肖洪濤,朱永菊（.黃淮學(xué)院 河南 駐馬店 463000； . 薄山水庫管理局 河南 駐馬店 46300）

建筑結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造一體化技術(shù)研究

肖洪濤1,朱永菊2
（1.黃淮學(xué)院 河南 駐馬店 463000； 2. 薄山水庫管理局 河南 駐馬店 463200）

抗震加固與節(jié)能改造的一體化建設(shè)，極大的縮減了建筑行業(yè)在結(jié)構(gòu)建筑過程中材料與能源的消耗，有效的增強(qiáng)了建筑物的使用周期與安全性能。本文闡述了目前我國建筑結(jié)構(gòu)建筑抗震和能源損耗的基本情況，分析了對建筑結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造一體化的迫切性與必要性，同時(shí)提出了建筑結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能一體化改造的相關(guān)方案。

建筑結(jié)構(gòu)；抗震加固；節(jié)能改造

近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，伴隨著生活水平的不斷提高也讓人們對于建筑物的安全性與可靠性有了更多的考量，人們關(guān)注的焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向如何在建筑行業(yè)降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。2008年突如其來的汶川大地震，讓人們以生命為代價(jià)深刻認(rèn)識到了當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)是無法滿足現(xiàn)行的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的，人們開始著手探索研究如何通過有效的方法與途徑對現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固。建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的目的，是為了使既有建筑物在遭受與既定的抗震設(shè)防烈度相同等級的地震影響時(shí)，保證其結(jié)構(gòu)的破壞程度是在可控范圍之內(nèi)，并且建筑物在修復(fù)過后能夠像往常一樣正常使用而不至遭受更為嚴(yán)重的損失，這就對如何選擇科學(xué)、合理的補(bǔ)強(qiáng)與加固措施提出了更高的要求。另外，由于自然資源可開采的有限性的特點(diǎn)，人們在開采資源的過程中也逐漸意識到了加強(qiáng)環(huán)保、注重節(jié)能的重要性，這就相對將既有建筑結(jié)構(gòu)在節(jié)能環(huán)保上的發(fā)展空間加以擴(kuò)大。重要的是，提高建筑物的安全性與可靠性、降低建筑物能源耗損，需要通過對建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施抗震加固和節(jié)能一體化的改造來更好的推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)。

1　我國目前建筑結(jié)構(gòu)抗震和房屋能源損耗的基本情況

1.1建筑結(jié)構(gòu)抗震加固現(xiàn)狀

直接加固和間接加固是實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的兩種有效方式。在設(shè)計(jì)加固方案時(shí)，要本著一切從實(shí)際出發(fā)的科學(xué)觀念，切實(shí)根據(jù)建筑物的具體架構(gòu)選擇最實(shí)用、最合理的加固方法。（1）加強(qiáng)地基基礎(chǔ)。建筑物抗震加固是否行之有效，關(guān)鍵在于地基基礎(chǔ)的抗震加固，具體操作應(yīng)根據(jù)地基的負(fù)載限度對應(yīng)實(shí)施，并綜合考慮外部的一些不可抗因素。在對上部結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行加強(qiáng)的同時(shí)，也要對地基進(jìn)行有效的加固處理，在原有基礎(chǔ)上對地基底面積進(jìn)行擴(kuò)充。（2）穩(wěn)固建筑上部結(jié)構(gòu)。面對不同的建筑上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)區(qū)別對待，根據(jù)相應(yīng)建筑物情況的差異選擇最合適的加固措施。如果發(fā)現(xiàn)建筑物墻體出現(xiàn)明顯的裂痕，首先應(yīng)進(jìn)行裂縫灌漿，然后選用面層或板墻進(jìn)行有效加固，或者直接將原墻拆除后重新施工。而對于女兒墻、填充墻亦或是局部薄弱的墻體，可以選擇直接拆除以避免多次施工所帶來的能源損耗，當(dāng)然也可采用平面切割技術(shù)進(jìn)行加固。

1.2不可忽視的房屋能耗

伴隨著科技的日新月異，節(jié)能技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用日趨多元化、多樣化，人們的可持續(xù)發(fā)展意識也逐漸增強(qiáng)，有力的的促進(jìn)了我國建筑行業(yè)在降低能源耗損與保護(hù)環(huán)境方面的發(fā)展與進(jìn)步，但就總體上來講，我國的建筑行業(yè)在科學(xué)技術(shù)上尤其是節(jié)能環(huán)保這一塊，同國外諸多先進(jìn)國家相比仍處于一個(gè)較低的水平。特別是在如何對門窗、屋面進(jìn)行有效的保溫隔熱上，絕大部分既有的建筑結(jié)構(gòu)都是不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的，這就導(dǎo)致了大量的熱能由建筑物向外擴(kuò)散出去，極大的增加了建筑物能耗的速度。另一方面，供暖設(shè)施相對落后，無法達(dá)到根據(jù)用戶需求對室溫進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求，也在一定程度上造成了不必要的能源損耗。

2　建筑物結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造一體化的迫切性與必要性

2.1迫切性

2008年5月12日，是一個(gè)值得所有人悼念與深思的日子，這一天四川省汶川發(fā)生里氏8.0級特大地震，八萬多人民的生命被無情的奪走，造成的財(cái)產(chǎn)損失以及對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的破壞程度，已經(jīng)不能簡單的用幾個(gè)干癟的統(tǒng)計(jì)數(shù)字來形容。撇開地震造成的次生災(zāi)害，房屋建筑尤其是一些陳舊的砌體結(jié)構(gòu)房屋的坍塌所帶來的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失也值得引人深思。細(xì)觀這些房屋建筑，多屬于年久失修、結(jié)構(gòu)老化連帶著墻體表面裂痕不斷、亦或是防震烈度相對較低等等。反觀少許在震后依然傲然豎立在廢墟中的房屋，不僅沒有因?yàn)閺?qiáng)烈的地震而坍塌，甚至在使用性能上也沒有受到絲毫的影響。

究其根源，主要是我國建筑結(jié)構(gòu)在建造之初并沒有經(jīng)過科學(xué)、合理的抗震設(shè)計(jì)，亦或是設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)，使得這些建筑物抗震的強(qiáng)度完全不符合現(xiàn)行抗震鑒定的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。假如類似于汶川地震的悲劇再次重演，所造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失和人員財(cái)產(chǎn)傷亡是將是無法估量的。所以，為了給人民群眾創(chuàng)造一個(gè)安全、穩(wěn)定、可靠的生產(chǎn)生活環(huán)境，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有利環(huán)境，對建筑結(jié)構(gòu)抗震加固就顯得格外的迫切。

2.2必要性

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一系列相關(guān)的政策法規(guī)相繼出臺，建筑物無條件的肩負(fù)起了防災(zāi)減災(zāi)和節(jié)能環(huán)保的雙重歷史使命，使得如何進(jìn)行有效的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能一體化改造成為了國家和人民所必須完成的一項(xiàng)任務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造一體化技術(shù)，是在新的歷史條件下既有建筑防震烈度較差、能源損耗嚴(yán)重所帶來的迫切要求。為了建筑抗震加固與節(jié)能一體化改造的順利實(shí)現(xiàn)，我們需要將建筑的抗震加固與節(jié)能改造相結(jié)合，以基礎(chǔ)為出發(fā)點(diǎn)，從整體做起的同時(shí)兼顧局部，將設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收直至管理形成系統(tǒng)化、科學(xué)化的管理章程。

3　如何對建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施抗震加固

3.1層層設(shè)置構(gòu)造柱與圈梁

根據(jù)長時(shí)間的建筑工程的實(shí)踐，結(jié)合科學(xué)、系統(tǒng)的理論研究與探討表明，在同等條件下，抗震能力的大小，與建筑結(jié)構(gòu)墻體、圈梁以及構(gòu)造柱的多少呈現(xiàn)正比例關(guān)系。所以，為了讓建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度得到提升，增強(qiáng)抵御外來風(fēng)險(xiǎn)特別是強(qiáng)烈地震等破壞程度較大的自然災(zāi)害，在建筑物結(jié)構(gòu)建造過程中，必須在承重橫墻和內(nèi)外縱墻的交界地段設(shè)置構(gòu)造柱，且需特別注意各個(gè)構(gòu)造柱柱沿之間一定要在垂直方向上保持對正貫通，防止錯(cuò)位現(xiàn)象的出現(xiàn)[1]。圈梁在設(shè)置上要與建筑物磚墻相結(jié)合，并根據(jù)構(gòu)造柱的具體設(shè)置與之形成一個(gè)整體性的柔性框架，從而有效的提高墻體結(jié)構(gòu)抵御豎向地震風(fēng)險(xiǎn)的能力。另一方面，為了切實(shí)增強(qiáng)建筑物的抗震強(qiáng)度，在對圈梁與構(gòu)造柱的布置上一定要選擇較為合理的布局方式。

3.2充分利用組合墻結(jié)構(gòu)體系，全方位強(qiáng)化

目前，我國的建筑物墻體結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土亦或是磚墻的單一式結(jié)構(gòu)體系，而組合墻結(jié)構(gòu)體系則很少在建筑實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用，其抗震性能的缺陷與不足自然難以避免。鋼筋混凝土—磚組合墻結(jié)構(gòu)體系，是通過全方位的強(qiáng)化手段，將鋼筋混凝土、柱、砌體構(gòu)造成為一個(gè)密不可分的整體，從而對整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)形成強(qiáng)大的約束力。此種綜合式的墻體結(jié)構(gòu)形式，是一種以砌體磚塊為墻體主要材料，以鋼筋混凝土和約束梁為骨架鑲?cè)雺w中的墻體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的構(gòu)造柱磚混結(jié)構(gòu)不同的是，在構(gòu)造柱磚混建筑里，圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置是不需要承載任何重量的，它們存在的意義就是有效的約束砌體[2]。而在鋼筋混凝土—磚組合墻結(jié)構(gòu)中，圈梁和構(gòu)造柱同時(shí)肩負(fù)著約束砌體和承載重力的責(zé)任，其存在的作用與意義自然不可小覷。值得一提的是，組合墻結(jié)構(gòu)體系，除了房屋豎向承受和水平負(fù)載的能力得到了明顯的增強(qiáng)外，既有建筑物的側(cè)向變形能力也因圈梁和豎直方向鋼筋的絕對約束而有所提升。

4　降低現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)能耗的具體方法

4.1外墻保溫積水

如何有效的提升建筑物保溫隔熱效果，是降低現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)能耗的主要途徑，可充分利用外墻外保溫技術(shù)和外墻內(nèi)保溫技術(shù)兩種方法。外墻內(nèi)保溫技術(shù)需要將可行的保溫材料在建筑物外墻內(nèi)側(cè)進(jìn)行涂抹、覆蓋，并通過粘接劑將保溫層牢牢固定在墻面上以防止因時(shí)間過長而脫落，最后對保溫層用保護(hù)材料和裝飾面層進(jìn)行完全、有效的覆蓋與保護(hù)。在保溫積水上，由于外墻內(nèi)保溫技術(shù)對于天氣、施工等諸方面的要求相對較低，其應(yīng)用也得了人們的大力推崇。

4.2房屋隔熱保溫

在傳統(tǒng)屋面的基礎(chǔ)上，顛倒隔熱層與防水層的鋪排順序，讓保溫隔熱層始終保持在防水層的上方[3]。對于屋面的節(jié)能改造，一般情況下對于聚苯板、巖棉板、玻璃棉板等質(zhì)量相對較輕的綠色、環(huán)保隔熱材料的使用頻次較多，隔熱效果也較顯著。與此同時(shí)，將保溫材料按照一定的次序鋪排在屋頂?shù)牡蹴斏?，其鋪設(shè)厚度以熱工計(jì)算所得的科學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù)，不可肆意而為。

4.3改造供熱系統(tǒng)

供暖系統(tǒng)的節(jié)能改造，主體是室外熱交換站與管網(wǎng)鍋爐房兩個(gè)部分。為了系統(tǒng)改造后保證整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)水力的運(yùn)行，改造后的系統(tǒng)需經(jīng)過科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃τ?jì)算獲取準(zhǔn)確的室內(nèi)系統(tǒng)總阻力值后方可投入使用。同時(shí)，在對室內(nèi)采暖實(shí)施供熱計(jì)量改造以后，重新計(jì)算室外管網(wǎng)系統(tǒng)的平衡性能并根據(jù)具體的水壓圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與研究也是其中的關(guān)鍵步驟。

5　結(jié)束語

總體而言，現(xiàn)階段我國既有建筑結(jié)構(gòu)在抗震效果、能源消耗等方面仍存在著諸多的缺陷與不足，對我國建筑物的安全性、節(jié)能性造成了較為嚴(yán)重的威脅。這一現(xiàn)象的緩解與解決不僅需要迅速拿出一個(gè)合理、可行的加固措施與節(jié)能方案，更需要對既有的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的抗震加固和節(jié)能一體化建設(shè)，以此增強(qiáng)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，降低建筑物在能源上的損耗，從而加快實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展，為我國實(shí)現(xiàn)由發(fā)展中國家逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)達(dá)國家，屹立于世界民族之林奠定堅(jiān)實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。

[1]盧振宇.既有砌體結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造一體化分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014(20).

[2]張建良，勞亞軍.試論砌體結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011(06).

[3]張輝敏.基于?；⒅楸Ｅ炷良扔衅鲶w結(jié)構(gòu)抗震加固與節(jié)能改造一體化分析[J].太原理工大學(xué)，2012(05).

肖洪濤(1974-),碩士,結(jié)構(gòu)工程專業(yè),高級工程師,二級注冊建筑師，二級注冊結(jié)構(gòu)師。