自然災(zāi)害后建筑加固策略,自然災(zāi)害后建筑加固策略研究與實(shí)踐
自然災(zāi)害如地震、臺(tái)風(fēng)、洪水等對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞,威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全,災(zāi)后建筑加固是恢復(fù)與提升建筑安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需根據(jù)災(zāi)害類型、建筑損傷程度及結(jié)構(gòu)特性制定針對(duì)性策略,對(duì)于地震受損建筑,常采用增設(shè)抗震墻、碳纖維加固梁柱節(jié)點(diǎn)、基礎(chǔ)隔震技術(shù)等方法,以提高結(jié)構(gòu)整體性和延性;臺(tái)風(fēng)區(qū)域建筑需強(qiáng)化外圍護(hù)結(jié)構(gòu),如加固屋頂、門窗,并增設(shè)抗風(fēng)支撐;洪水災(zāi)害后則需重點(diǎn)修復(fù)基礎(chǔ)腐蝕、墻體開裂問題,采用防水材料與排水系統(tǒng)改進(jìn),現(xiàn)代技術(shù)如BIM(建筑信息模型)和智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可輔助評(píng)估損傷并優(yōu)化加固方案,加固過程中需兼顧經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性與可持續(xù)性,同時(shí)遵循當(dāng)?shù)亟ㄖ?guī)范,長(zhǎng)期來看,推廣韌性建筑設(shè)計(jì)、定期維護(hù)及災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),是減少災(zāi)害損失的根本途徑,災(zāi)后加固不僅是技術(shù)問題,更涉及政策支持、社區(qū)協(xié)作與公眾教育,需多方協(xié)同保障建筑安全與社會(huì)穩(wěn)定。
一、災(zāi)害對(duì)建筑的影響分析
(一)地震影響
- 結(jié)構(gòu)破壞:地震波通過土壤傳播引起建筑物振動(dòng),可能致使結(jié)構(gòu)開裂、變形、位移,嚴(yán)重時(shí)甚至坍塌。例如許多老舊混凝土結(jié)構(gòu)建筑在地震中梁柱等承重構(gòu)件易受損,砌體結(jié)構(gòu)墻體也會(huì)遭受破壞,震后部分老舊混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和適用性無法保證,一些地域抗震設(shè)防烈度提高后,原有建筑更需加固。
- 非結(jié)構(gòu)部件損壞:地震會(huì)造成非結(jié)構(gòu)部件如墻體裝飾、天花板、燈具等發(fā)生破壞或脫落,進(jìn)而造成人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失。
(二)風(fēng)災(zāi)影響
- 結(jié)構(gòu)破壞:強(qiáng)風(fēng)可能使建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大側(cè)向位移,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂、變形甚至倒塌,高層建筑和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)更易受風(fēng)災(zāi)影響。如我國(guó)沿海區(qū)域的低、多層砌體結(jié)構(gòu)在臺(tái)風(fēng)中屋面可能被吹走、側(cè)墻被吹倒、產(chǎn)生渦致脫落破壞等,許多既有建筑因?qū)︼L(fēng)荷載估計(jì)不足在風(fēng)災(zāi)中受損甚至倒塌。
- 非結(jié)構(gòu)部件破壞:強(qiáng)風(fēng)會(huì)造成非結(jié)構(gòu)部件如玻璃幕墻、屋頂?shù)劝l(fā)生破壞,導(dǎo)致人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失。
(三)水災(zāi)影響
- 結(jié)構(gòu)破壞:洪水、暴雨等水災(zāi)可能導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)沖刷、浸泡,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、開裂,嚴(yán)重時(shí)甚至倒塌。
- 建筑材料受損:水災(zāi)還會(huì)使建筑內(nèi)部電氣、管道等設(shè)施受損,造成財(cái)產(chǎn)損失。受災(zāi)建筑修復(fù)加固時(shí)需防止結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化,同時(shí)采取防水措施保護(hù)內(nèi)部設(shè)施。
(四)火災(zāi)影響
- 結(jié)構(gòu)破壞:高溫火焰會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、開裂,嚴(yán)重時(shí)甚至坍塌。混凝土結(jié)構(gòu)受高溫影響會(huì)出現(xiàn)裂縫、松散、爆裂、剝落現(xiàn)象,構(gòu)件強(qiáng)度和剛度減小;鋼結(jié)構(gòu)受火災(zāi)侵害其力學(xué)性能、幾何形狀等會(huì)遭到破壞。
- 人員疏散與逃生:火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員需迅速疏散逃生,所以建筑內(nèi)部安全出口、疏散通道等設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)非常重要。
- 災(zāi)后修復(fù)加固:對(duì)受災(zāi)建筑需進(jìn)行修復(fù)加固防止結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化,同時(shí)修復(fù)或更換受損電氣、管道等設(shè)施。
(五)爆炸影響
- 結(jié)構(gòu)破壞:爆炸產(chǎn)生的沖擊波和碎片可能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂、變形甚至倒塌。
- 人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失:爆炸可能造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,對(duì)社會(huì)影響嚴(yán)重。災(zāi)后修復(fù)加固建筑可恢復(fù)其使用功能并提高抗爆能力,同時(shí)需采取安全措施防止類似事件再次發(fā)生。
二、加固技術(shù)的種類與原理
(一)混凝土加固技術(shù)
- 增大截面法、置換混凝土法、粘結(jié)外包混凝土法等
- 原理:基于材料強(qiáng)度理論,通過增加混凝土結(jié)構(gòu)截面面積、置換受損混凝土或采用高性能混凝土外包,使結(jié)構(gòu)能承受更大外力,提高結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性。例如在加固一般混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)增大截面法是一種工藝簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)加固方式,主要使用鋼筋混凝土或者鋼筋網(wǎng)砂漿層材料。
- 發(fā)展:隨著科技進(jìn)步,新型材料如高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)的應(yīng)用為混凝土加固提供更多可能,F(xiàn)RP具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn),可有效提升結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性。
(二)鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
- 增大截面法、外加預(yù)應(yīng)力法、粘貼鋼板法等
- 原理:基于材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)理論,通過改變結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)提高承載能力,粘貼鋼板等方法可有效修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)損傷,提高整體性能。例如增大截面法可增加鋼結(jié)構(gòu)截面面積,外加預(yù)應(yīng)力法可施加預(yù)應(yīng)力,粘貼鋼板法可粘貼鋼板以達(dá)到加固目的。
- 發(fā)展:隨著環(huán)保理念普及,鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)向綠色、環(huán)保方向發(fā)展,如采用可回收材料加固鋼結(jié)構(gòu),既滿足加固需求又符合環(huán)保要求。
(三)磚石結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
- 采用粘結(jié)劑、錨栓或增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)等方法
- 目的:提高磚石結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。砌體結(jié)構(gòu)加固方式有灌漿法和噴射修補(bǔ)法、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法、鋼筋混凝土面層加固法、設(shè)扶壁柱加固法、加大截面加固法、外部粘鋼加固法等。如砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生輕微縫隙未被壓裂時(shí)可使用加大截面加固法提高承載能力,該方法通過加大截面面積加固砌體,可提高獨(dú)立磚柱和其他承重墻的承載力。
三、加固方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施
(一)評(píng)估結(jié)構(gòu)損傷
- 對(duì)建筑進(jìn)行詳細(xì)檢查,評(píng)估災(zāi)害造成的結(jié)構(gòu)損傷和破壞程度,檢查梁、柱、墻等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的裂縫、位移和變形等情況。
(二)制定加固方案
- 根據(jù)評(píng)估結(jié)果制定具體加固方案,考慮建筑原有設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)類型、損傷程度以及加固后的使用要求等因素,明確加固部位、加固方法、加固材料和加固效果等。
四、加固效果的評(píng)估與監(jiān)測(cè)
- 加固完成后需要進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)收,以確保加固效果和建筑的安全性。
建筑加固材料的最新研究進(jìn)展
不同地區(qū)建筑加固標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
建筑加固成本效益分析方法
加固后建筑的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)技術(shù)





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