建筑结构抗震加固技术

1、2012.11建筑结构抗震加固技术一、概述二、钢筋混凝土结构震害分析三、钢筋混凝土结构抗震加固技术四、砖混结构震害分析五、砖混结构抗震加固技术建筑结构抗震加固技术1.1 抗震相关规范的发展一、概述1.1 抗震相关规范的发展一、概述工业与民用建筑抗震设计规范GJ 11-74工业与民用建筑抗震设计规范 GJ 11-78建筑抗震设计规范GBJ 11-89建筑抗震设计规范 GB 50011-2001建筑抗震设计规范 GB 50011-2008京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准工业与民用建筑抗震鉴定标准 TJ 23-77建筑抗震鉴定标准 GB 50023-95建筑抗震鉴定标准 GB 50023-2009

2、工业与民用建筑抗震加固技术措施建筑抗震加固技术规程 JGJ 116-98建筑抗震加固技术规程 JGJ 116-20091.2 技术规程修订主要内容一、概述一、概述目标使用期T（年）102030405060708090100楼（屋）面修正系数kt10.850.910.950.981.001.021.031.051.061.07目标使用期T（年）102030405060708090100基本风压（上海）0.400.460.500.520.550.560.570.580.590.60目标使用期T（年）102030405060708090100基本雪压（上海）0.1000.1450.1720.1900

3、.2000.2170.2270.2350.2430.250目标使用期T（年）102030405060708090100多遇地震影响系数最大值0.0360.0550.0660.0740.0800.0900.0990.1070.1140.119罕遇地震影响系数最大值0.3430.4130.4630.5000.5520.5960.6360.6680.696基于目标使用期的荷载和作用1.2 技术规程修订主要内容后续设计使用年限30年，承载力抗震调整系数取原来的0.85倍。后续设计使用年限40年，主要构件抗震调整系数取原来的0.95倍； 次要构件抗震调整系数取原来的0.90倍。共同工作？应变滞后二次成型

4、二次受力McrM1Myc1s01As0s1tuct1cb1s01s1Ass1M2ct2s2s02s12s12s02s01s2s1M1+M2q1M1Q1q2M2Q21.3 加固结构受力特点一、概述222ctcb2cb2ctct1cb21111ct1cb1cb1ct1ct11ct11+M21+M21+M2cb1act1acb1bcb1cct1cct1b(a)(b)(c)1.4 与一次受力构件的比较一、概述McrM1bMyc1bs01bAs0s1tuct1bcb1bs01bbs1bAss1bt1fts01aAs0s1aAsc1aM1aMy(a)(b)(c)s1cAsc1cct1acb1as01aas

5、1acb1cs01ccs1cct1c初始状态s0ucsuccutctubs0ubsubctuas1uas1as1ucs1ubs0ua极限状态1.5 初始应力状态对加固效果的影响一、概述qEIEIEI加固前2ql2/95ql2/18荷载增大1.2qEIEI4EI加固后ql2/52ql2/5 采用加大截面法加固梁，截面高度增大20%，刚度增大到(1.2)3 2倍，跨中截面抗弯承载力提高到5ql2/18x1.2=ql2/3，小于加固后的2ql2/5.1.6 基于结构体系的加固技术一、概述 需要加固加大截面法?1.6 基于结构体系的加固技术二、钢筋混凝土结构震害分析总数基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏

6、倒塌8329431020百分比35.0%51.8%12.0%1.2%0钢筋混凝土框架及排架结构建筑（什邡市区）总数基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒塌2126661百分比9.5%28.5%28.5%28.5%5%钢筋混凝土框架及排架结构建筑（什邡乡镇）总数基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒塌117112013676百分比9.4%17.1%11.1%57.3%5.1%混合结构建筑（什邡乡镇）2.1总体调查结果二、钢筋混凝土结构震害分析2.2 结构整体破坏形式二、钢筋混凝土结构震害分析2.3 框架柱受弯破坏二、钢筋混凝土结构震害分析2.4 框架柱受剪破坏二、钢筋混凝土结构震害分析2.5 框架梁和节

7、点的破坏强柱弱梁？强节点弱构件？二、钢筋混凝土结构震害分析2.6 填充墙破坏或坍塌二、钢筋混凝土结构震害分析 采取增大混凝土构件（不低于C10）的截面面积，以提高构件和结构承载力并满足正常使用的一种加固方法。加固构件：梁、板、柱、墙、屋架;加固效果：提高承载力、刚度、稳定性和抗裂性；加固形式：单侧、双侧、三侧、四面围套。3.1.1 概况3.1 钢筋混凝土套加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术普通柱加固后新砼新钢筋原砼原钢筋3.1.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术新砼新钢筋原砼原钢筋问题一：原柱承受的荷载水平较高且要通过加固大幅度提高柱的承载力,加固设计中是否应该考虑原柱的作用

8、?3.1.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术新砼新钢筋原砼原钢筋问题二：是否可以考虑后加柱对原柱的约束作用？如何考虑?3.1.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术新加混凝土强度利用系数新加钢筋强度利用系数加固后柱承载能力混凝土应力应变关系钢筋应力应变关系新加混凝土有效应变3.1.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术因此，优先使用I、II级钢筋控制使用III、IV级钢筋基本不用高强钢筋应变水平和钢筋、混凝土强度利用系数0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.00.80.60.40.2IV级高强I级III级II级3.1.2 轴心受压构件的加固

9、三、钢筋混凝土结构抗震加固技术混凝土结构加固技术规范计算公式的合理性理论式:规范式:0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.00.80.60.40.2IV级高强I级III级II级 ?3.1.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术（1）原柱承担的荷载越小（2）偏心距越大（3）沿弯曲方向加大厚度越大轴心受压构件偏心受压构件加固材料强度利用率00.40.60.81.00.60.80.91.00.70.5加固前荷载水平e0/h=0.00.20.30.1新增材料强度利用率越高规范规定，轴压构件取0.8，偏压构件取0.93.1.3 偏心受压构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术

10、3.1.3 偏心受压构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.1.4 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术新增箍筋强度利用系数0.9受拉区增设配筋混凝土层，U形箍逐个焊接时围套加固，采用胶锚式箍筋时新增混凝土强度利用系数0.7新增箍筋强度利用系数0.73.1.5 受弯构件的斜截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术三、钢筋混凝土结构抗震加固技术纵筋宜选用HRB335，箍筋可用HPB235纵筋遇楼板，凿洞上下连接；深入基础，满足锚固要求宜采用细石混凝土，不低于原构件混凝土强度等级3.1.6 构造要求三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.1.6 构造要求三、钢筋混凝土结构抗震加固技

11、术3.1.6 构造要求3.2 钢构套加固技术三、钢筋混凝土结构抗震加固技术 加固时采用改型环氧树脂粘结胶进行灌胶，可大幅度提高其承载能力、抗震能力、刚度。优点： 对被加固结构外观和使用空间影响小 工艺简便，施工周期短 缺点：节点处理难度大，费用较高适用：环境温度不超过60oC， 相对湿度不大于70% 混凝土强度不低于C15，无化学腐蚀3.2.1 概述3.2.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术新增型钢强度利用系数0.9（抗震计算取1.0）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.00.80.60.40.2IV级高强I级III级II级3.2.2 轴心受压构件的加固三、钢筋混凝

12、土结构抗震加固技术ccss抗弯刚度：轴向刚度：干式外包钢加固柱不考虑共同工作按照刚度分配内力三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.2.3 偏心受压构件的加固新增型钢强度利用系数0.7?新增型钢强度利用系数0.93.2.4 构造规定三、钢筋混凝土结构抗震加固技术角钢厚度不小于5mm，边长不小于75mm加固柱时，角钢遇楼板，凿洞上下连接；深入基础，满足锚固要求3.2.4 构造规定三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.3 粘贴钢板加固技术三、钢筋混凝土结构抗震加固技术 采用结构胶将钢板粘贴于构件受力部位表面提高其承载能力、刚度和抗裂性能的加固方法。优点： 对被加固结构外观和使用空间影响小 工艺简便，施工周期

13、短缺点：节点处理难度大，费用较高适用：环境温度不超过60oC， 相对湿度不大于70% 混凝土强度不低于C15，正拉粘结强度不低于1.5MPa，无化学腐蚀 受弯、受拉、大偏压3.3.1 概况三、钢筋混凝土结构抗震加固技术原有受拉钢筋、粘贴钢板先后屈服，受压区混凝土压碎受压区混凝土压碎,原有受拉钢筋、粘贴钢板未屈服弯曲型破坏适钢/筋破坏超钢/筋破坏剥离型破坏端部剥离破坏中部剥离破坏弯曲裂缝引起的界面剥离弯剪裂缝引起的界面剥离砼保护层剥离钢砼界面剥离剪切型破坏侧板剥离破坏荷载高应力区荷载高应力区荷载高应力区荷载高应力区3.3.1 概况3.3.2 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术考虑

14、二次受力影响，受拉钢板强度折减受拉钢板滞后应变3.3.2 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术 钢板锚固长度的确定基本假定:（1）锚固区粘结受剪承载力大于钢板受拉承载力（2）粘结破坏为混凝土破坏（3）破坏面剪应力为线性分布钢板与箍板粘结控制箍板与混凝土粘结控制原梁不需要加固截面以外的粘贴钢板的延伸长度确保钢板在拉断之前不发生粘结破坏。3.3.3 受弯构件的斜截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术U型钢箍加固侧向斜钢板加固箍板构造加锚封闭箍胶锚或钢锚板U型箍一般U型箍均布荷载或剪跨比大于31.00.920.85剪跨比小于1.50.680.630.58抗剪强度折减系数3.3.4 构造

15、规定三、钢筋混凝土结构抗震加固技术延伸长度不能满足要求时，应设U型箍3.4 粘贴纤维片材加固技术三、钢筋混凝土结构抗震加固技术 采用配套粘结材料将纤维片材粘贴于构件表面，使纤维复合材料承受拉力，并与混凝土共同受力的加固方法。优点： 对被加固结构外观和使用空间影响小， 工艺简便，施工周期短，不受几何形状限制缺点：节点处理难度大，费用较高适用：环境温度不超过60oC, 混凝土强度不低于C15 受弯、受拉、大偏压和轴压3.4.1 概况三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.4.1 概况三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.4.1 概况 粘贴碳纤维布加固特点 高强 轻质 耐腐蚀 耐疲劳 施工便捷 可重复加固3.

16、4.2 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术考虑二次受力影响：3.4.2 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术考虑纤维强度发挥程度，实际粘贴面积：3.4.2 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术防止剥离，限制应变： 行业标准cf = min ( 0.67f tk / Ef , 0.01 ) 上海标准cf = min ( 0.45f tk / Ef , 0.007 ) 3.4.2 受弯构件的正截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术D1 （适筋破坏）B1 （纤维剥离）B2 （梁端保护层剥离）3.4.2 受弯构件的正截面加固(低强度混凝土)三、钢筋混凝土结构

17、抗震加固技术M1（纵筋屈服，局部剥离，纤维拉断） M2（纵筋屈服，局部剥离， 混凝土压碎） M4（粘贴不当，纤维过早剥离，混凝土压碎）M5（局部剥离，混凝土压碎，U形箍拉断）M6（U形箍剥离，混凝土压碎，局部剥离） 加固可有效提高梁的抗弯性能 （承载力、刚度、裂缝） U 形布条附加锚固作用明显 损伤梁也可用外贴法加固 梁配筋率越低、贴布量越大、混凝 土强度越高加固效果越明显 低强度混凝土外贴纤维极易剥离， 平截面假定不适用于全过程分析 卸荷状态下加固梁抗弯试验结果3.4.2 受弯构件的正截面加固(低强度混凝土)三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.4.3 受弯构件的斜截面加固三、钢筋混凝土结构抗震

18、加固技术0.56 或0.28纤维抗拉强度考虑锚固措施抗剪强度折减3.4.3 受弯构件的斜截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.4.3 受弯构件的斜截面加固（低强度混凝土）三、钢筋混凝土结构抗震加固技术 受剪破坏形式 破坏以纤维剥离、锚固失效后纤维剥离为主 卸荷状态下加固梁抗剪试验结果 外贴U形布条可有效提高梁的抗剪 性能 （承载力、变形能力） 无附加锚固措施或锚固方法不合理 试件破坏前无明显先兆 U形布条加纤维压条不仅可提高梁 的承载力而且可提高其变形能力 外贴纤维布条用量越高、混凝土 强度越高加固效果越明显 加固宜选薄而宽的碳纤维布材环向有效约束系数 kc3.4.4 轴心受压构件的正截面

19、加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术3.4.5 受压构件的斜截面加固三、钢筋混凝土结构抗震加固技术纤维抗拉强度折减系数取0.5总数基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒塌3221896647191百分比58.7%20.5%14.6%5.9%0.3%混合结构建筑（什邡市区）总数基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒塌117112013676百分比9.4%17.1%11.1%57.3%5.1%混合结构建筑（什邡乡镇）总数基本完好轻微损坏中等破坏严重破坏倒塌2126661百分比9.5%28.5%28.5%28.5%5%钢筋混凝土框架及排架结构建筑（什邡乡镇）4.1总体调查结果四、砖混结构震害分析4.2 采用抗

20、震设防的房屋四、砖混结构震害分析4.3 未采用抗震设防的房屋四、砖混结构震害分析4.3 圈梁和构造柱的破坏四、砖混结构震害分析4.4 纵墙的破坏四、砖混结构震害分析4.5 横墙的破坏四、砖混结构震害分析4.6 独立砖柱的破坏四、砖混结构震害分析4.7屋顶突出部分的破坏四、砖混结构震害分析4.8 震害综合分析四、砖混结构震害分析(1)建筑结构布置复杂提醒房屋比简单体型房屋破坏严重横墙承重房屋震害最轻，纵横墙承重房屋次之，纵墙承重房屋最重底层空旷时底层破坏严重，端头为大房间的震害加重顶层为大会议室时，顶层破坏严重(2)结构选材木屋盖房屋：上层破坏重、下层破坏轻混凝土楼盖房屋：下层破坏重、上层破坏轻

21、无圈梁或少圈梁的预制楼/屋盖房屋破坏严重(3)房屋的连接与整体性施工质量差直槎砌筑纵横墙的比咬槎砌筑的震害严重圈梁少的房屋比圈梁多的房屋破坏重整体性差的房屋比整体性好的破坏重5.1 抗震加固的要求 五、砖混结构抗震加固技术综合抗震能力指数验算法V-墙段的剪力设计值-墙段的加固增强系数VR0-墙段原有的受剪承载力设计值s-加固后楼层或墙段的综合抗震能力指数-加固增强系数1-体系影响系数（按加固后）2-局部影响系数（按加固后）0-楼层或墙段原有的综合抗震能力指数抗震设防规范验算法超过下一楼层综合抗震能力指数20%时，应同时增强下一楼层的抗震能力。超过下一楼层受剪承载力20%时，应同时增强下一楼层的

22、抗震能力。5.2 整体抗震加固技术（构造柱+圈梁+钢拉杆） 五、砖混结构抗震加固技术房屋四角楼梯间不规则转角处隔/每开间与墙体可靠连接（销健/锚杆/锚筋）与圈梁、钢拉杆形成闭合系统5.2 整体抗震加固技术（构造柱+圈梁+钢拉杆） 五、砖混结构抗震加固技术全高贯通，不得错位楼/屋盖上下500mm箍筋加密应做基础5.2 整体抗震加固技术（构造柱+圈梁+钢拉杆）五、砖混结构抗震加固技术平面内闭合（楼梯间、阳台处局部加强）与墙体可靠连接5.2 整体抗震加固技术（构造柱+圈梁+钢拉杆）五、砖混结构抗震加固技术代替内墙圈梁每开间有横墙时，至少隔开间布置;相隔多开间有横墙时，钢拉杆加粗与原有墙体或新加圈梁可靠连接5.2 整体抗震加固技术（碳纤维材料） 五、砖混结构抗震加固技术5.2 整体抗震加固技术（其它） 墙体布置在平面内不闭合增设墙段增设钢筋混凝土框五、砖混结构抗震加固技术5.2 整体抗震加固技术（其它） 楼/屋盖构件支撑长度不足增设托梁无下弦人字屋架增设下弦杆件五、砖混结构抗震加固技术层数超限拆矮改变结构体系平面不规则，扭转明显分割平面单元薄弱部位增强5.3 增设抗震墙加固技术 拉结螺栓+构造柱混凝土带+构造柱内嵌拉结螺栓+嵌砌五、砖混结构抗震加固技术5.4 面层加固技术五、砖混结构抗震加固技术 在墙体外侧增设水泥