。

1仿古建筑抗震设计的必要性

据统计，全球一年出现的地震约达五百万次，其中大部分地震都产生于地球内部，而人类感受到的最大抗震，亦为有感抗震，仅占总量的百分之一以下，能引起灾害的强地震则为数更少，一般每年十几起。不过，即使是这种每年为数不多的大地震，也给人类造成了无可挽回的巨额经济损失和触目惊心的人身伤亡事故。据有关统计表明，我国95%以上的地震事故是由于仿古建筑无抗震结构能力或抗震结构能力低下出现倒塌。而作为一个地震频发国，日本一直很注重仿古建筑材料的抗震设计工作，其抗震结构设备和技术手段也比较发达，日本仿古建筑已普遍达到了抵御7~8级地震的能力。

2仿仿古建筑的隔震加固

2.1巧用刚度设计积极优势

仿古建筑结构的抗震设计需以刚度设计为支撑点。仿古建筑内设主轴可因内、外界的大力冲击，产生结构不稳等不良问题。对此，刚度设计则需强调仿古建筑抗震能力的满足，特别是针对“抗扭转刚度”来讲。为防止仿古建筑在遭受地震灾害冲击后，主体结构发生扭转、变形等问题，维持仿古建筑结构长期稳定性。则需设计人员对“抗扭转”施以深度考量，践行“小震不坏。中震可修，大震不倒”的设计观念。适当强化结构刚度，以此抵抗地震灾害对仿古建筑位移的影响。并均匀分布各个仿古建筑构件，规避由于刚度不均，随即衍生出地震力的聚集集中问题。确保仿古建筑总体刚度可符合施工设计规程，突出仿古建筑抗震性能。

2.2隔震加固方案

既有仿古建筑隔震加固时，需结合使用空间、安装工艺等因素确定隔震方案。本项目一层地面梁板距基础顶净高为1.2m，满足隔震支座及上、下柱墩的安装空间，因此采用基础隔震的方式，即在基础顶部设置隔震支座，将一层地面梁板作为隔震层顶板。既有仿古建筑隔震加固施工时，由于上部结构已经存在，框架柱托换前需先对梁端采取支撑措施，然后切断柱子，再按照新建仿古建筑的做法制作下支墩，安装隔震支座，再浇筑上支墩。由于隔震支座安装前，支墩顶面水平度、隔震支座中心的平面位置和标高、螺栓套筒定位都需要十分精准，在临时支顶断柱的情况下，隔震支座的安装精度不容易保证;再者，一层地面梁板以下净空较小，加大了施工难度，会延长施工工期，且在施工过程中存在安全隐患。为保证施工精度，最终选用了双支座的布置形式，即在柱的两侧梁端各布置一个隔震支座，将梁端截面加宽并加高截面形成加腋梁作为上、下柱墩，满足隔震支座连接板的安装要求，采用此种方式不需支顶，施工可靠。

2.3仿古建筑多重抗震设防设计

设计人员在策划仿古建筑抗震作业中，应着力加设多重抗震防线。采用延性表现良好的构件，以协同作业的形式抵抗、淡化地震力，或是应用赘余杆件自体特征的变形、屈服聚集吸收海量地震能量，以及依靠其退出及破坏工作，过渡仿古建筑结构的稳定性，驱动结构周期完成动态变化。进而规避共振效应的发生，减轻仿古建筑在地震灾害中遭受到的破坏影响。而多重抗震防线有：一是一个保障有力的抗震体系。抗震体系往往由多个延性性能表现良好的分体系构成，并以延性结构构建的“互联”协同作业。例如“框架”抗震墙体系为延性框架、抗震前这两个系统组建；“双肢”、“多肢”抗震墙体系则由多个“单肢墙”构成；二是仿古建筑抗震结构体系的创建需着力强化内、外界的赘余度，设计系列“屈服区”，保证结构主体迅速耗散地震能量。在结构被破坏的前提下，同样有益于结构修复。如在“框架”抗震墙体系设计中，设计人员应周全考虑“小震”、“中震”、“大震”后的结构完整程度。确保在连梁丧失稳定作用后，主体结构依然具备承载力，保证“不倒”。

2.4碳纤维加固技术

碳纤维加固主要包括碳纤维布加固、碳纤维板加固，是仿古建筑工程中的一种新型结构加固技术，主要是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成复合增强材料，然后在原仿古建筑工程结构上用环氧树脂粘结剂黏贴复合增强材料，促使其与原有的钢筋混凝土共同受力，起到一定作用的增强仿古建筑工程结构抗裂、抗剪能力和增强结构强度、刚度、延伸性的作用效果。该技术的施工相对比较简便，有助于节省空间，而且也能保证良好的加固处理效果，在加固处理后几乎不会对原有仿古建筑工程结构尺寸及自重造成影响，且拥有良好的耐腐蚀性、耐久性能。在不断发展中碳纤维加固技术的应用也更加广泛，尤其是在混凝土和钢筋混凝土结构加固处理方面拥有比较成熟的技术，可以广泛地应用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，仿古建筑工程结构的防震、防裂、防腐补强，混凝土结构物的梁、柱、面板加固等。

2.5其他减震措施

（1）根据仿古建筑的方向设置防震问题。众所周知，仿古建筑防震问题主要受到地壳的移动影响，和地质构造学有着十分重要的联系。人们在仿古建筑材料选择的时候，必须充分考虑现场地质条件，并分析当地地震的震向，使仿古建筑材料的方向与地震震向垂直，而尽量避免二者方向相互平行。从刚刚发生的四川汶川地震和玉树地震的实际状况分析，与地震震向水平的仿古建筑的坍塌概率更高，而与此相反，与地震震向垂直的仿古建筑不太易坍塌。而科学研究也表明，与地震震向水平的仿古建筑，当震中产生时，随地震波运动的振幅更大，所以更易于坍塌。（2）无粘接支持系统的减震问题。无粘接支持系统是仿古建筑结构减震系统中较为有效的一类，这个系统主要是经过科学设计，使仿古建筑内部钢板与外部的包钢间无粘接并可形成能随意滑动的一个层面，当抗震问题产生时，可以利用内部钢板间的协同效应从而消耗抗震能力。不过，这样设计的缺点是在结构设计和有关部件的计算方面规定得特别严格。主要是因为这种系统中仿古建筑物的重量大部分由内钢来承受，外钢则主要起配合和辅助的功能，还能够避免内钢弯曲变形。

结语

仿古建筑工程结构加固技术的科学应用是延长仿古建筑使用寿命，确保其性能和结构安全稳定性的重要举措，要求准确把握各项加固技术的要点和关键，确保每项技术的科学应用。

参考文献

[1]邓添华.建筑结构加固技术及施工技术要点探究[J].四川水泥,2020(7):149-150.

[2]曹中才.结构加固技术在建筑施工中的有效利用[J].建材与装饰,2020(16):44+47.