抗震加固与改造新技术.doc

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1、一、消能减震技术 消能减震技术是将构造的某些构件设计成消能构件，或在构造的某些部位装设消能装置。在风或小震作用时，这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，构造具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求；当出现大风或大震作用时，随着构造侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入构造的地震或风振能量，使主体构造防止出现明显的非弹性状态，且迅速衰减构造的地震或风振反响位移、速度、加速度等，保护主体构造及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，到达减震抗震的目的。消能部件消能构件或消能装置及其连接件按照不同“构件型式分为消能支撑、消能剪力墙、消能支承或悬吊构

2、件、消能节点、消能连接等。消能部件中的消能器又称阻尼器分为速度相关型如黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙；位移相关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等，与其它类型如调频质量阻尼器TMD、调频液体阻尼器TLD等。采用消能减震技术的构造体系与传统抗震构造体系相比，具有大震平安性、经济性与技术合理性。建筑构造消能减震设计方案，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑构造方案与建筑使用要求，与采用抗震设计的设计方案进展技术、经济可行性的比照分析后确定。采用消能减震技术构造体系的计算分析应依据?建筑抗震设计标准?GB50011进展，设计安装做法应遵循国家建筑标准设计图集?建

3、筑构造消能减震(振)设计?09SG610-2，其产品应符合?建筑消能阻尼器?JG/T209的规定。消能减震技术主要应用于高层建筑，高耸塔架，大跨度桥梁，柔性管道、管线(生命线工程)，既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善等。江苏省宿迁市建立大厦、北京威盛大厦等新建工程，以及北京火车站、北京展览馆、西安长乐苑招商局广场4号楼等加固改造工程。二、建筑隔震技术 根底隔震系统是通过在根底与上部构造之间，设置一个专门的橡胶隔震支座与耗能元件如铅阻尼器、油阻尼器、钢棒阻尼器、粘弹性阻尼器与滑板支座等，形成高度很低的柔性底层，称为隔震层。通过隔震层的隔震与耗能元件，使根底与上部构造断开，将建筑物分为上部构造、隔

4、震层与下部构造三局部，延长上部构造的根本周期，从而避开地震的主频带范围，使上部构造与水平地面运动在相当程度上解除了耦连关系，同时利用隔震层的高阻尼特性，消耗输入地震动的能量，使传递到隔震构造上的地震作用进一步减小，提高隔震建筑的平安性。目前除根底隔震外，人们对层间隔震的研究与应用也越来越多。隔震技术已经系统化、实用化，它包括摩擦滑移系统、叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等，其中目前工程界最常用的是叠层橡胶支座隔震系统。这种隔震系统，性能稳定可靠，采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件，是由一层层的薄钢板与橡胶相互叠置，经过专门的硫化工艺粘合而成，其构造、配方、工艺需要特殊的设计，属于一种橡胶厚制品。目

5、前常用的橡胶隔震支座有：天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。采用隔震技术后的上部构造地震作用一般可减小36倍，地震时建筑物上部构造的反响以第一振型为主，类似于刚体平动，其地震反响很小，构造构件与内部设备都不会发生破坏或丧失正常的使用功能，在内部工作与生活的人员不仅不会遭受伤害，也不会感受到强烈的摇晃，强震发生后人员无需疏散，房屋无需修理或仅需一般修理。从而保证建筑物的平安甚至防止非构造构件如设备、装修破坏等次生灾害的发生。建筑隔震设计方案，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑构造方案与建筑使用要求，与采用抗震设计的设计方案进展技术、经济可行性的比照分析后确定。采用隔震

6、技术构造体系的计算分析应依据?建筑抗震设计标准?GB50011进展，设计安装做法应遵循?建筑构造隔震构造详图?03SG610-1，其产品应符合?建筑隔震橡胶支座?JG118的规定。建筑隔震技术主要应用于重要的建筑，一般指甲、乙类等特别重要的建筑；有特殊性使用要求的建筑；传统抗震技术难以到达抗震要求的或有更高抗震要求的某些建筑；也可用于抗震性能不满足要求的既有建筑的加固改造。北京三里河七部委联合办公楼、北京地铁复八线、福建省防震减灾中心大楼、昆明新机场等。三、混凝土构件粘贴碳纤维、粘钢与外包钢加固技术 混凝土构造粘贴碳纤维与粘钢加固技术是采用专门配置的改性环氧胶粘剂将碳纤维片材或钢板粘贴在构造构

7、件外表多为构件受拉区，形成复合受力体系，使两者协同工作，以提高构造构件的抗弯、抗剪、抗拉承载能力，到达对构件进展加固补强的目的。外包钢加固法是在钢筋混凝土梁、柱四周包型钢的一种加固方法，可分为干式与湿式两种。湿式外包钢加固法，是在外包型钢与构件之间采用改性环氧树脂化学灌浆等方法进展粘结，以使型钢与原构件能整体共同工作。干式外包钢加固法的型钢与原构件之间无粘结有时填以水泥砂浆，不传递结合面剪力，与湿式相比，干式外包钢法施工更方便，但承载力的提高不如湿式外包钢法有效。粘贴碳纤维、粘钢与外包钢加固的设计计算与构造胶的要求应符合?混凝土构造加固设计标准?GB50367与?建筑抗震加固技术规程?JGJ1

8、16的规定，关于钢材、焊缝设计及其施工的要求应符合现行国家标准标准?钢构造设计标准?GB50017的规定。粘贴碳纤维加固技术适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件，粘钢加固技术适用于钢筋混凝土受弯、大偏心受压与受拉构件的加固，二者均不适用于素混凝土构件，包括纵筋配筋率低于现行国家标准?混凝土构造设计标准?GB50010规定的最小配筋率的构件的加固。被加固的混凝土构造构件其现场实测混凝土强度等级不得低于C15、混凝土外表正拉粘结强度不得低于1.5MPa，长期使用的环境温度不应高于60。外包钢加固技术适用于需要提高截面承载能力与抗震能力的钢筋混凝土梁、柱构造的加固。粘贴碳纤维、粘钢与

9、外包钢加固技术在北京火车站、北京工人体育场、中国国家博物馆等加固改造工程均有应用。四、钢绞线网片聚合物砂浆加固技术粘钢与外包钢加固技术 钢铰线网片-聚合物砂浆加固技术是一项新型加固技术，它是在被加固构件进展界面处理后，将钢铰线网片敷设于被加固构件的受拉部位，再在其上涂抹聚合物砂浆。其中钢铰线是受力的主体，在加固后的构造中发挥其高于普通钢筋的抗拉强度；聚合物砂浆有良好的渗透性、对氯化物与一般化工品的阻抗性好，粘结强度与密实程度高，它一方面起保护钢铰线网片的作用，另一方面将其粘结在原构造上形成整体，使钢铰线网片与原构造构件变形协调、共同工作，以有效提高其承载能力与刚度。钢铰线网片-聚合物砂浆加固技

10、术除加固效果优异外，与传统加固技术相比，具有良好的环保、耐久、耐高温、防腐、防火性能，施工快捷方便，现场环境污染小，且由于加固层厚度薄，加固后不显著增加构造自重，对建筑物的外观风貌与使用空间及功能没有影响。钢绞线网片-聚合物砂浆加固的材料与设计计算应符合?混凝土构造加固设计标准?GB50367与?建筑抗震加固技术规程?JGJ116的要求。其中配制聚合物砂浆用的聚合物乳液环保检验参照?民用建筑工程室内环境污染控制标准?GB50325进展，总挥发性有机化合物应200g/L；游离甲醛应/kg。钢绞线网片-聚合物砂浆加固施工可参考北京市地方标准?钢绞线网片-聚合物砂浆加固混凝土构造施工及验收规程?DB

11、11/T645进展。钢绞线网片-聚合物砂浆加固技术适用于砌体构造砖墙、钢筋混凝土构造梁、板、柱与节点的加固。该技术应用的主要工程有北京工人体育馆改扩建工程、中国国家博物馆改扩建工程、厦门郑成功纪念馆加固工程、厦门特区纪念馆加固工程等。五、构造无损撤除技术 无损性撤除是通过金刚石切割工具在高速运转下对钢筋混凝土磨削，并依靠冷却水带走产生的粉屑，最终形成切割面，来实现构件别离的一种撤除方式。可以根据构造特点与周边场地状况，选用高空吊拆、分块切割、整体转运的施工方法。无损性撤除不存在振动，对保存构造无冲击，不会产生微裂纹破坏，不影响构造受力与使用寿命，同时它具有低噪音、无污染、无振动、效率高的特点。

12、1无损性撤除静态切割施工方案的设计考虑到待撤除构件的类型较多，单一的撤除方式不仅效率低、本钱高，也不可能完成多样的撤除工作。因此在进展方案设计时需结合几种金刚石切割工具的优点，进展有针对性的选择。1针对板厚薄且切割距离不长的楼板或楼梯可以选用金刚石手持锯对其进展别离，它可进展单人操作，不需要电源，可多台同时作业，方便快捷，施工效率高。2针对截面宽度较小的如密肋梁可以选用金刚石薄壁钻进展别离，它使用简单灵活、施工速度快，虽受钻头直径的影响，切割面积小，但针对截面宽度小的梁效率特别高。3针对厚度薄、切割距离长且要求精度高的楼板及墙体可以选用大型长导轨金刚石圆盘锯进展别离，它受轨道的控制，切割位置十

13、分准确，精度较高，虽安装较繁琐，并受锯片直径限制切割深度不大，但在进展薄板长距离切割时优势十清楚显。4针对梁柱及截面厚度较大的墙板等大型构件选用金刚石绳锯进展别离，金刚石绳锯具有切割速度快、功率大等特点，不受混凝土形状与位置的限制，但安装较为复杂，在进展大截面的构件切割时具有优势。2无损性撤除吊运方案的设计在确定了撤除方法后，吊运方案的选择也十分重要。可以根据场地情况选择履带吊或其他起重机械作为转运工具，根据起重机械的回转半径与吊装能力来确定构件的分块大小。梁一般以一跨为一个吊运单元，个别跨度较大的梁以半跨为一个吊运单元，采用双索双圈吊篮式拴系法；柱以一层高为一个吊运单元，采用单索双股穿孔拴系

14、法；板通过计算自身受力状况确定不同面积为一个吊运单元，采用四点起吊法。3无损性撤除施工工艺流程分析原构造图纸确定撤除顺序放线确定撤除范围搭设临时支撑钻吊装孔起重机械就位切割吊运转运清理1金刚石绳锯绳索的变向是通过导向轮的组合安装来实现的，施工过程中导向轮的安装与主动驱动轮中的位置关系应巧妙的设计，以满足切割要求。绳索切割线速度不低于18m/s。金刚石绳索的质量标准应满足切割过程中最大张拉强度的要求。(2金刚石圆盘锯 切割锯片与切割深度的关系 锯片直径mm40切割深度mm0轨道安装偏差控制在3mm以内，锯片固定完成后检查调整锯片与切割面的垂直度。平行于墙体切割楼板时，距离墙边最小切割距离为30m

15、m。3金刚石薄壁钻孔位偏差：采用十字画线法确定钻孔中心，孔位偏差不超过3mm。利用连续钻孔进展切割时，钻孔采用89mm或108mm孔径施工，1m长度方向上布置钻孔数为1012个。切割直线偏差小于20mm。适用于各类钢筋混凝土构造民用建筑的局部构造拆改及有保存原有构造要求的工程施工。为满足2021年奥运会的需要，国家奥林匹克体育中心体育场对原有构造进展了撤除、改造，撤除局部主要集中在看台及看台与高架平台的连廊局部。原看台最高处44步，最低处31步，此次改造仅保存下部20步看台，其上的柱、梁、楼板及折线形看台板全部撤除。柱撤除方量约250m3，梁撤除方量1700m3，楼板撤除面积约1000m2，看

16、台板撤除面积约3600m2。通过多种切割工具的组合与合理的施工组织，无损性撤除技术的应用效果非常好。六、无粘结预应力混凝土构造撤除技术 无粘结预应力混凝土撤除是指将已张拉完、端头处理完的无粘结预应力混凝土梁、板中的无粘结预应力筋切断，然后再进展梁、板混凝土的撤除。其技术内容主要包括卸荷架搭设、确定预应力钢筋的位置、人工剔凿找出预应力钢筋、对预应力钢筋进展临时固定并放张卸锚、在指定范围进展砼切除、预应力筋重新张拉、封头。1符合?无粘结预应力混凝土构造技术规程?JGJ92。2工艺流程：搭设卸荷架探测确定预应力筋位置剔凿除预应力筋放张卸锚、混凝土切除预应力筋端部加固处理浇混凝土及附加钢筋预应力筋重新

17、张拉封头3确定预应力钢筋的位置：在支撑系统搭设完成后，要参考原有构造预应力施工图纸，并结合一些探测仪器如雷达探测仪等，确定预应力钢筋的准确位置以及预应力节点的位置，并做出标记。1预应力混凝土改造，先将需要撤除构件的每根预应力钢筋所在位置上剔凿三个洞口，其中第一洞口1与第三洞口3位置在拟撤除的构件的边缘，中间洞口2位置在拟撤除的构件中间。第一洞口1、第三洞口3剔凿完成后，第一洞口1、第三洞口3处的预应力筋用临时固定锚具固定住，在中间洞口2处采用热熔法将预应力筋切断。如图9.6-1所示。图9.6-1 预应力筋的切断示意图2根据不同情况采用不同的开洞与临时固定方法。然后可以采用气割的方法将洞口内的预

18、应力钢筋切断，将预加应力慢慢释放掉，烧断前必须在该预应力筋张拉端作可靠的防护，在洞口处预应力筋切断放张后，还需重新进展张拉，恢复开洞位置周边构造中的预应力状态，张拉力按照原有构造预应力的张拉力进展。必须注意的是由于预应力筋放张与重新张拉时，张拉端混凝土强度很难满足施工要求且预应力筋出端面处位置难以保证理想状态，因此在张拉之前必须对预应力筋端部进展加固处理，以满足混凝土局部承压的要求。3在梁中的预应力钢筋为集团束方式布置的，每梁中布有多根预应力筋在原构造混凝土中，在梁端位置，该预应力钢筋集团束都位于梁的中上端。由于预应力重新张拉需要将预应力钢筋分散开处理，所以这就需要在混凝土撤除完毕后重新浇注一

19、局部混凝土安放承压板，并配置一定数量的附加钢筋，以承当预应力钢筋局部承压的作用。此局部混凝土强度到达85%以后，就可以对预应力钢筋再次张拉，张拉控制应力按照原构造的要求进展。加上锚具尺寸与混凝土保护层厚度，第一次浇注的混凝土至少需要300mm，其余局部混凝土第二次浇注或分假设干次浇注混凝土。如图9.6-2所示。由于建筑物用途的改变而需要对已建成或正在施工的无粘结预应力构造进展改造的工程。该技术在北京华贸中心商贸广场工程中成功应用。北京华贸中心商贸广场是北京市60项重点工程之一。总建筑面186280m2，工程构造形式为框架剪力墙构造。由于使用功能的改变，对地下一层地上六层局部顶板的无粘结预应力构

20、造进展改造。七、深基坑施工监测技术 通过在工程支护围护构造上布设凸球面的钢制测钉作为位移监测点，使用全站仪定期对各点进展监测，根据变形值判定是否采取措施，消除影响，防止进一步变形发生危险。监测方法可分为基准线法与坐标法。在墙顶水平位移监测点旁布设围护构造的沉降监测点，布点要求间隔1525m布设一个监测点，利用高程监测的方法对围护构造墙顶进展沉降监测。基坑围护构造沿垂直方向水平位移的监测：用测斜仪由下至上测量预先埋设在墙体内测斜管的变形情况，以了解基坑开挖施工过程中基坑支护构造在各个深度上的水平位移情况，用以了解、推算围护体变形。临近建筑物沉降监测：利用高程监测的方法来了解临近建筑物的沉降，从而

21、了解其是否发生会引起不均匀沉降。基准点的布设：在施工现场沉降影响范围之外，布设3个基准点为该工程临近建筑物沉降监测的基准点。临近建筑物沉降监测的监测方法、使用仪器、监测精度同建筑物主体沉降监测。1变形报警值：水平位移报警值：按一级平安等级考虑，最大水平位移0.14H；按二级平安等级考虑，最大水平位移0.3H。2地面沉降量报警值：按一级平安等级考虑，最大沉降量0.1H；按二级平安等级考虑，最大沉降量0.2H。3监测报警指标一般以总变化量与变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。假设有监测工程的数据超过报警指标，应从累计变化量与日变量两方面考虑。用于深基坑钻、挖孔灌注桩、地连

22、墙、重力坝等围支护构造的变形监测。深圳中航广场工程、上海万达商业中心等。八、构造平安性监测控技术 构造平安性监测控技术是指，通过对构造平安控制参数进展一定期间内的量值及变化进展监测，并根据监测数据评估判断或预测构造平安状态，必要时采取相应控制措施以保证构造平安。监测参数一般包括定位、变形、应力应变、荷载、温度、构造动态参数等。监测系统包括传感器、数据采集传输系统、数据库、状态分析评估与预测显示软件等。构造平安监测控过程一般分为施工期间监测与使用期间监测，施工期间的监测主要以控制构造在施工期间的平安与施工质量为主，使用期间的监测主要监测构造损伤累积与灾害等突发事件引起构造的状态变化，根据监测数据

23、评估构造状态与平安性，以采取相应的控制或加固修复措施。监测技术指标主要包括传感器及数据采集传输系统的测试稳定性与精度，其稳定性指标一般以监测期间内最大漂移小于工程允许的范围，测试精度一般满足构造状态值的5以内要求。监测、测试点布置与数量满足工程监测的需要，并满足?建筑构造检测技术标准?GB/T50344等国家现行测试、测量等标准标准要求。构件及构造的平安性与质量应满足?钢构造设计标准?GB50017,?钢构造工程施工质量验收标准?GB50205，?混凝土构造设计标准?GB50010，?混凝土构造工程施工质量验收标准?GB50204等现行国家标准标准要求。大跨度钢构造，大跨度预应力混凝土构造，索

24、膜构造，复杂超标准的新型构造，施工质量控制要求高与有重要影响的构造，桥梁构造，隧道等。国家体育场钢构造、五棵松体育馆钢构造、国家大剧院钢构造、上海卢浦大桥、深圳会展中心钢构造、上海大剧院、上海东方明珠塔、2021年上海世博会建筑钢构造与索膜构造、中国航海博物馆构造等。九、开挖爆破监测技术 在爆破作业中爆破震动对根底、建筑物自身、周边环境物均会造成一定的影响，无论从工程施工的角度还是环境平安的需要，均要对爆破作业提出控制，将爆破引发的各类效应量，列为控制与监测爆破影响的重要工程。爆破监测的主要工程主要包括：爆破质点振动速度；爆破动应变；爆破孔隙动水压力；爆破水击波、动水压力及涌浪监测；爆破有害气

25、体、空气冲击涉及噪声监测。振动速度传感器、应变计、渗压计、水击波传感器、脉动压力传感器等分别与各类数据采集分析装置组成监测系统；对有害气体的分析可采用有毒气体检测仪；空气冲击涉及噪声监测可采用专用的爆破噪音测试系统或声级计。爆破监测在具体实施中应符合?爆破平安规程?GB6722；?作业场所空气中粉尘测定方法?GB5748；?水电水利工程爆破平安监测规程?DL/T5333。适用于市政工程、海港码头、铁路、公路、水利水电工程中的岩石类基坑开挖爆破中。三峡水利枢纽三期上游围堰撤除工程、小浪底水利枢纽的左右岸开挖工程、秦山核电站大型基坑开挖爆破、重庆轻轨三号线江北机场站工程、南水北调丹江口水库加高工程

26、。十、隧道变形远程自动监测系统 隧道监控量测是新奥法的三大核心之一，对评价隧道施工方法的可行性、设计参数的合理性，为了解隧道变形特性及其构造平安状态等提供准确、及时的依据，对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义。因此，它既是保障隧道建立成功的重要手段，也是隧道运营平安的重要保障。本系统是针对大量隧道变形监测需求开发一种简便、高精度的自动隧道变形监测系统。可对施工中或营运中隧道构造变形进展远程网络化自动监测，提供实时数据分析及预警功能，可为施工或营运平安提供有效保障，同时可有效降低测量人员的劳动强度，减少出入危险施工环境的次数。本系统通过激光、图像传感器接收靶构成测试部件，通过现场采集仪进展数据

27、采集，经由现场数据总线连接多个采集仪与洞口采集中心交换数据，洞口采集中心数据支持本地分析查看与通过网络发布至数据效劳器，构成网络化自动测试系统，系统应用示意图见图9.10-1、图9.10-2。图9.10-1 隧道变形监测系统应用示意图图9.10-2 隧道变形监测系统监测断面示意图隧道变形监测系统通过在隧道内或洞口固定点设置激光定位器，测试点设置接收靶，激光定位器光斑投射至接收靶面，接收装置图像传感器采集激光光斑图像，通过特定图像处理算法计算出光斑的位置坐标，测试坐标值与初始坐标值比拟，可求得测点位水平及垂直移值。测点位置同时设置激光定位器指向下一接收装置，可实现级联。测试数据通过现场总线传输至

28、洞口监测计算机，数据通过有线或无线网络可传输至WEB效劳器，实现广域的构造平安监测管理。量程：60mm100mm(可扩展)精度：总线：485总线电源：6VDC300mA，12VDC(300mA)适用于隧道施工及运营过程中构造变形的自动化监测。该系统在武广客运专线浏阳河隧道下穿机场高速公路暗挖段、贵广铁路小高寨隧道进展现场试用。十一、一机多天线GPS变形监测技术 GPS测量平差后控制点的平面位置精度为12mm,高程精度为23mm，完全满足边坡或滑坡体监测精度要求。可以在监测点上建立无人值守的GPS观测系统,通过软件控制,实现实时监测与变形分析、预报，但由于每个监测点上都需要安装GPS接收机,设备费用非常昂贵。一机多天线GPS技术可以利用一台GPS主机控制多个GPS天线，从而实现多个监测点共用1台接收机,并采用GPRS通讯，数据无线传输到控制中心，实现了系统的无人看守、自动运行，最终使得在监测的总体费用与传统方式相近的根底上，监测成果更加实时可靠。?全球定位系统GPS测量标准?CH2001；?混凝土大坝平安监测技术规程?DL5178。大型边坡、滑坡体变形监测、大坝变形监测、大桥变形监测等领域。小浪底水利枢纽大坝变形监测、小湾水电站边坡变形监测、重庆开县巨坪滑坡体变形监测、浦东新区海堤防汛墙位移监测。第 20 页