抗震加固方法的种类和效果

实践编抗震加固方法的种类和效果

前言

现有建筑物的抗震加固设计多按照日本建筑防灾协会的「2001年改订版既存钢筋混凝土建筑物抗震修正设计方针·同解说」实施。

该改订版指针是关注到利用计算机能全面完成需要大量计算的详细的设计比较进行了修订的。但是同时强调业务担当者在重要的地方应进行工学判断，仔细分析结果,严禁只凭计算机的输出结果下结论。

特别强调抗震加固设计时,只能利用抗震诊断软件进行中途设计比较。业务担当者应该有责任感地对计算机输出的数据进行仔细分析后，在重要的地方进行手动计算,最后进行工学上的判断。

为了能够适当地选择加固方法,正确判断加固效果,业务担当者必须充分了解各种各样的加固方法。

本稿,介绍最近经常使用的各种加固方法,同时阐述了加固设计时应需注意的事项。

现在实际上已经开发了许多针对现有钢筋混凝土建筑物的抗震加固方法并被广泛采用。而且近年在日本建筑学会的学术演讲会中也发表了特别多的相关研究论文。同时,本刊也经常对加固方法作相关介绍,并进行了信息的收集·整理·公布。

本稿对所有的加固方法进行分类,并阐述了加固效果的一般倾向。随后选了现在广泛采用的外置加固方法,柱的炭素纤维加固方法等数种有代表性的加固方法，介绍对其优缺点进行考察的结果。对于在建筑学会发表的各种加固方法，只着重介绍了常用加固方法的效果。

最近不仅是学校建筑进行抗震加固,住宅和办公建筑等进行抗震加固也很多。不仅仅是强调抗震能力的改善，还根据实际情况从经济角度出发利用现有建筑物进行改修的方法逐渐成为主流。因此外置加固施法及震动控制加固方法的实施例子越来越多。

因此,本稿以外置加固方法及有代表性的震动控制加固方法为中心，对加固方法的加固效果进行详细介绍。

抗震加固方法种类及概要

现有建筑物抗震加固基本思想如图1所示。抗震加固方法的分类及特征,如图2所示。图2是对文献3进行了内容修正而做成的。

对抗震加固方法进行了概略分类，如下记所示。

①强度增加型

②延性增加型

③强度·延性增加型

④效应控制型（减震加固,制振加固）

⑤其它（重量低减,形状指标改善等）

图1 抗震加固基本思想

各加固方法的概要如下所示。

强度增加型加固,强度·延性增加型加固

1)原有法

原有法以学校校舍为主有非常多的实施例子。加固工程大概在暑假的2 个月里能完成。如果没有长时间的假期,也有设置临时校舍的情况。主要的加固方法有,抗震墙增设和带框钢拉杆增设。

2)外置法

最近,外置法的加固工程不断增多。

希望学校校舍不仅只在暑假,而是能一边使用一边进行加固的越来越多，而且像集合住宅等建筑物也必须一边使用一边进行加固。因此开发了很多种能在使用同时进行加固的外置加固方法,并被广泛利用。

本稿后半部分介绍了下列外置法。

·内藏钢板的钢筋混凝拉杆（PITAKORAMU）法

·外置门型钢骨加固（PG）法

·外置拉杆加固（OFB）法

·摩擦控制型PCa拉杆法

·外置拉杆法

·KTB法

图2 加固方法分类和特征

延性型加固

已经开发了许多种提高脆性部件的变形性能，增大建筑物终局界限变形（Fu值）的延性增加型加固方法。本稿后半部分，介绍了使用高延性聚酯纤维的SRF 法及使用了炭素纤维的SR-CF 加固方法。

同时,作为延性加固被广泛使用的构造微缝加固方法基本思想和注意事项在后面详细讲述。

应答控制型加固

1)减震加固

意在控制效应的减震加固方法实施例子最近几年正在稳步增加。减震法，分为基础减震和中间层减震2种。在进行减震加固方法时需注意以下几点,①场地条件,②减震装置的设置位置, ③基础·地基的抗震性,④内外置及设备的减震化等。一般,减震加固的成本比普通的抗震加固方法的成本高很多,但减震加固后建筑物具有很高的抗震性能。

2)制振加固

制振加固方法,是将吸收能量构件编入加固构造中,吸收地震能量,从而控制建筑物主架构的效应,将现有建筑物的变形控制在安全水平的方法。本稿后半部分介绍了各审查委员会审定过多次的青木式制振拉杆法和力臂式制震法。

现有建筑物问题点及加固方法选择

进行抗震加固计划时要根据加固对象的特点适当的选择加固方法。在充分考虑现有建筑物问题点及终局限界变形的基础上,研究加固方法的选择。以下，对现有建筑物存在的问题点中重要的项目进行了阐述。

低强度混凝土的情况

现有建筑物的混凝土强度低于13.5N/mm2时,尽可能采用强度增加型加固。在加固方法选择时,最好采用对混凝土强度低建筑物的加固效果已被实验确认切实可行的方法。

加固设计时除了要较高地设定加固目标值，用荒川式计算的剪断耐力应该低减外, 也需要对部件的附着割裂破坏,弯曲压缩破坏等进行检查。

极脆性部件等

极脆性柱子的情况下，即使不是第2种结构要素,也需进行脆性柱子的改善。同时对于第2种结构要素的剪断柱子应尽可能地进行加固。如果对上述情况的柱子没有进行加固，必须要有明确理由。

对于柱子房梁结点处承载力低的建筑物,最好采用控制建筑物全体延性指标(F值)的加固计划。

形状指标(偏心率，基柱建筑方式等)

加固对象建筑物,偏心率·刚性率有问题时,最好采用能够改善这些的加固计划。即使满足抗震判断指标的建筑物，如果偏心率·刚性率有问题,也要研究改善方法。

对于伸缩装置间隔小的建筑物,即使抗震性能满足,也要研究改善方法。

加固对象建筑物中,有很多基柱建筑方式的建筑物。加固计划时，加固后需要保留基柱建筑方式结构的情况下，基柱即使计算上不需要加固,原则也需对其进行加固。

图3 构造微缝种类

第一期建筑物加固计划

建设时期为第Ⅰ期（１９７１年以前）的建筑物，柱箍筋间隔大体上是250-300mm,多数柱子容易发生剪切破坏。剪切柱子成为主体的壁少建筑物加固时,将剪切柱作为F=3 的回转壁考虑时,大地震作用下许多柱子都有发生剪切破坏的可能性。特别是大地震发生时还必须维持建筑物机能时就必须避免这样，在评价加固后结构抗震指标（Is值）时使用的加固杆件的延性指标（F值）最好在2.0以下。用应答分析和骨组弹塑性分析进行抗震性能评价时,发生剪断破坏的柱子必须全部加固,充分改良之后再次解析评价。

结构微缝加固

结构微缝加固多与其他的加固方法并用。

构造微缝对于在必要的范围改善加固对象建筑物的终局界限变形方面极其有效,因此被广泛采用。结构微缝使用时注意事项如下所示。

结构微缝种类如图3所示。结构微缝相关联的柱内尺寸标注方法如图4所示。

结构微缝置入方法

腰墙,纵墙,边墙等2次墙和构造框架之间设置微缝时,为了防止2次壁发生面外倾覆,现有混凝土内的钢筋至少留下端部１根不切断。