既有混凝土框架结构加固后抗震性能评估及改进

引言：

随着地震灾害频发的现实压力与国家城市更新战略的深入实施，既有建筑的抗震性能问题日益凸显。本文旨在从加固技术、抗震性能评估方法及结构改进策略三方面出发，系统分析加固后混凝土框架结构的抗震能力变化，探索性能改进的路径，提升建筑在地震作用下的整体韧性，为城乡更新背景下的建筑加固工作提供切实可行的理论指导与工程借鉴。

一、既有混凝土框架结构加固的必要性与目标

既有混凝土框架结构的抗震薄弱性主要表现为横向刚度不足、节点连接能力差、能量耗散机制不完善以及部分构件承载力偏低，导致在强震作用下容易发生层间位移放大、节点脆断、柱剪破坏等破坏模式，形成结构整体失稳甚至倒塌。加固的核心目标是在不改变建筑功能与基本结构布置的前提下，补强关键受力部位、优化构造节点连接方式、提升滞回耗能能力，并尽可能提高构件的延性与塑性转化能力，从而实现抗震性能的系统提升。需要指出的是，加固不仅是一种被动响应措施，更是提升结构长期服役能力和延长建筑使用寿命的主动策略。在加固技术选型过程中，需充分结合建筑物当前结构性能状态、使用功能需求、施工环境限制及经济成本控制等因素，制定多层级、全方位的技术方案。在加固实施过程中，需兼顾施工便捷性与安全性，确保在最小扰动下完成加固操作。在目标设定方面，应以满足《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-2019）等最新规范要求为基本底线，同时争取在刚度、强度、延性、耗能能力等关键指标上实现实质性改善，为后续抗震性能评估奠定基础。

二、常用加固方法在抗震性能提升中的应用成效

当前工程实践中针对混凝土框架结构的加固方法多样，各有侧重。加大截面法适用于承载力明显不足的梁柱构件，通过增加混凝土截面及纵向钢筋数量，提升构件抗弯、抗剪与轴压能力；其缺点是自重增加、施工复杂，且对使用空间影响较大。粘钢加固法则通过在构件表面粘贴钢板，以快速有效提升承载力，适用于构件局部应力集中区域的快速修复，但其对施工工艺要求高，粘接质量直接影响加固效果。近年来应用广泛的纤维增强复合材料（如碳纤维布、玻璃纤维布等）加固技术，具有质量轻、施工便捷、耐腐蚀性强等优势，可在不增加结构自重的前提下提升延性与耗能性能，适合用于节点核心区、梁柱端部及楼板加固。外包钢加固法通过包覆钢构件与原构件形成组合结构，显著增强整体刚度与塑性变形能力，尤其适用于高层建筑和重要公共建筑物的抗震加固。此外，节点改造（如开洞封闭、构造改进）、柱底包钢（约束核心区）及基础加固等方法，亦被视为提高抗震性能的重要补充手段。实践表明，综合应用上述加固技术，构件的滞回曲线面积增大，结构刚度退化速率下降，变形能力明显提升，从而有效延缓结构失效进程，增强地震下的安全裕度。

三、抗震性能评估方法与指标体系构建

结构加固后的抗震性能评估需系统、科学而全面地量化加固成效，避免以单一承载力提升作为唯一判据。目前评估方法主要包括基于规范的承载能力校核法、基于弹塑性分析的性能水平评估法、以及基于实际震害数据的类比分析法等。前者强调通过对加固构件进行结构承载力与位移验算，检验其是否满足新抗震规范的要求；后两者则注重结构在实际震动下的响应特征，关注性能目标是否达成。建立完整的抗震性能评估指标体系，应涵盖结构层级（刚度比、层间位移角、整体屈服位移）、构件层级（滞回耗能系数、延性比、残余变形率）、节点层级（核心区受剪能力、受拉钢筋屈服率）以及系统层级（破坏模式、结构失稳机制等）等多维度指标。同时，基于有限元模拟（如 OpenSees、ETABS等）与现场实测数据对比，能够更客观反映加固后结构的动力特性变化。在评估过程中，应重视地震工况下结构的多阶次响应状态，从轻微损伤、可修复损伤至难以修复甚至倒塌的全过程响应入手，综合判断结构能否实现预期抗震目标。评估结果可用于后续加固策略的再优化与运行期结构健康监测系统的建设。

四、加固设计优化与抗震改进方向

尽管当前多种加固方法技术成熟，但其在实际工程应用中仍存在施工难度大、成本控制难、设计标准滞后、适应性不足等问题，亟需在设计层面进行系统优化。一方面，加固方案应体现“精准定位、分类施策”的原则，结合结构病害检测结果进行分区分类加固，不宜一刀切式全面处理。另一方面，应强化加固设计的性能导向，特别是通过非线性分析工具优化构件配置与加固材料选择，实现在延性发展能力与承载力提升间的动态平衡。此外，在结构整体层面应注重加强构件间连接协同性，提升节点的滞回耗能能力，控制层间位移发展速率，从而实现结构整体受力性能的均衡优化。在技术集成方面，未来可探索BIM+ 智能感知系统的协同设计机制，提升结构加固方案的数字化建模与动态监测能力。随着低碳绿色建筑理念的兴起，环境友好型加固材料（如无机碳纤维布、绿色高性能砂浆）的研发与推广也将成为抗震加固技术的新方向。总体来看，加固设计优化不仅需满足安全与经济性要求，更应体现对建筑功能延续性与社会韧性的综合考量。

五、结论

既有混凝土框架结构的抗震加固与性能评估是保障城市建筑安全运行的重要工程措施，尤其在震后快速恢复与灾害预防体系建设中具有关键地位。本文从结构现状出发，分析其抗震薄弱环节与加固需求，结合多种加固技术的性能表现与适用情境，提出了科学合理的加固路径。研究表明，合理选用并组合应用不同加固方法，配合全过程抗震性能评估与动态反馈机制，能够显著提升结构在地震作用下的承载能力、变形能力与韧性水平。未来，既有建筑加固工作应更多融入信息化、智能化手段，实现结构安全管理的数字化转型。同时，基于规范与性能双维度协同的加固设计标准体系亟需建立，以应对多样化建筑形态与功能需求。在政策与资金支持下，推进城市老旧建筑抗震加固工程的系统化实施，不仅有利于提升整体城市抗灾能力，也对推动建设韧性城市、实现高质量发展具有重要现实意义。

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