既有建筑结构抗震加固新技术应用与效果评估体系构建

一、引言

地震作为一种极具破坏力的自然灾害，对建筑结构安全构成严重威胁。近年来，全球地震活动频繁。我国现存大量建成于抗震规范早期或未进行抗震设计的既有建筑，其抗震性能亟待提升。传统抗震加固技术存在施工周期长、对原结构损伤大等局限性，随着材料科学与工程技术的发展，碳纤维复合材料加固、黏弹性阻尼器、隔震技术等新型抗震加固技术应运而生，为既有建筑抗震改造提供了新途径。

二、既有建筑结构抗震加固新技术概述

2.1 碳纤维复合材料加固技术

碳纤维复合材料（CFRP）因其高强度、轻质、耐腐蚀等特性，在既有建筑抗震加固中广泛应用。其加固原理是通过高性能粘结剂将碳纤维布或板粘贴于混凝土、钢结构表面，使碳纤维与原结构协同工作，提高结构的承载能力与延性。在混凝土结构抗震加固中，碳纤维布可用于包裹柱体，约束混凝土横向变形，增强柱的轴压与抗剪能力；在梁结构中，粘贴于梁底或梁侧，提升梁的抗弯与抗剪性能。相较于传统钢筋混凝土加固法，碳纤维复合材料加固技术具有施工便捷、对原结构影响小、不增加结构自重等优势，尤其适用于对空间使用要求高的既有建筑。

2.2 黏弹性阻尼器加固技术

黏弹性阻尼器是利用黏弹性材料在振动过程中产生的滞回耗能特性，消耗地震输入能量，减小结构振动响应的装置。该技术通过将黏弹性阻尼器安装在结构层间、节点或支撑部位，当地震发生时，阻尼器内部黏弹性材料发生剪切变形，将地震动能转化为热能散失。黏弹性阻尼器具有良好的频率适应性和耗能能力，可有效降低结构的地震位移与加速度响应。在高层既有建筑抗震加固中，通过合理布置黏弹性阻尼器，能够显著提高结构的抗震性能，同时不改变建筑的外观与使用功能，施工过程对建筑正常使用影响较小。

2.3 隔震技术

隔震技术是在建筑基础或底部设置隔震层，将上部结构与地基隔开，延长结构自振周期，减少地震能量向上部结构传递的抗震加固方法。常见的隔震装置包括橡胶隔震支座、滑移隔震装置等。橡胶隔震支座由橡胶与钢板交替叠合硫化而成，具有竖向承载能力高、水平变形能力强的特点，能够有效隔离地震能量。在既有建筑加固中应用隔震技术，可使上部结构的地震作用降低 60% -80% ，大幅提高建筑的抗震安全性。

三、既有建筑结构抗震加固新技术的应用要点

3.1 技术适用性分析

不同抗震加固新技术适用于不同类型的既有建筑结构。碳纤维复合材料加固技术适用于混凝土结构、钢结构的局部补强与抗震性能提升，尤其适合对建筑空间、外观要求较高的改造项目；黏弹性阻尼器加固技术适用于高层框架结构、框架 - 剪力墙结构等，通过合理布置阻尼器，可有效控制结构层间位移；隔震技术则更适用于层数较低、体型规则的既有建筑，如中小学教学楼、小型医院等，能够显著提高建筑在地震中的安全性。在实际应用中，需根据建筑的结构类型、使用功能、抗震设防要求等因素，综合选择合适的加固技术。

3.2 施工工艺要点

碳纤维复合材料加固施工中，需严格控制粘贴面的处理质量，确保混凝土或钢材表面平整、干燥、清洁，以保证粘结剂的粘结效果；黏弹性阻尼器的安装位置与连接方式对其耗能性能至关重要，需根据结构计算结果精准定位，并采用可靠的连接构造，确保阻尼器与结构协同工作；隔震技术施工时，隔震层的平整度、隔震支座的安装精度直接影响隔震效果，需严格控制施工误差，同时做好隔震层的防护措施，防止后期使用中受到破坏。

3.3 与原结构的协同工作

既有建筑抗震加固新技术应用的关键在于确保加固后结构与原结构的协同工作。在设计阶段，需通过力学计算与模拟分析，合理确定加固构件的参数与布置方式，使加固部分与原结构在地震作用下能够共同承担荷载，避免出现应力集中或局部破坏现象。在施工过程中，采用合适的连接技术，如碳纤维复合材料与原结构的粘结处理、黏弹性阻尼器与结构构件的连接节点设计、隔震支座与基础及上部结构的可靠连接等，保证加固部分与原结构形成有机整体，共同抵御地震作用。

四、既有建筑结构抗震加固效果评估体系构建

4.1 评估指标体系建立

基于既有建筑抗震加固的目标与需求，从技术性能、经济成本、环境影响、社会影响四个维度构建评估指标体系。技术性能指标包括结构抗震能力提升幅度、加固后结构的耐久性、抗震加固措施的可靠性等；经济成本指标涵盖加固工程的直接成本、后期维护成本、因加固导致的使用功能损失成本等；环境影响指标涉及施工过程中的噪声、粉尘、废弃物排放，以及加固材料的环保性能等；社会影响指标包括对周边居民生活的影响、建筑使用功能的改善程度、公众对建筑抗震安全性的认可度等。每个维度下进一步细分具体指标，形成层次分明、全面系统的评估指标体系。

4.2 评估方法选择

采用层次分析法（AHP）与模糊综合评价法相结合的方式进行抗震加固效果评估。首先运用层次分析法确定各评估指标的权重，通过建立层次结构模型，构造判断矩阵，计算指标权重，从而明确各指标在评估体系中的相对重要性；然后利用模糊综合评价法处理评估过程中的不确定性与模糊性，将定性指标定量化，对既有建筑抗震加固效果进行综合评价。

4.3 评估流程设计

既有建筑抗震加固效果评估流程包括前期准备、指标数据采集、权重计算、模糊综合评价、结果分析与反馈等环节。前期准备阶段需明确评估目的、范围与对象，收集建筑相关资料；指标数据采集通过现场检测、资料调研、专家咨询等方式获取各评估指标的原始数据；权重计算采用层次分析法确定指标权重；模糊综合评价根据权重与指标数据，运用模糊数学模型进行综合计算；最后对评估结果进行分析，提出改进建议与措施，并反馈至抗震加固工程实践中，为后续类似工程提供参考。

五、结论

既有建筑结构抗震加固新技术的应用为提升建筑抗震性能提供了有效途径，碳纤维复合材料加固、黏弹性阻尼器、隔震技术等新技术在不同类型既有建筑抗震改造中展现出独特优势。通过构建包含技术性能、经济成本、环境影响、社会影响等维度的效果评估体系，采用科学的评估方法，能够对既有建筑抗震加固效果进行全面、客观的评价。然而，新技术应用仍面临技术、经济、管理与人才等多方面挑战，需要通过加强技术研发、完善经济激励政策、强化管理与人才培养等策略加以解决。

参考文献

[1] 张伟，李明，王芳. (2023). 碳纤维复合材料在既有建筑抗震加固中的应用研究。建筑结构学报，44 (6), 156 - 164.

[2] 刘阳，赵强，孙华. (2022). 黏弹性阻尼器在高层建筑抗震加固中的性能分析。工程力学，39 (8), 201 - 210.

[3] 陈明，周伟，吴敏. (2023). 隔震技术在既有建筑抗震加固中的应用与优化。土木工程学报，56 (5), 112 - 121.