建筑物抗震加固技术的工程应用

引言

地震灾害以其突发性与强破坏性，始终是人类社会面临的重大威胁。我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带交汇处，地震活动频繁且强度大，大量既有建筑因建造年代早、设计标准低或老化损伤等原因，抗震能力严重不足，构成重大安全隐患。提升既有建筑的抗震性能，是减轻地震灾害损失最直接有效的途径。抗震加固技术作为实现这一目标的核心手段，其科学性与适用性直接关系到加固工程的成败。近年来，随着材料科学、结构工程学及检测技术的飞速发展，抗震加固技术不断革新，应用范围日益扩大。本文旨在深入探讨抗震加固技术的理论基础、核心方法、工程应用流程及关键控制环节，系统梳理其应用要点与发展趋势，为工程实践提供理论支撑和技术参考，助力提升我国城乡建筑的抗震安全水平。

一、抗震加固技术的基本原理与目标导向

抗震加固以提升结构整体抗震性能为核心目标，确保建筑遭遇设防地震时控制损伤、避免倒塌，保障生命安全与经济可持续性。其理论根基在于调整结构动力特性（自振周期、阻尼比）与优化能量传递路径，通过三大原理协同作用：强度与刚度协同提升（如增大截面、外包钢补强薄弱构件），延性改善（促使结构形成塑性铰耗能机制，避免脆性破坏），以及能量耗散控制（增设金属屈服/黏滞阻尼器主动吸收地震输入能）。基于性能的设计理念是核心指导原则，要求依据建筑重要性、功能需求及地震风险设定差异化性能目标（如正常使用、生命保障、倒塌控制），并据此选择加固策略，实现安全性与经济性的动态平衡，为结构注入可量化、可验证的抗震韧性。

二、关键加固材料的技术性能与选择依据

抗震加固效果的核心支撑在于材料的科学选用。高性能混凝土以其卓越的强度、耐久性及体积稳定性，成为增大截面和置换工艺的首选，其工作性及新旧界面粘结强度是关键指标。钢材凭借突出的抗拉压性能和延性，广泛用于外包钢、粘贴钢板等加固技术，选型需严格考量强度、韧性、焊接性及耐腐蚀性。纤维增强复合材料（FRP）因轻质高强、耐蚀和施工便捷等优势快速发展：碳纤维适用于抗弯抗剪加固，玻璃纤维侧重抗剪与约束，玄武岩纤维则以耐高温见长。结构胶粘剂的粘结性能与长期耐久性直接决定粘贴类技术的可靠性。消能减震装置（金属屈服型、摩擦型、黏滞/黏弹性阻尼器）的滞回性能及疲劳寿命是选型核心。材料选择需遵循技术可靠、经济合理、施工可行、耐久匹配四大原则，综合评估原结构状况、加固目标及全寿命成本。

三、主流抗震加固技术方法体系及其适用性

抗震加固技术体系依据作用机理可归纳为四类核心方法。构件增强技术直接针对梁、柱、墙等局部薄弱部位：增大截面法通过外包混凝土增配钢筋显著提升刚度与承载力，适用于严重缺陷构件但空间占用较大；外包钢法利用型钢套箍高效约束混凝土，快速提高柱体抗剪压性能且施工便捷；粘贴FRP 法凭借碳纤维/玻璃纤维布的轻质高强特性，可针对性增强构件抗弯抗剪能力，但对基面处理精度要求极高。消能减震技术通过在结构层间或跨间增设金属屈服型、摩擦型或黏滞/黏弹性阻尼器，利用装置的非弹性滞回变形主动耗散地震能量，显著降低主体结构动力响应，尤其适用于高层建筑、历史保护建筑等刚度敏感型结构的加固需求。体系优化技术侧重整体性能提升：增设钢筋混凝土墙、钢板墙或屈曲约束支撑（BRB）可迅速增强结构抗侧刚度与承载力；通过植入连梁、翼墙调整传力路径，优化结构协同工作机制。隔震技术则在基础或层间设置叠层橡胶支座、摩擦摆支座等装置，通过延长结构自振周期隔离地震能量向上传递，为上部结构提供保护，适用于重要建筑加固但受限于严格场地条件与施工精度。实际工程需基于抗震性能目标，采用多技术组合策略形成综合性解决方案。

四、工程应用的核心流程与实施要点

抗震加固工程的规范化实施遵循系统性技术流程。前期评估鉴定是决策基础，需通过现场检测（材料强度、构件尺寸、损伤状况）与结构建模分析，明确抗震能力缺口并形成鉴定报告。加固方案设计阶段需基于性能目标，综合考虑技术可行性、功能影响与经济性，选定加固方法（如 FRP粘贴、增设剪力墙或隔震支座），完成细部构造设计与施工工艺规划。施工图深化与审查须严格遵循规范要求，确保构造措施合理、图纸表达精准。施工组织实施涵盖专项方案编制、基面处理（混凝土凿毛、钢材除锈）、材料复验（胶粘剂配比、FRP 性能）、关键工艺控制（粘贴密实度、焊接质量、阻尼器安装精度）及隐蔽工程验收（植入锚栓、界面连接）。施工过程中需实时监测结构变形，采取临时支撑保障安全。后期维护管理要求建立定期检查机制，重点关注加固节点耐久性及消能装置工作状态，制定全寿命维护计划。全过程贯彻“检测—设计—施工—验收—维护”的闭环管控体系，确保技术措施的有效性与长效性。

五、质量控制、验收标准与长效保障机制

抗震加固工程的质量保障需建立贯穿全周期的三重控制体系。材料质量控制是基础，所有进场材料（混凝土、钢材、FRP、结构胶、阻尼器）必须提供型式检验报告并抽样复验，核心指标包括胶粘剂粘结强度、FRP弹性模量及阻尼器设计参数符合性。工艺过程控制聚焦关键工序：基面处理等级（混凝土粗糙度、钢材除锈度）、FRP 粘贴密实度与张紧力、焊接质量及阻尼器安装精度，通过班组自检、专检与监理旁站实现多级监控；隐蔽工程（锚栓植入、界面处理）须联合验收后方可覆盖。验收标准执行严格依据《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB 50550）等规范，涵盖实体质量检测（尺寸偏差、粘结缺陷）、施工记录核查及必要时载荷试验验证。长效保障机制要求竣工资料系统归档，向业主明确加固部位使用限制（如禁止钻孔/撞击），制定定期专业检查计划（尤其震后或灾后），形成“材料-施工-验收-维护”闭环，确保加固效能的长期稳定性与结构全寿命周期安全。

结论

建筑物抗震加固技术是提升城乡既有建筑抗震韧性、构建安全人居环境的核心工程技术手段。本文系统论证了其理论根基——基于结构动力学与性能化设计的目标导向，阐释了高性能混凝土、FRP 复合材料、消能装置等关键材料的选型逻辑，梳理了构件增强、消能减震、体系优化及隔震四类主流技术体系的适用边界与协同机制。研究强调，加固工程实效性依赖于“评估—设计—施工—维护”全流程闭环控制：精准的抗震能力鉴定是前提，基于性能目标的方案优化是核心，材料工艺的精细化实施是保障，而严格遵循国标的质量验收与长效维护机制则是效果持久性的基石。面对地震灾害的严峻挑战，未来需进一步融合智能化监测、绿色加固材料与韧性提升理论，深化全寿命周期性能演变规律研究，推动技术标准化与工程应用深度协同，为全面提升我国建筑抗震防灾能力提供系统性解决方案。

参考文献：

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