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摘要：本文將基于性能的設(shè)計(jì)思想與結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，提出了基于性能的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的特點(diǎn)并提出基于性能的抗震加固設(shè)計(jì)的基本步驟。最后提出了結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)今后的研究方向。...

 淺析建筑基于性能結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)及研究方向

張濤   王鑫

陜西省建筑科學(xué)研究院

前言

隨著時(shí)間的不斷推移，我國越來越多的既有建筑達(dá)到了設(shè)計(jì)使用年限。拆除達(dá)到使用年限的既有建筑是一種極大的資源浪費(fèi)，同時(shí)也造成了環(huán)境污染，對其進(jìn)行合理的改造加固是一個(gè)合理的方式。我國存在很多未經(jīng)抗震設(shè)防或設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不高的建筑，以及部分建筑施工質(zhì)量較差，這些既有建筑都存在在地震災(zāi)害時(shí)抗震性能差。當(dāng)前世界范圍內(nèi)地震發(fā)生頻繁，對既有建筑進(jìn)行加固改造、提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，對減輕地震震害、保護(hù)人民財(cái)產(chǎn)安全、降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失具有重大意義。

一、當(dāng)前我國抗震加固設(shè)計(jì)存在的問題

    1、忽略了材料對整體結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)前的抗震加固設(shè)計(jì)中，大部分都未考慮材料層面對結(jié)構(gòu)的的影響，未從材料的力學(xué)性能方面分析其對整體結(jié)構(gòu)的影響，尤其當(dāng)使用環(huán)境使鋼筋混凝土中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕時(shí)，其引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載能力的折減將是十分大的，抗震加固應(yīng)當(dāng)從材料對整體的影響出發(fā)，充分考慮材料對整體結(jié)構(gòu)的影響。

2、構(gòu)件對整體結(jié)構(gòu)的影響考慮不足。當(dāng)前的抗震加固設(shè)計(jì)者多僅對不滿足抗震驗(yàn)算的構(gòu)件進(jìn)行加固，但對于該構(gòu)件抗震加固后結(jié)構(gòu)整體的抗震性能,設(shè)計(jì)人員并不十分清楚，常常是“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，這就有可能導(dǎo)致新加固后的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生另外的抗震薄弱部位，當(dāng)遭遇地震作用時(shí)，一方面，結(jié)構(gòu)周期的改變可能會(huì)加強(qiáng)震害作用,而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更嚴(yán)重的破壞；另一方面，雖加固的構(gòu)件不出現(xiàn)破壞,但未加固的構(gòu)件破壞后可能導(dǎo)致與其相聯(lián)系的構(gòu)件出現(xiàn)一系列的破壞，甚至導(dǎo)致房屋的倒塌。

二、基于性能的設(shè)計(jì)理論在建筑加固設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

基于性能的抗震加固設(shè)計(jì)可以使所設(shè)計(jì)加固的建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)滿足各項(xiàng)預(yù)定性能目標(biāo)的要求，將基于承載力的單指標(biāo)抗震設(shè)計(jì)理論推廣拓展到基于性能/位移、變形、承載力等多指標(biāo)下的多層次抗震設(shè)防,在現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范、傳統(tǒng)加固技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)主需求與工程實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)、合理、有效的制定建立在性能理論下的抗震加固設(shè)防目標(biāo)。

基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想發(fā)展了當(dāng)前使用的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論和方法，但卻不排斥當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)方法。基于性能的抗震加固設(shè)計(jì)同樣與現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法并不矛盾。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，更加注重對結(jié)構(gòu)非線性靜力分析和位移性狀的強(qiáng)調(diào)。與目前的抗震加固設(shè)計(jì)理論相比，基于性能的抗震加固設(shè)計(jì)方法具有如下特點(diǎn):

1、多層級設(shè)防

眾多研究文獻(xiàn)表明，基于性能的結(jié)構(gòu)抗震和加固設(shè)計(jì)理論較多的采用多層級設(shè)計(jì)的方法和理念，將地震設(shè)防等級按能量和重現(xiàn)期等因素劃分為大震、中震和小震。該多層級的地震等級劃分，與現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法相似，又略有不同，即基于性能理論的結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)的性能目標(biāo)由人身安全和財(cái)產(chǎn)損失兩部分組成。

2、全面性分析

建筑物的抗震性能需要綜合考慮結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況、業(yè)主使用需求和投資能力等多種因素，選擇切實(shí)可行的抗震設(shè)防目標(biāo)。按預(yù)先設(shè)定的抗震加固性能目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而非單純的抗震驗(yàn)算，全面分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件及內(nèi)部設(shè)施的破壞影響,優(yōu)化抗震加固設(shè)計(jì)方案,,達(dá)到費(fèi)效最低的目標(biāo)。

3、靈活性選擇

基于結(jié)構(gòu)性能的抗震加固設(shè)計(jì)理論對地震作用、層間位移等重要參數(shù)設(shè)定了最低的容許值，同時(shí)又可以給予設(shè)計(jì)人員更多的靈活性,進(jìn)行符合業(yè)主要求、滿足規(guī)范且具有設(shè)計(jì)師風(fēng)格的“個(gè)性化”設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)業(yè)主需求的抗震性能目標(biāo)和設(shè)計(jì)方法以及相應(yīng)的構(gòu)造措施的同時(shí)，有利于新材料、新技術(shù)的推廣應(yīng)用。

三、基于性能的抗震加固設(shè)計(jì)基本步驟

1、應(yīng)先對建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測以及可靠度評估，并通過Pushover靜力推覆分析進(jìn)行抗震性能評估；

2、根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范、原結(jié)構(gòu)抗震性能評價(jià)結(jié)果以及業(yè)主對加固后結(jié)構(gòu)的使用要求，確定加固性能目標(biāo)；

3、根據(jù)確定的抗震加固性能目標(biāo)，選擇初步的加固方案；

4、結(jié)合工程造價(jià)、施工周期以及對既有建筑的影響程度對抗震加固方案進(jìn)行分析評估，并采用Pushover靜力推覆分析進(jìn)行抗震性能評估，最終確定最優(yōu)的抗震加固方案。

結(jié)語

將基于性能的設(shè)計(jì)思想與結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，提出了基于性能的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)理論，采用基于性能的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)理論可滿足業(yè)主預(yù)定的加固結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)要求，又可實(shí)現(xiàn)加固結(jié)構(gòu)全壽命周期費(fèi)用最少，是結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的趨勢。基于性能理論的抗震加固設(shè)計(jì)的應(yīng)用、研究是性能理論與結(jié)構(gòu)加固兩個(gè)工程學(xué)科研究方向交叉后產(chǎn)生的新的研究、實(shí)踐方向。它的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展,直接依賴于性能理論的細(xì)化研究以及工程加固新方法、新技術(shù)、新思路的出現(xiàn)。需要在不斷實(shí)踐基于性能理論下工程加固的同時(shí)，積極關(guān)注國內(nèi)外性能方法、加固技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)，從而促進(jìn)性能理論下結(jié)構(gòu)抗震加固的大發(fā)展。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)   文徑網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)項(xiàng)目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)

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