建筑结构加固设计

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第一章绪论
　　1. 1 建筑结构加固的意义
　　20 世纪80 年代以前，建筑结构加固工作的重点主要是对旧房进行鉴定和加固，而从90 年代中期以来，旧房和新房都存在着鉴定和加固的问题，因此对建筑结构进行鉴定和加固的工作越来越多，特别是在房产业大发展、居民购买住房增多的情况下，许多房屋质量纠纷的解决办法之一(技术上) ，就是对房屋进行鉴定和加固。有时对房屋质量的检测和鉴定结果，也成为各级政府部门处理房产纠纷的重要依据。
　　一般来说，在下列情况下要对建筑进行鉴定和加固:
　　1)由于使用不当、年久失修、结构有损伤破坏、不能满足目前使用要求或安全度不足时，要进行鉴定和加固。
　　2) 由于设计或施工中发生差错引起工程质量事故时，对原结构要进行鉴定或加固。这种情况在新建工程和已建成投入使用的工程中都可能遇到。
　　3) 由于灾害性事件的影响结构产生开裂和破坏时，需要对原结构进行鉴定和加固(例如地震、台风和火灾等影响后)。的对一些重要的历史性建筑、有纪念意义的建筑需要进行保护时，要对结构进行鉴定和加固。
　　5) 当对建筑物进行改建、扩建和加层时，需对原结构进行鉴定和加固。
　　6) 在对建筑物进行装修中需对结构构件布置有重大改变而影响原结构受力体系时，应对结构进行鉴定和加固。
　　7) 当在已有建筑附近有深大基坑开挖，并且这种开挖会引起土体位移进而会对基坑周围的已有建筑产生有害影响时，应对这些建筑进行鉴定和加固。这也是确保基坑周围己有建筑的安全、确保基坑工程和新建工程顺利进行的重要措施之一。
　　1. 2 建筑结构加固的程序
　　(1)结构材料力学性能的检测。
　　收集原有的设计和施工资料，特别是竣工和验收资料。当对结构材料的强度有怀疑时，应进行结构材料力学性能的检测，以获得实际材料的强度。
　　(2) 结构完损性和安全性的鉴定。
　　完损性主要是指建筑结构目前的破损状态，安全性主要是指构件和结构的安全程度。评定完损性等级主要是为维修和加固提供依据，主要以外观检查为主。鉴定安全性主要是为构件和结构的加圄提供依据，主要是以内力分析和截面验算为主。
　　 (3) 结构加固方案的制订。
　　有了完损性评价结果和安全性鉴定结果后，就可以制订具体的加固方案。这时应综合考虑多种因素，最主要的是建筑物的使用要求和可能的加固施工条件。
　　(4) 结构加固施工图设计。
　　要根据加固方案进行施工图设计，要特别注意加强新老结构之间的连接，保证协同工作，并注意被加固结构在施工期间的安全。
　　(5) 施工过程中的检查和施工后的验收。
　　设计人员要经常去现场了解施工情况，解决施工过程中的问题，特别是旧结构与图纸上不符合时更应及时到现场了解情况。施工后的验收也很重要，要像新建工程一样对待。必要时，在加固施工完成后也可以进行一些现场实测，这对比较重要的工程和有影响的工程是非常有必要的。
　　1.3 建筑结构加固设计的原则
　　(1)构件的加固与结构体系的加固。
　　毫无疑问，当某些构件不满足安全度要求时必须进行加固，但结构体系的加固往往会被忽视。例如个别构件加固后引起刚度和强度分布情况的变化，应从整个结构体系安全的角度来考虑。还有，结构构件之间连接的加固对结构整体性的影响也是很大的。
　　(2) 局部加固与整体加固。
　　当对个别构件加固后不影响整个结构体系的受力性能时，可以进行局部加固，例如设备爆炸引起个别梁板的破坏，这时只要将受破坏的梁板加固到原有抗力就可以了。当结构整体不满足要求时，例如当结构在地震作用下的侧向变形不满足要求时，宜对结构整体进行加固。
　　(3) 临时加固与永久加固。
　　临时加固的要求可以降低一些，永久加固的要求应高一些。
　　(4) 抗震加固设计时需要特别考虑的问题。
　　1) 结构的刚度和强度分布要均匀，避免出现新的薄弱层。
　　2) 竖向受力构件要连续，保证传力路线明确。
　　3) 由于加固后使结构自振特性改变而引起地震作用的加大。的增设构件或加强原有构件，均要考虑减少整个结构扭转效应的可能性。
　　5) 加强薄弱部位的抗震构造。
　　6) 要使结构的受力状态更加合理，防止构件发生脆性破坏，消除不利于抗震的强梁弱柱、强构件弱节点等受力状态。
　　7)要考虑建设场地的影响，针对建筑场地条件的具体情况，加固后的结构要选择地震反应较小的结构体系，避免加固后地震作用的增加超过结构抗震能力的提高。这是因为，根据震害经验和抗震分析的基本理论，在坚硬场地上刚度较大结构的地震反应较大，在软弱场地上刚度较小柔性较大结构的地震反应较大。因此在抗震加固设计中要利用这一概念，通过调整结构的刚度来改变结构的地震作用，以达到满足设计要求的目的。
　　8)采用抗震新技术进行加固。采用比较成熟的抗震加固新技术可以从总体上改善结构的抗震性能，提高结构的抗震能力，应大力提倡。美国和日本在这方面已进行了大量的工作，国内也有一些工程在进行这方面的探索。在这一方面目前可以应用的技术和措施有z 基础隔震(包括层间隔震) ，增设抗震耗能支撑或抗震耗能剪力墙，采用主动控制或混合控制技术。采用抗震新技术进行加固时要注意:①要采用经过正式鉴定的技术;②要由专业人员对原结构进行认真仔细的研究，结合具体情况确定采用哪项新技术;③要便于在工程中实施，满足现场施工的要求。
　　第二章建筑结构的检测与鉴定
　　一般来说，在对现有建筑物进行加固设计前，为避免加固设计的盲目性，同时也为加固设计提供技术依据，需要对现有建筑物进行可靠性鉴定。
　　2. 1 概述
　　2.1.1 建筑物可靠性鉴定的基本概念
　　结构可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下完成预定功能的能力，它包括安全性、适用性和耐久性，当以概率来度量时称为结构可靠度。
　　安全性:结构在正常施工和使用条件下承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后仍保持必要的整体稳定性的能力。
　　适用性:结构在正常使用条件下满足预定使用功能的能力。
　　耐久性:结构在正常维护条件下随时间变化而仍满足预定功能的能力。
　　建筑物可靠性鉴定是指对现有建筑物上的作用、结构抗力及其相互关系进行检测、试验和综合分析，评估其结构的实际可靠性。
　　2.1.2 建筑物的鉴定方法
　　1. 传统经验法
　　建筑物可靠性鉴定过去主要采用传统经验法，传统经验法的特点是以个人或少数鉴定人员的经验和知识为主进行鉴定的，也就是依靠有经验的技术人员进行现场检测和必要的复算，然后凭其个人的知识和经验给出评判结果。由于没有统一的标准，有时的鉴定结论会因人而异，尤其是对一些结构较复杂的工程。
　　2. 实用鉴定法
　　随着科学技术的发展，建筑物的鉴定方法也在不断更新和完善，结构可靠性理论已引入建筑结构的鉴定中，我国在这方面也已取得一定的成绩，经过多年的努力，己编制了一些现有建筑物可靠性鉴定的标准。下面列举的是我国已编制的现有建筑物鉴定的国家或行业的部分标准和规程:
　　《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ 144-90)
　　《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴定规程》(YBJ 219-89)
　　《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292-1999)
　　《钢结构检测评定及加固技术规程》(YB 9257-96)
　　《危险房屋鉴定标准》(JGJ 125-99)
　　《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-95)
　　《工业构筑物抗震鉴定标准》(GBJ 117-89)
　　建筑物可靠性鉴定目前是采用实用鉴定法，该方法是在传统经验法的基础上发展起来的一种较科学的鉴定评判方法。这种鉴定方法的特点是要求鉴定人员根据鉴定目的进行详细的检查、分析，再按照现行的鉴定标准(上面列举的有关鉴定标准)下结论。实用鉴定法的工作程序如图2. 1 所示。
　　下面就实用鉴定法鉴定建筑物工作程序中的有关内容作简单介绍。
　　(1)初步调查工作内容。
　　初步调查时，除对原设计图、竣工图等有关原始资料与实物初步核对、检查和分析外，还应对建图2.1 实用鉴定法鉴定建筑物的工作程序筑结构使用条件作调查。使用条件的调查应包括结构上的作用、使用环境和使用历史三部分内容。
　　1) 结构上的作用调查，主要是确定结构验算所用的荷载和荷载效应，其调查可按表2. 1 的要求进行。
　　调查时应根据当地和现场实际情况按国家现行标准《建筑结构荷载规范》的规定取值，如果遇到荷载规范中未作规定或特殊情况时应按《建筑结构设计统一标准》中规定的原则确定。
　　2) 建筑结构使用环境调查。
　　气象条件:建筑物的方位、风玫瑰图、降雨量、大气温度、温度等。
　　工业环境:液相腐蚀、气相腐蚀、高温、潮温等对房屋结构的影响。
　　地理环境:地形、地貌、地质构造、周围建筑群等对房屋结构的影响等。
　　3) 使用历史。
　　主要调查建筑物的使用情况如超载、受灾、受侵蚀等，特别要注意因使用要求改变而产生的荷载变化史。
　　(2) 详细调查工作内容。
　　1) 结构布置、支撑系统、圈梁布置、结构构件、结构构造和连接构造的检查。
　　2) 地基基础的检查，必要时要开挖检查或进行试验。
　　3) 结构上的作用、作用效应及作用效应组合的调查分析，必要时进行实测统计。
　　4) 结构材料性能和几何参数的检测与分析，结构构件的计算分析、现场实测，必要时进行结构试验。
　　5) 建筑物结构功能及建筑构造的检查。
　　结构材料性能检测结果的精度直接影响结构鉴定的可靠程度，材料性能的检测是可靠性鉴定的基础。结构材料性能的检测将在本章2.2 节中作介绍。有关混凝土、钢材及砌体结构或构件验算的规定见本章2.5.1 节。
　　(3) 可靠性鉴定评级。
　　实用鉴定法中可靠性鉴定评级有下述两种方法:
　　1)建筑结构可靠性鉴定评级法。
　　2) 建筑物完损鉴定评级法。
　　这两种方法将在本章2.5.1 和2.5.2 节中作简单介绍。
　　3. 特殊地区或特殊使用环境下建筑物的鉴定方法
　　现有建筑物在下述几方面存在较大的差别:
　　1)建造年代:有千余年前的古建筑、近代的保护建筑，也有竣工不久即出工程事故的建筑物等。
　　2) 所处的地区z 有建在地震区的，也有建在湿陷性黄土区、膨胀土区、地下采掘区等。
　　3) 所处的使用环境:有的建筑物处于腐蚀环境(如长期处在酸性公害环境下和含二氧化碳的环境下或强碱条件下)中的，也有长期处于高温条件(结构表面温度高于100 0C ，有生产热源且结构表面温度经常高于6WC 的钢筋棍凝土结构和受高温的钢结构等)和处于振动环境下的。
　　鉴于上述因素，对于建造在这些特殊地区和特殊使用环境下的建筑物，在鉴定时应按有关行业、地方标准或规程来综合鉴定。
　　我国是一个多地震的国家，现有建筑物特别是在1976 年以前建造的建筑物的相当一部分未考虑抗震设防。为了减轻地震灾害，减少损失，使所鉴定的建筑物在遭遇到相当于抗震设防烈度的地震影响时，仍具有一定的安全储备而不致倒塌，所以鉴定建造在地震区的建筑物时尚应符合抗震鉴定标准的有关规定。
　　2. 2 结构材料的力学性能检测
　　在对建筑物进行可靠性鉴定时必然要使用建筑结构材料的力学性能参数，这些参数可以通过查阅建筑物的竣工资料得到，但大多数情况下应通过现场检测来确定。对现有建筑物进行现场检测通常可以为解决下列问题提供基本的依据:1) 分析结构产生破损或破坏的原因;2) 评定结构的现有承载能力;3) 决策与优化结构处理及加固方案;4) 推断结构损