gongcheng jiegou kangzhen jiagu he xiufu

工程结构抗震加固和修复

strengthening and repairing of engineering structure in seismic region

在地震区往往有大量房屋、桥梁、烟囱、水塔等工程结构，由于达不到当地抗震设防的要求而需要进行震前加固;此外，在地震后的城市和乡村，许多结构虽遭到损坏但仍保留下来的，又需要进行震后修复。加固和修复都是为了使结构能够达到当地抗震设防标准。以保护人民生命和国家财产的安全。震前加固或震后修复都需要先对结构的抗震能力作出鉴定，才能进行设计。

中国的《工业与民用建筑抗震鉴定标准》中对要加强的各类房屋、烟囱及水塔规定了鉴定方法。其他工程结构，如桥梁等则应按有关抗震规范进行复核并确定其抗震能力。至于特别重要或较为复杂的结构，还应对其动力特性及现有抗震能力进行专门的鉴定。此外，在加固鉴定中还要注意结构构件之间(如墙与墙、墙与板等)，应具有良好的连接，以防止墙体外闪或楼板坠落;梁式桥不仅支座的锚栓、销钉、防震板应具有足够的抗震强度，还要有防止落梁的措施，如梁端连接、在墩台台帽上设置挡块等。

对于需要进行震后修复的结构，一方面要对结构震前状况进行鉴定，另一方面还要鉴定其震害程度。通过鉴定，可以针对不同情况采取相应的修补和加固措施。

工程结构的抗震加固和修复必须有正确的设计，否则有可能达不到目的甚至引起相反的后果。

工程结构抗震加固设计在满足现行抗震规范要求的前提下，还要注意以下五点:①根据场地土的条件以及当地设防要求，通过加固尽可能改变结构的振动基本周期以避开场地土的振动卓越周期(见地震作用)，使加固后的地震反应减小。②在可能条件下，通过加固尽可能使结构的刚度沿高度均匀分布，并使刚度中心和质量中心尽可能地接近，以减少结构的扭转效应。③对难以实现上述两点的结构，应通过加固提高其变形能力和耗能能力，并适当提高其总体强度。④对局部构件进行必要的加固。但应注意一部分结构的加固由于其局部刚度的变化也可能引起另一部分结构的地震反应变大。⑤加固应尽可能注意建筑物的美观。

工程结构震后修复设计也要注意上述几点，并且在计算结构的振动基本周期时考虑修复构件的实际刚度。

加固措施分为两种:体系加固和局部构件(墙、梁、柱等)加固。体系加固是增加新的抗震构件，如抗震墙(砌体或钢筋混凝土)，钢支撑(用于框架结构等)以改变结构的振动基本周期，调整刚度沿高度和平面的分布;局部构件加固是加强现有构件本身。

修复包括修补和加固。修补是针对已有震害尽可能恢复原有功能;加固则要满足当地的抗震设防要求。在设计时，修补和加固应结合考虑。

朱伯龙

人类在初期营造活动中，利用土、石、草、竹、木等天然材料的特点，逐步摸索出圆拱、支架等原始的结构形式和扎结、夯筑等原始的构筑方式;通过不断实践，逐步形成了开山辟路、越水架桥、拦河筑坝、引水灌田等各种工程结构的营造技巧。随着人类历史的发展和社会制度的变迁，先后出现了以不同的材料来满足当时人们所需要的古代土、木、石、砖各种结构的营造方式，并配合当时的建筑艺术，筑成了雄伟壮丽、精巧美观、风格各异且符合力学原理的工程结构，如埃及的金字 塔，巴比伦的星象台，希腊的神庙，罗马的竞技场，中国的长城、大运河、宫殿、佛塔、竹索桥，及各国人民的民居、桥梁、堤坝、宫殿、陵墓、庙宇、教堂、纪念塔，分别显示了各国古代能工巧匠的智慧和才华。中国春秋时期的木结构大师公输般(鲁班)凭他的技巧和经验,发展了木工技术并制定了整套的法规;战国时期李冰父子设计和监造了四川都江堰水利工程;隋朝李春修建了世界闻名的赵州桥;宋朝李诫纂写了《营造法式》等,为中国古代工程结构作出了巨大贡献。(见彩图)

自17世纪工业革命后，社会生产方式经历了一次重大变革，工程结构也不例外。随着人类社会实践的需要，新建筑材料的出现，工程力学学科的兴起和营造技术的革新,工程结构也有了新的形式和内容,建筑材料突破了天然材料的局限,先后出现了铁、钢、水泥、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土等新材料;工程结构理论方面，也相应地从经验法则进入了材料力学、结构力学、静定结构和超静定结构力学、材料弹性和弹塑性理论,从而分别奠定了木结构、砌体结构、钢结构、混凝土结构 (包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构)等各种工程结构的专业设计基础，并制定了相应的设计规程和规范;营造技术也由原始的手工方式转变为半机械化和机械化、预制装配和装配整体及钢材焊接等新工艺和新施工方法;工程结构从简单的拱、梁、板、柱元件或桁架、框架等组成的一般结构,变化为适应于大跨度的折板、薄壳、网架悬索、筒体及悬吊等空间结构，在高度上由单层、多层、高层到超高 层，跨度由十几米到几百米,长度由几百米到几千米;工程结构做到具有抗温、御寒、抗风、抗海浪、抗冰、抗地震、防微振、抗地下水、抗爆、抗腐蚀和防污染等多种性能。如美国芝加哥110层443米高钢结构西尔斯大厦，法国巴黎国家工业技术展览中心大厅 206米跨钢筋混凝土多波双曲薄壳展览馆,美国北亚利桑那大学153米直径的胶合木穹顶结构体育馆，苏联英古里 272米高的混凝土双曲拱坝和努列克300米高的土石坝,英国的亨伯桥跨度为1410.8米的钢悬索桥(见彩图),日本53.85公里的青森-函馆越海隧道，及宇航飞机发射塔架、核电站、多层地下建筑和近 海工程结构等，充分显示出新时代人们的知识才能，进一步能克服大自然环境的限制，以现代工程结构的高、大、轻、新、美等特点，满足人们日益增长的生活、生产、交通、审美等需要。

中国自20世纪以来，在工程结构方面先后引进了西方国家的工程结构形式和设计理论，冲破了中国原有的古典土、石、木、砖结构形式和传统的营造法规;特别是1949年以后,随着社会主义建设的需要,在工程 结构的建筑材料、工程设计、科学理论研究和设备四个领域里进行了急剧的变革，使工程结构的面貌一新。在短期内使民用工业、国防、港口、水利、电力、公路、铁路等工程进入到现代化的工程结构领域。除面大量广的居住建筑和工业厂房外，著名的南京长江桥、湖北葛洲坝水利枢纽工程、天津引滦入津工程、北京人民大会堂、上海体育馆、北京八万人体育场、甘肃刘家峡水电站、杭州悬索体育馆、宝成铁路、北京地下铁道、川藏公路、卫星发射塔、北京环境气象塔、济南黄河 200米 斜张桥及深圳50层国际贸易中心和北京的高层建筑群等都是时代的物证。