工程结构抗震鉴定与加固 翟长海 博士 哈尔滨工业大学土木工程学院

主要内容 现有建筑抗震鉴定的目的和意义 现有建筑抗震鉴定的范围 现有建筑抗震鉴定的步骤 抗震鉴定的基本要求 几种结构的抗震鉴定加固的实例 地基基础 多层砌体房屋 单层钢筋混凝土柱厂房 钢筋混凝土房屋 烟囱 高新技术的应用

现有建筑抗震鉴定的目的和意义 我国处在世界环太平洋地震带与南亚至地中海两大地震带的交汇地区，是世界上地震发生较为严重的国家之一。而我国抗震设防工作直到1974年才颁布第一本《工业与民用建筑抗震设计规范》。因此，在此前建设的大量房屋和工程设施的抗震能力存在着不同程度的问题。旧中国遗留下的老旧民房，广大农村建筑和土石结构房屋，南方部分地区的空斗墙单砖墙房屋等等．其抗震能力更差一些。在强烈的地震作用下给人们的生命财产造成严重的损失。 实践证明，搞好抗震鉴定加固，对于提高房屋的抗震能力和减轻地震灾害具有重要的意义。

现有建筑抗震鉴定的范围 需要进行抗震鉴定的现有建筑主要为： 第一类是未经抗震设防的房屋和构筑物，由于我国第一本正式颁布的抗震设计规范为1974年，在这之前建造的建(构)筑物没有可能进行抗震设计； 第二类为该城市的抗震设防烈度提高了，则该城市的现有建筑都应区分轻重缓急进行抗震鉴定。

现有建筑抗震鉴定的步骤 现有建筑的抗震鉴定是对房屋的实际抗震能力、薄弱环节等整体抗震性能做出全面正确的评价．应包括下列步骤； （1） 原始资料搜集，如勘察报告、施工图、施工记录和竣工图、工程验收材料等资料不全时，要有针对性的进行必要的补充实测； （2） 建筑现状的调查，了解实际情况与原始资料相符合的程度；施工质量和维护状况，并注意有关的非抗震质量问题； （3） 综合抗震能力分析，依据各类建筑结构的特点、结构布置、构造和抗震承载力等因素，采取既有抗震概念的宏观判断，也有数值计算的鉴定方法： （4） 鉴定结论和整理，对现行建筑整体抗震性能做出评价，对不符合鉴定要求的房屋提出相应的维修、加固，改造或更新的抗震减灾对策。

抗震鉴定的基本要求 根据地震灾害经验和各类建筑物震害规律的总结以及各类建筑物抗震性能的研究成果，给出现有建筑物抗震鉴定的原则和指导思想，对现有建筑物的总体布置和关键的构件进行宏观判断，力求做到从多个侧面来综合衡量与判断现有建筑的整体抗震能力，我们把这方面的抗震鉴定称之为抗震鉴定的基本要求：

抗震鉴定的基本要求 1．现有建筑抗震鉴定和加固后的设防目标 现有房屋经抗震鉴定和加固后的设防标准为在遭遇相当于抗震设防烈度地震影响时，一般不致倒塌伤人或砸坏重要生产设备，经修理后仍可继续使用。这意味着： （1）不仅要求主体结构在设防烈度地震影响下不倒塌，而且对人流出入口处的女儿墙等可能导致伤人或砸坏重要生产设备的非结构构件．也要防止倒塌； （2）现有建筑的设防目标低于新建建筑；在设防烈度地震影响下，前者的目标是“经修理后仍可继续使用”，后者的目标是“经一般修理或不经修理可继续使用”，二者对修理程度的要求明显的不同。

抗震鉴定的基本要求 2．建筑综合抗震能力的判断 以往的抗震签定能力偏重于构件、部件的签定，缺乏总体抗震性能的判断。只要某部分符合鉴定要求，则认为该部位需要加固处理，增加了房屋的加固面；或者鉴定加固后形成新的薄弱环节，抗震安全仍不保证。 综合抗震能力还意味着从抗震构造和抗震承载力两个侧面进行综合，新建工程抗震设计时．可从承载力和变形能力两个方面分别或相互结合来提高结构的抗震性能：抗震鉴定时．若结构现有承载力较高，则除了保证结构整体性所需的构造外，延性方面的构造鉴定要求可稍低；反之，现有承载力较低，则可用较高的延性构造要求予以补充。 在鉴定标准中引进“综合抗震能力指数”，就是力图使结构综合抗震能力的判断，有个相对的数量尺度。

抗震鉴定的基本要求 3．建筑现状良好的评定 “现状良好”是现有建筑现状调查中的重要概念，涉及施工质量和维护，它是介于完好无损和有局部损伤需要补强、修复二者之间的一种概念。抗震鉴定时要求建筑的现状良好，即，建筑所存在的一些质量缺陷是属于正常维修范畴之内的。 4．建筑重点部位与一般部位的划分 基于房屋综合抗震能力的判断，抗震鉴定时只需按结构的震害特征，对影响整体抗震性能的关键、重点部位进行认真的检查。 5．场地条件和基础类别的利弊 现有建筑的抗震鉴定，以上部结构为主，而地下部分的影响也要适当考虑，对不同的场地条件，上部结构鉴定的标准可以适当的变化。

抗震鉴定的基本要求 6．建筑结构布置不规则时的鉴定要求 7．结构体系的合理性检验 8．构件形式的抗震检查 抗震鉴定时，要注意结构构件尺寸、长细比和截面形式等与非抗震的要求有所不同。 9．抗震结构整体性构造的判断 建筑结构的多个构件、部件之间要形成整个受力的空间体系，结构整体性的强弱直接影响整个结构的抗震性能。 10．非结构构件的震害评定 11．材料实际强度等级的最低要求

处理对策 （1）维修，适用于仅有少数、次要部位局部不符合鉴定 要求的结构。 （2）加固，指有加固价值的建筑。大致包括： （1）维修，适用于仅有少数、次要部位局部不符合鉴定 要求的结构。 （2）加固，指有加固价值的建筑。大致包括： ① 无地震作用时能正常使用； ② 建筑虽已存在质量问题，但能通过抗震加固使其达 到要求； ③ 建筑因使用年代久或其它原因（如腐蚀等），抗侧 力体系承载力降低，但楼盖或支撑系统尚可利用； ④ 建筑各局部缺陷尚多，但易于加固或能够加固。 （3）改造，指改变使用性能，改变后的建筑仍应采取适当的加固措施，以达到该类建筑的抗震要求。 （4）更新，指无加固价值而仍需使用的建筑或在计划中 近期要拆迁的不符合鉴定要求的建筑。

地基基础抗震鉴定 （1）可不进行地基基础抗震鉴定的条件 （2）地基基础现状鉴定 （3）地基基础的两级鉴定 （4）现有天然地基的承载力验算 ① 丁类建筑 ② 位于6度区的各类建筑 ③ 位于7度区、地基基础无严重静载缺陷的乙类、丙类建筑 ④ 位于8度、9度时，不存在软弱土、饱和砂土和饱和粉土或严重不均匀土层的乙类、丙类建筑 （2）地基基础现状鉴定 （3）地基基础的两级鉴定 （4）现有天然地基的承载力验算 （5）基础水平滑移的验算 （6）承受土压力结构与高重心结构的抗震稳定性 验算

地基和基础的加固 A 基础裂缝可用灌浆处理；如果空间允许的话，可在原有柱角处增大柱角、增设圈梁；或在原有基础下增设基础； B 可增设基础桩和桩帽；或割掉破损的柱浇注新柱； C 用震动方法提高地基土的稳定性和密实度，不适用于已有建筑；压力灌浆、化学灌浆可提高地基土的承载力，亦可用于抬高沉降的基础和楼板；压力灌浆可用土—水泥浆和化学浆，使用适当的设备压浆泵入深度可达50ft以上。

多层砌体房屋的抗震鉴定 1 抗震鉴定的总体要求 ① 考察房屋是否高度超限高(层数超过规定层数，层高超过4m) ② 考察抗震墙体厚度 ③ 考察墙体的砂浆强度和砌筑质量 ④ 考察墙体交接处是否咬槎砌筑 ⑤ 突出屋面的易塌部件，如女儿墙、出屋面的烟囱 2 对位于7-9度地震区的附加要求 ① 考察楼（屋）盖处圈梁是否闭合，布置的层次 ② 考察楼（屋）盖与墙体的连接构造 ③ 考察墙体布置的规则性，如是否对称均匀分布，是否有明显扭转效应

多层砌体的外观和内在质量应符合要求 1、 墙体不空臌、无严重酥碱和明显歪闪 2、 支承大梁、屋架的墙体应无竖向裂缝，承重墙、自承重墙及其交接处无明显裂缝 3、 木楼、屋盖不允许出现严重缺陷 否 1.高宽比、横墙间距等 是 体系影响系数 否 2.墙体、墙与楼盖连接、圈梁等 是 否 3.局部尺寸、楼梯间、女儿墙等 局部影响系数 是 综合抗震能力指数 否 4.第一级横墙间距和房屋宽度等 平均抗震能力指数 是 楼层 墙段 第2（甲）级通过 第2（乙）级通过 第2（丙）级通过 第1级鉴定通过 多层砌体房屋两级鉴定框图

单层钢筋混凝土柱厂房的抗震鉴定 一、抗震鉴定时重点检查部位 1. 6~9度区，应检查钢筋混凝土天窗架的型式和整体性，并注意出入口等处封檐墙和山墙山尖部分的拉结。 2. 7~9度区，还应检查屋盖中支承长度较小构件连接的可靠性，并应注意出入口等处的女儿墙，高低跨封墙等构件的拉结构造。 3. 8~9度区，除检查1、2中的内容外，尚应检查各支撑系统的完整性，大型屋面板连接的可靠性，高低跨牛腿和各种柱变形受约束部位的构造，并注意圈梁，抗风柱的拉结构造及平面不规则、墙体布置不均匀对称等和相连建筑物、构筑物导致质量不均匀、刚度不协调的影响。 4. 在8度区的Ⅲ、Ⅳ类场地和9度区，还应检查柱间支撑连结部位和高低跨柱列上柱的构造。

二、抗震承载力验算 符合下列情况时，厂房应进行抗震承载力验算: ① 烈度为8度时，厂房的高低跨柱列，支承低跨屋盖的牛腿及双向柱距不小于12m，无桥式吊车且无柱间支撑的大柱网厂房柱； ② 烈度为9度的柱、排架柱、支承低跨屋盖的牛腿 ③烈度为8、9度时，高大山墙的抗风柱，锯齿形厂房的牛腿柱 2. 排架柱、支承低跨屋盖的牛腿，锯齿形厂房的牛腿柱，可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》的规定进行纵、横向的抗震分析

钢筋混凝土房屋的抗震鉴定加固 抗震鉴定应重点检查以下内容 结构有无明显缺陷 8~9度区结构梁、柱及节点的配筋、材料强度、构件连接、非结构构件的设置位置和连接状况、房屋端部和转角处楼梯间墙体的稳定性；9度区尚应检查结构体形和短柱分布以及不同体系的连接。 1、钢筋混凝土框架结构不应有下列损伤或明显缺陷 A 梁、柱及节点混凝土剥落、钢筋外露 B 维护墙开裂或与主体结构脱开 C 基础不均匀下沉或房屋明显倾斜 2、多层框架结构宜为双向框架，8、9度区装配式框架不应采用铰接节点 3、框架结构与砌体结构相接时，两者须有可靠连接；8、9度区框架结构端部不应利用山墙承重

4、8、9度地区房屋端部或拐角处的楼梯间，楼梯平台应有附加联系梁与框架相连 5、框架柱间设有满樘窗框、且窗沿上下采用实心砖填充墙时，上下填充墙间的柱高不应小于柱宽的4倍。 6、6~9度区框架结构的梁、柱、墙的混凝土强度等级不应低于13Mpa，9度地区不应低于18Mpa 7、框架梁、柱的配筋应符合下列要求： 柱的纵向钢筋配筋率在7、8度不宜小于0.6%，9度时不宜小于0.8%；梁的纵向配筋率以及梁、柱一般位置箍筋设置应符合非抗震要求 8、框架房屋内隔墙与两端的墙柱应有可靠连接，隔墙长度大于6m，高度3m时，应于梁板连接 9、除6、7度区符合非抗震设计要求的规则框架外，框架结构均应依各轴方向进行抗震承载力验算

10、框架-剪力墙结构应符合下列构造要求 A、剪力墙的周边应与框架梁柱形成整体，或在剪力墙边缘应有加强的边框 B、剪力墙厚度不应小于120mm，且不小于墙板净高的1/30，剪力墙纵横向配筋率均不应小于0.15% C、剪力墙间距与楼屋盖宽度的比值不宜超过下表规定，否则在验算抗震承载力时，应考虑楼盖变形的影响 楼、屋盖类型 8度 9度 现浇或装配整体式 3.0 2.0 装配式 2.5 1.5

11、钢筋混凝土框架结构的抗震验算应依建筑抗震设计规范进行，地震作用效应按三级钢筋混凝土框架考虑，抗震承载力调整系数按下表采用： 结构构件 受力状态 承载力调整系数 梁 弯曲 0.65 轴压比小于0.15的柱 偏压 轴压比不小于0.15的柱 0.70 剪力墙 0.75 各类构件 剪切、偏拉 12、进行截面抗震验算时，地震效应分项系数取为1.0

规则结构示意图

钢筋混凝土房屋两级鉴定框图 1. 6度区、7度区Ⅰ、Ⅱ类场地 是 否 2. 平立面、刚度、横墙间距 否 体系影响系数 双向框架 否 3. 梁、柱、墙配筋构造 加固等 4. 砌体结构与框架柱连接处的 构造，填充墙连接构造 否 局部影响系数 主体结构通过 综合抗震能力指数 第一级通过 （7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时） 第二级通过 钢筋混凝土房屋两级鉴定框图

抗震加固方法 A 增设剪力墙，在框架柱间增设剪力墙或增加已有剪力墙 的厚度 B 增设墙翼，在框架柱两侧增设钢筋混凝土墙板 C 加固框架柱 D 加固框架梁 E 加固框架节点 1、钢筋混凝土框架结构的构件连接和非结构构件不符合抗 震要求时，或结构存在损伤性缺陷时，应结合主体结构一并进行加固；当局部需要加固时，宜采用以下措施： A 局部损伤可用比原混凝土强度高的细石混凝土修补； 混凝土裂缝可用压力灌（环氧树脂）浆补强 B 填充墙与框架柱的连接不满足鉴定要求时，可用钢筋 拉结；钢筋可用环氧树脂锚固在孔内，亦可与预埋胀管螺栓相焊接 C 砌体墙与框架梁连接不足时可用角钢夹套加固

2、框架结构增设钢筋混凝土剪力墙应符合以下规定： A 剪力墙应设于框架柱之间靠近框架轴线的位置，其厚 度不宜小于150mm，并不小于柱宽的1/4，混凝土强度等级不应低于20Mpa，且不低于原框架柱混凝土的强度等级。 B 剪力墙可用双排或单排锚钉与原结构连接，锚钉直径 10-16mm，距梁端边缘不宜小于3倍锚钉直径，排距不宜小于5倍锚钉直径，沿梁柱轴线方向的间距不应大于300mm，且不小于100mm；锚钉与剪力墙钢筋应焊接，锚钉总截面积不得少于剪力墙各方向钢筋截面积的总和。 C 锚钉应用环氧树脂或环氧树脂砂浆锚固于梁柱孔内， 锚入深度不应小于10倍锚钉直径，锚孔直径宜比锚钉直径大4mm。 D 框架增设剪力墙后，将依框—剪体系进行内力分析。

3、钢筋混凝土框架增设翼墙应符合以下要求： A 翼墙宜在柱两侧或柱内侧对称布置，翼墙厚度不宜小于120mm，每边长不宜小于800mm，但设翼墙后梁净跨与梁高之比不宜小于4；翼墙混凝土强度等级不应低于20Mpa，且不低于原框架柱的混凝土强度等级； B 翼墙与框架梁柱可按(2)条规定用锚钉连接； C 翼墙与柱的组合体可按整体偏心受压构件进行抗震验算，但翼墙与钢筋的强度指标均应乘以折减系数0.8； 4 利用外包型钢构架加固框架柱应符合以下要求 A 角钢不应小于L63X6，扁钢宽度不宜小于40mm，厚度不宜小于4mm，间距不应大于40倍角钢单肢截面回转半径、且不大于400mm；角钢应全贴混凝土柱四角，并与扁钢焊成整体； B 角钢与框架柱间应以环氧砂浆粘牢，加固后柱可抹 25mm厚1:3沙浆保护面层； C 加固后应验算抗弯和抗剪承载力。

5、用钢筋混凝土外套加固框架柱应符合以下要求： A 外套宜由细石混凝土现浇,混凝土等级不应低于原混凝土强度等级,且不低于20Mpa,钢筋等级宜与原柱钢筋相同,箍筋应沿外圈封闭; B 外包混凝土应与原柱可靠粘结; C 加固后的柱可作整体验算,但新增混凝土和钢筋的强度指标应乘以0.9的折减系数。 6、钢筋混凝土框架结构增设剪力墙、翼墙或加固柱等竖向构件时，竖向构件必须向下深入基础，向上穿越楼板、与楼板可靠连接并伸至无需加固楼板底面；当增设的或加固的竖向构件不伸至屋盖时，应避免楼层刚度和承载力突变。

7、用外包型钢构架加固框架梁时，应符合以下要求: A 角钢应与梁的四角贴紧粘牢；阴角处角钢应以螺栓锚固于楼板,扁钢应与角钢焊牢；加固后梁可抹25mm厚1:3沙浆保护面层 B 加固后的梁可依整体进行抗震验算，增设角钢可视为纵向钢筋，扁钢可视为箍筋，但二者的抗拉强度均应乘以折减系数0.8 8、用型钢套箍加固梁柱节点应符合以下要求: A 节点附近的梁柱应按前述方法先进行加固，然后再用扁钢将构架焊接，并用环氧砂浆或细石混凝土填充扁钢与柱的间隙；扁钢厚度不应小于4mm，细石混凝土的强度等级应比原柱混凝土提高一级。 B 当两个加固节点有外包角钢相连时，在抗震验算中可考虑因节点加固引起的柱端承载力的提高；当节点加固仅为达到梁柱端部的构造配筋要求时，加固范围应超过要求加固范围0.8； C 加固后应进行梁柱承载力的抗震验算。

9、使用环氧树脂或环氧砂浆应符合以下要求: A 环氧树脂可用双酚A型E44(6101号)，环氧值0.41-0.42；水泥宜用325号以上；工业乙二胺的含量宜在70%以上；中砂粒径宜为0.1-0.6,含水量不应超过0.2%,含泥量应小于2%；环氧树脂、环氧砂浆的配合比见下表 原料 环氧树脂 6061 苯二甲酸 二丁脂 乙二胺 (工业) 二甲胺 水泥 中砂 环氧树脂浆 100 10 8~11 30~40 —— 环氧砂浆 30 13~15 200 400 B 应保证型钢粘贴、焊接及锚钉锚固的质量，环氧树脂施工时的环境温度不宜大于80摄氏度。

[美国规范]ATC—3 1、建筑物的修复与加固一般应遵循现有抗震设计规范，由加固修复方法决定的建筑防火性能亦应满足相应防火要求。 2、详细的加固修复计划必须作经济效应分析。 3、建筑破坏可能由多种原因引起，如地震、地基沉陷、超载、材料劣化等；地震引起的结构破坏主要发生于剪力墙、抗弯框架、水平支撑与节点。结构与非结构的破坏现象含： A 屋盖、楼盖与墙的连接失效； B 梁柱节点配筋不当造成的失效； C 无筋砌体的失效； D 扭转造成的构件失效； E 檩条连接失效； F 因地基液化、超载造成的失效； G 未采取隔离措施时打夯造成的失效。

4、抗震加固首先要作地震危险性分析，也需要有关勘测和材料性能的资料。加固措施含： A 置换或修复破损构件； B 增加构件的断面、细长比和配筋，加强构件连接； C 增设构件，确定新的传力途径； D 减少上部结构的重量。 加固后结构自振周期可能缩短，必须评估加固后的结构特性；加固后结构抗侧力性能难以准确计算，常依靠工程判断。 5、加固工程的质量要求与新建工程相同，加固施工中的新技术应经过实验。

6、钢结构构件的加固，首先要确认钢材的屈服点、屈服强度、比例极限、拉伸强度、延性、弹性模量、泊松比、剪切模量以及材料的疲劳和蠕变特性；可采用的加固方法含： A 焊接构件节点，但高强螺栓不要与焊接混用； B 受拉构件可增大截面，或以高强材料置换； C 受压构件可减少长度，增大截面，或以高强材料置换。 使用焊接方法时，必须考虑焊接效应；加固后柱承载力的提高不应超过基础底盘的承载能力；结构体系的改变要考虑使用性、传力途径的改变和地震力的可能提高；新构件与原构件相连时，应作应力分析。 7、钢筋混凝土构件的加固材料含： 水泥砂浆、环氧树脂、环氧砂浆、金属纤维混凝土、石膏水泥混凝土、速凝水泥砂浆、钢筋、螺栓等。 修复混凝土构件的小裂缝可使用环氧树脂和环氧砂浆；修复大裂缝（大于1/4inch）和破碎的混凝土应附加钢筋；可附加新的体系以加固结构。

8、非结构构件的加固 非结构构件的加固应依据工程判断或抗震分析 A 女儿墙和护墙—无筋女儿墙可减少其重量，以钢梁或钢筋混凝土梁设于墙顶并与结构拉结； B 附属物和贴面—厚重、刚性的贴面装饰应以螺栓固定，其它装饰可以粘结；贴面装饰损失量小时，应于置换。 C 天花板—松动的木天花板应以螺钉或螺栓固定；金属天花板的加固应计算框架强度并考虑竖向地震加速度。 D 轻型设备—浮放悬吊的轻型设备应锚固并验算支撑强度。 E 大型门罩（雨棚）—连接构件应验算加固，附加连接构件应设于结构构件的内侧。 F 防火道—应作承载力试验或详细的宏观调查，而后决定是否进行加固。

G 非承重隔墙—砌体隔墙应于加固，无平面内抗震能力的隔墙应与主体结构分离。 H 机电设备—应在两个方向设支撑加固。 I 楼梯—重力式楼梯应进行抗震验算。决定是否进行加固。 J 电梯—电梯井（墙）应于加固，电机及控制设备的支撑应予加固。 K 烟囱—烟囱可以揽索加固，或以钢筋混凝土套加固，钢筋混凝土烟囱可用带钢加固，损坏者应代之以钢筋混凝土烟囱。 L 水箱—应进行水箱钢制框架和支撑的验算，抗震不利的水箱可改换位置。

烟囱的抗震鉴定

1、鉴定范围（适用于普通类型的下列独立烟囱） （1）60m以下的砖烟囱 （2）100m以下的钢筋混凝土烟囱 2、现有烟囱的质量鉴定 （1）烟囱的筒壁不应有明显的裂缝，如水平裂缝、斜裂缝和 竖向裂缝（包括由于烟气温度应力引起的裂缝）和倾 斜、歪扭等。 （2）砖砌体完整，不应有松动，砂浆不得有脱落，墙体无严 重酥碱。 （3）钢筋混凝土烟囱不应有严重腐蚀和剥落，混凝土保护层 无掉落，钢筋无露筋和锈蚀。 （4）不符合上述质量要求者，若有局部缺陷则应修补或修 复。例如用环氧树脂浆灌塞裂缝，用砂浆进行局部填 充，用混凝土进行局部修复。或结合抗震鉴定发现的问题，采取抗震加固或其它相应措施。

（1）位于6度区任何类型场地上的砖和钢筋混凝土烟囱； （2）位于7度区Ⅰ、Ⅱ类场地上的砖和钢筋混凝土烟囱； 3、烟囱承载力验算 不验算范围： （1）位于6度区任何类型场地上的砖和钢筋混凝土烟囱； （2）位于7度区Ⅰ、Ⅱ类场地上的砖和钢筋混凝土烟囱； （3）位于7度区Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时Ⅰ、Ⅱ类场地，高度 不超过60m的砖烟囱； （4）位于7度区Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时Ⅰ、Ⅱ类场地上的下 列钢筋混凝土烟囱： ①高度不超过100m ② 高度不超过210m且风荷载不小于0.7KN/m2 对不符合上述标准的烟囱，按《抗震规范》进行抗震承载力验算 抗震鉴定的承载力调整系数，对砖烟囱取1.0，钢筋混凝土烟囱取0.9 结构构件内力（轴向力、剪力、弯矩等）组合设计值 结构构件承载力设计值

Seismic Retrofits of Highway Bridges Seismic retrofits of highway bridges in California began after the disaster of San Fernando Earthquake, though it was not until after the Loma Prieta arthquake and its dramatic bridge failures that retrofit activities reached a scale commensurate with the enormity of the problem. During the Loma Prieta Earthquake, there were three notable bridge collapses: the Interstate 880 Cypress Viaduct in Oakland, the east crossing of the Oakland-San Francisco Bay Bridge, and the Struve Slough Bridge near Monterey. All three structures had been built to outdated seismic standards, and none of them had been seismically retrofitted. Weak joints of the Embarcadero Freeway in San Francisco had been retrofitted with external cables (cable 11 restrainers) during the early 1980s. Other deficiencies had not been addressed, however, and while the Embarcadero Freeway did not collapse, severe damage ultimately resulted in the freeway's demolition. In the Northridge Earthquake, five bridges collapsed: one on I-5 (Golden State Freeway), one on I-10 (Santa Monica Freeway), two on State Route (SR) 14 (Antelope Valley Freeway), and one on SR-118 (Simi Valley Freeway). All of the collapsed structures were designed to pre- 1974 seismic standards, and none had been recently retrofitted. There were no failures of recently retrofitted structures during Northridge, even when these structures were subjected to similar motion intensities as the collapsed bridge.

Bridge seismic retrofits in California from 1971 to1989 were limited to a cable-restrainer installation at hinges between adjoining bridge segments. The intent was to limit the separation across these hinges during a strong-motion earthquake and thus prevent the end of the bridge from collapsing. Just before the Loma Prieta Earthquake, Caltrans had initiated an investigation at the University of California, San Diego on improved methods for seismic retrofits of highway bridges. Motivated by the earthquake, the research program was broadened to a number of universities and practicing professionals. The work identified vulnerabilities in bridge columns and footings, where the key issues were inadequate column confinement, inadequate reinforcement connections between columns and column footings, and a lack of top reinforcement in the footings. Techniques were developed and tested to address these problems, and designs were prepared to implement the seismic retrofits. 33Under this program, several hundred bridges across the state were at various stages of seismic retrofit design and construction when the Northridge Earthquake struck. While none of the bridges retrofitted after 1989 were significantly damaged during Northridge, it became clear that the seismic vulnerabilities extended beyond the single-column-bent bridges that were selected for the initial program. As a result, the number of bridges targeted for modification was increased to ~1700, bringing the total retrofits up to approximately 10% of California’s total bridge inventory.

Advanced Earthquake Engineering Technologies

结构整体抗震加固 耗能减振是上个世纪70年代发展起来的一种提高结构整体抗震能力的新技术，通过在结构上安装附加的机械装置来减小结构的振动，也可以视为一种建筑结构抗震加固的全新方法。我国在上世纪八十年代开始开展结构耗能减振方面的研究，并取得了丰硕的成果。耗能减振装置主要包括粘弹性耗能器、粘滞耗能器、摩擦耗能器和金属耗能器等，这些耗能器已经在我国和世界各地现有结构的抗震加固中得到应用。

和传统抗震加固方法相比 通过增强结构的刚度和耗能能力，减小结构在地震作用下的整体反应，从而提高结构的整体抗震能力。 采用耗能减振装置对现有结构进行加固，具有施工简单、周期短、造价低、干作业、较少影响房屋内工作人员或居民的工作和生活、震后易于维修和更换、能兼顾抗震和抗风等特点，是一种简单、方便的结构抗震加固新技术。

若干实例 纽约世界贸易中心的两个塔楼上分别安装了1万多个粘弹性耗能器，用来减小塔楼在风作用下的振动，取得很好的减振效果。 1993年，美国San Jose的一幢建于1976年的13层钢结构首先采用粘弹性耗能器来进行抗震加固。在抗震加固设计时曾选择了多种方案，但最终还是采用了粘弹性耗能器，主要原因是它在小强度地震作用下就能起到较好的控制效果，这对于减轻旧建筑的地震损伤是很有必要的。

美国San Diego的一幢3层新建建筑中也采用了粘弹性耗能器来增强结构的抗震能力。 我国东南大学也对江苏宿迁市交通大厦等多栋建筑通过安装粘弹性耗能器以增强结构的抗震能力的方案进行了设计和分析。 美国加利福尼亚圣贝纳迪诺市医疗中心的5幢新建建筑安装了粘滞耗能器。 我国的北京饭店和北京火车站采用了粘滞耗能器来进行抗震加固。

摩擦耗能器是通过摩擦片的摩擦生热，耗散地震输入能量，减小结构的振动耗能减振新技术。 加拿大Montreal市Concordia大学的图书馆就采用了Pall摩擦耗能器，该建筑由六层结构和十层结构组成，中间通过走廊相连，共安装了143个耗能器。 日本Omiya市一幢31层的钢结构、东京一幢22层的钢结构和一幢6层的钢筋混凝土结构。 沈阳市政府大楼的抗震加固和云南洱源县振戎中学新建食堂的耗能减振。

金属耗能器 墨西哥城Izazaga，38-40层钢筋混凝土框架结构，在1985年的墨西哥地震中遭受到了中等程度的破坏，震后曾经进行过常规修复，在1986和1989年的另外两次地震中，又遭受到了较大的破坏。1990年采用耗能减振方法进行加固，在该结构上共安装了250个X型软钢耗能器。 1985年墨西哥地震中遭到破坏的Cardiology医院的六层结构也采用了X型软钢耗能器进行抗震加固。 意大利那不勒斯的一幢29层钢结构悬挂建筑、美国旧金山的Wells Fargo银行的一幢两层钢筋混凝土框架结构、日本神户地震后在近20栋建筑上。

碳纤维结构局部抗震加固 采用碳纤维材料 (CFRP) 进行结构构件加固已成为一个主流发展方向，在日本、美国和欧洲等国家得到迅速的发展和应用，科研机构和高校已对CFRP的加固性能和效果进行了大量的研究 对梁、柱及其节点等结构构件进行局部加固，可以充分利用CFRP高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构及构件的承载力和延性，改善构件的受力性能及破坏形态

CFRP的主要特点 抗拉强度高，是普通钢筋的10倍左右，与高强钢丝差不多，在达到抗拉强度之前几乎没有塑性变形； 抗腐蚀性和耐久性好，具有很好的抗腐蚀性和耐久性，可提高结构的使用寿命，尤其适用于腐蚀性较大的环境； 自重轻，密度为钢材的25％左右，用于结构维修加固时效益明显； 热膨胀系数与混凝土相近，当环境温度发生变化时，CFRP与混凝土可以较好地协同工作，两者间不会产生过大的温度应力； 施工方便，不需要大型的施工机具。

若干实例 在日本、美国、英国，CFRP用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁的耐冲击性能等许多工程中，获得了突破性进展。1983年日本三菱化学公司首先采用碳纤维对于烟囱进行加固，获得成功，随后该项技术逐步推广到美国、德国、加拿大等发达国家，其中以混凝土结构物维修加固实例最多，该项技术目前已成为美国加州的正式工法。 在日本阪神、淡路大地震维修工程及兵库县南部地震道路桥梁修复工程中都大量采用了碳纤维加固技术，取得了显著的经济效益。日本建设省规定在城市抗震防灾工程中采用该项技术，并颁布了正式的规范。 台湾及土耳其发生大地震后，也曾广泛采用碳纤维加固法进行修复补强。

主要参考文献 张熙光，王骏孙，刘慧珊著. 建筑抗震鉴定加固手册. 中国建筑工业出版社，2001。 沈聚敏，周锡元等，抗震工程学，中国建筑工业出版社，2001。

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