隔震建筑检测与鉴定的思考

隔震建筑检测与鉴定的思考

石贵发

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摘要：我国城市发展已经从增量规划转向存量规划，以高质量发展为目标的既有建筑结构加固改造与性能提升将成为当前甚至相当长时期内建筑领域的主要工作。文章介绍了既有建筑结构从加固改造到性能提升的发展历程，从安全性和抗震性能鉴定、加固改造与性能提升技术、韧性评价三个方面系统阐述了国内外关于既有建筑结构改造的最新研究成果，并指出了既有建筑结构安全性和抗震性能鉴定中存在的技术问题。最后，对未来既有建筑结构加固改造与性能提升未来发展方向做出了展望。

关键词：隔震；建筑检测；鉴定的思考

引言

高层混凝土建筑作为现代城市中的主要建筑形式之一，具有承载力强、空间利用率高等优势。然而，地震等自然灾害给其安全性带来了巨大挑战。随着地震工程理论和技术的发展，高层混凝土建筑抗震结构设计虽然取得了一定的进步，然而，其仍然存在着诸如结构刚度不足、节点连接不合理等问题，给抗震性能埋下了一定的隐患。因此，有必要对高层混凝土建筑抗震结构设计的关键要素进行研究，以增强其抗震性能和安全性。本文深入探讨高层混凝土建筑抗震结构设计的关键要素，以期为工程实践提供科学的指导和借鉴。

1抗震设计概述

结构安全性要求是指在进行抗震设计时，要确保建筑物具备足够的安全性能。结构的强度应满足或超过规定的荷载作用下的需求，包括垂直荷载和地震荷载，通常根据建筑物的用途和规范来确定。结构的刚度应满足规定的限值，以确保在地震作用下不发生超出允许范围的变形，这通常与建筑物的稳定性和减震性能密切相关。结构应具备足够的延性，即在地震中能够产生适度变形而不致破坏，以吸收和分散地震能量，有助于减少结构的应力集中，从而减少破坏。结构的各个部分应保持稳定，不会发生失稳或翻倒的情况；结构要具备防火性能，以保证在地震中不易发生火灾或能够有效控制火灾。结构安全性要求是确保建筑物在地震中具备足够稳定性和安全性的关键要素，需要根据具体的项目要求和地震规范来进行确定和满足。隔震支座力学性能检测需要抽取不同规格的隔震支座委托第三方检测机构进行，因全国的检测机构很少，故对于隔震建筑，很难对隔震支座的力学性能进行检测。若确实需要对隔震支座进行力学性能检测，需业主委托第三方进行，并负担相关检测费用。在设计使用年限内，一般情况下对隔震支座的检测主要采用外观检查、安装标高、上下钢板间距、倾斜变形、连接件等五项检测，经检测无明显异常的隔震支座可不再进行力学性能检测，除非另有特别需要对隔震支座进行力学性能检测。在超出设计使用年限后、隔震支座出现异常时或隔震建筑受灾后，确需进行力学性能检测时，需置换原有隔震支座，送检专业的实验室检测。橡胶隔震支座第三方检测依据橡胶支座相关规范标准并参照其他标准，从整个隔震支座的极限抗压强度、抗压弹性模量、抗剪弹性模量、竖向压缩刚度、残存压缩位移、拉伸性能、水平等效刚度、等效阻尼比、屈服后刚度、屈服力等指标进行检测。还可以对橡胶隔震支座材料性能进行检测，主要从橡胶的硬度、拉伸强度、扯断伸长率、拉伸强度变化率、扯断伸长率变化率、剪切模量、等效阻尼比、破坏剪应变等方面进行检测。

2抗震设计关键要素

2.1结构选材

在抗震设计中，结构选材是一个重要的关键要素。首先，混凝土的强度等级直接决定着结构的抗震性能。合适的混凝土强度等级，需要根据地震设计要求和结构承载要求来予以确定。通常情况下，高层建筑的结构部位需要选用强度更高的混凝土，以具备足够的承载能力和抗震性能。其次，骨料在混凝土中起到填充和增强作用，对于混凝土的力学性能和抗震能力具有重要影响。在选择骨料时，需要考虑要其强度、形状、大小和质量稳定性等因素。强度较高且质量稳定的骨料能够提供更高的混凝土抗压强度和抗震性能。此外，骨料形状和大小的选择也影响到混凝土的流动性和抗震性能。高性能混凝土通常拥有更高的抗压强度、较低的渗透性和较好的延性，在地震作用下具备较好的抗震能力。

2.2结构布局与形式

在抗震设计中，结构布局与形式直接影响着建筑物的抗震性能。首先，框架结构是一种常用的抗震结构形式，其由柱子和梁构成，通过连接节点实现相互支撑和刚性连接。在框架结构设计中，需要合理确定柱梁的尺寸和材料，以及节点的设计。合适的框架结构布局能够在地震中承担大量荷载并分散振动能量，从而减小结构的变形。高层建筑通常采用的是刚性框架结构，因为它具备良好的刚度和抗震性能。其次，剪力墙结构是另一种常用的抗震结构形式，它通过设置墙体来承受地震荷载。剪力墙结构的墙体通常沿着建筑物的主要方向进行布置，并且在平面布局上形成闭合的结构。

2.3基础设计

在抗震设计中，基础设计直接关系到建筑物的稳定性。一方面，地基处理指的是对地基进行改良或加固，以提高其承载能力和抗震能力。在选择地基处理方法时，需要综合考虑地基土的性质、承载能力要求及工程成本等因素。常用的地基处理方法有预压法、搅拌桩法、桩基础加固等。对于软弱地基，可以采用预压法或搅拌桩法进行地基处理，以加强地基的承载能力；对于地震烈度较高的区域，可以考虑采用桩基础加固等方法，增强基础的抗震性能。

3房屋建筑结构抗震设计理念实践应用

3.1地基勘察

在掌握建筑物外围环境后，需要进一步勘察地基条件。一是掌握是否存在软土、膨胀土等不良地质条件。建筑物的自然地基是影响其抗震性能的关键性因素，软土地质以粉土、淤泥质土壤、含水量较大的软黏土为主，其承载力、抗剪切性能都很差，不利于形成坚实稳定的建筑地基。二是勘察场地土的覆盖层厚度。地面反映土的周期及其强度受场地土的影响，场地土下层是坚固的基岩层，场地土越厚，地震对建筑物的破坏程度也越大。

3.2建筑基础选型

建筑物基础是上层构筑物的主要承载结构，也是影响建筑物抗震性能的关键构筑物。天然地基具有一定厚度的覆土层，对于高度较低的建筑物可采用天然土层夯实的地基施工方案，如果为高层建筑物，天然地基的抗震效果不能满足要求。通常高层建筑采用桩基础、条形基础、片筏基础等。以桩基础为例，桩体打入天然土层后既能起到挤压密实的作用，同时又可借助桩基础达到坚固的持力层（如基岩），因此，其抗震效果比天然基土夯实的方案更加可靠。

3.3建筑基础选型

建筑物基础是上层构筑物的主要承载结构，也是影响建筑物抗震性能的关键构筑物。天然地基具有一定厚度的覆土层，对于高度较低的建筑物可采用天然土层夯实的地基施工方案，如果为高层建筑物，天然地基的抗震效果不能满足要求。通常高层建筑采用桩基础、条形基础、片筏基础等。以桩基础为例，桩体打入天然土层后既能起到挤压密实的作用，同时又可借助桩基础达到坚固的持力层（如基岩），因此，其抗震效果比天然基土夯实的方案更加可靠。

3.4多重设防

在建筑抗震设计中，多重设防是一种有效的思路，其原理是在建筑物结构中设计多道防线，以结构物的塑性变形吸收能量，强度较弱的结构先发生延性变形，当其破坏后再危及下一道防线。例如，在钢筋混凝土剪力墙—联系梁结构中，联系梁将作为第一道防线。联系梁的主要作用是将建筑物分体结构连接为统一的整体，高层建筑中在每一层都可设置联系梁。地震时，联系梁增强了建筑物的整体性，联系梁破坏后才会危及分体建筑。再如，砌体—构造柱结构也是多重设防的典型例子。当砌体墙宽度较大时，其中间部位成为薄弱点，并且砌体墙的拐角部位也存在类似问题，构造柱设计在墙体的接合部位，提高砌体墙的整体性，进而强化其抗震性能，构造柱成为抗震的第一道防线。可见，多重设防是一种行之有效的抗震设计理念，尤其是弥补了建筑物中较为松散和薄弱的结构。

4建筑结构中应用抗震加固设计的建议

4.1完善设计准备

在建筑结构抗震加固设计工作开展前，施工作业人员要联合设计部门进行统一分析和调研，确保能充分结合工程项目的实际情况和施工现状落实相应的设计方案，从而更好地优化技术的应用效果。不同建筑结构类型以及风格多样，要依照建筑结构不同设计内容选取适配的抗震加固作业方式，针对一些特殊性要求也要予以优化升级，避免盲目照搬经验类的抗震加固处理方案，维持建筑结构整体稳定性和安全性。除此之外，要利用比选的方式选取设计方案，提高相关抗震加固设计方案涉及面的广度和深度，维持统一化管理的效能，共同促进建筑结构抗震加固综合管理水平。

4.2隔震技术的应用

中国尊在抗震设计中采用了隔震技术，以减小地震对建筑物的影响。具体的隔振隔震技术应用包括：（1）弹簧-阻尼器隔震系统：采用线性弹簧与阻尼器相结合的隔震系统，通过弹簧提供的弹性支撑和阻尼器提供的能量耗散，有效减小地震动对建筑物的输入能量[5]。隔振隔震装置的刚度一般设置在500～1000kN/m，其中，线性弹簧的刚度约为200～400kN/m，阻尼器的刚度一般为100～200kN/m。（2）高阻尼隔震系统：采用高阻尼装置，如粘滞阻尼器或液体阻尼器，来增加结构的耗能能力和阻尼特性，以减小地震对建筑物的影响。粘滞阻尼器可提供高达1000～4000kN·s/m的阻尼系数，液体阻尼器可提供2000～5000kN·s/m的阻尼系数。（3）曲线橡胶隔震支座：采用曲线橡胶隔震支座，通过橡胶的弹性变形来隔离地震能量的传递，起到减震效果。曲线橡胶隔震支座具有较大的垂直压应力承受能力（2～10MPa），并具有较大的位移能力，通常可达到100～500mm。

结语

综上所述，对于既有房屋建筑抗震加固而言，首先应该强化参数检测，明确建筑情况；其次要结合建筑检测指标，选择科学的加固技术；最后在技术运用过程中，应具体问题具体分析，综合考虑工作量、施工周期以及技术运用效果等内容，在源头上强化房屋建筑抗震效果，为人们居住和办公提供良好的环境。在后续要求技术人员要继续强化对此内容的关注，不断引入先进技术。例如可以通过融合数字化技术的方式，提升加固技术运用质量，为相关行业实现可持续发展目标奠定基础。

参考文献

[1]吴繁超,施微丹,何佰昭,等.福建省既有石砌体房屋整毛石墙体抗震加固研究综述[J].地震研究,2023(04):551-561.

[2]吴乐乐,唐曹明,黄世敏,等.钢筋网水泥砂浆面层加固低强度砖砌体结构的地震易损性分析[J].建筑科学,2023(05):54-65.