0、山言

? ? ? ? 本章節(jié)的主要內(nèi)容是關(guān)于土木工程防災(zāi)與加固改造的概述，共有三部分內(nèi)容：土木工程災(zāi)害的主要類型；防災(zāi)減災(zāi)的技術(shù)手段；建筑工程的加固改造。

? ? ? ? 從“茅屋為秋風所破歌”說起『土木工程防災(zāi)』——吳斌教授（哈爾濱工業(yè)大學）——25:59。

? ? ? ??強身固體、延年益壽『建筑工程加固改造』——王鳳來教授（哈爾濱工業(yè)大學）——25:49。

1、土木工程災(zāi)害的主要類型

? ? ? ??自然、人為災(zāi)害常給土木工程帶來巨大破壞，并造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。而主要的土木工程災(zāi)害有地震災(zāi)害、風災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、火災(zāi)與爆炸。

（1）風災(zāi)

? ? ? ? 臺風——熱帶氣旋的一種，中心風俗12/13級，33-41m/s。

? ? ? ? 颶風——北大西洋或東太平洋。

? ? ? ? 龍卷風——空氣強烈對流運動形成的強風渦旋，可達中心100m/s。

? ? ? ? 即使是普通的風，也有可能產(chǎn)生風災(zāi)。例如，豎向渦激振動，會對橋梁有較大的破壞，美國塔科馬大橋1940年建成通車，但4個月后就毀壞了。

（2）地質(zhì)災(zāi)害

? ? ? ? 地震是地殼板塊相互擠壓下應(yīng)力突然釋放。而地震即為地質(zhì)災(zāi)害的一種，其他地質(zhì)災(zāi)害包括滑坡、泥石流、火山、地裂等等。地震還會引起其他次生災(zāi)害，例如，海嘯、山體滑坡、火災(zāi)、爆炸等。

? ? ? ? 1556年陜西關(guān)中地震，死亡82萬余人；1976年唐山大地震，死亡24萬余人；2008年汶川地震，死亡7萬余人。

（3）火災(zāi)、爆炸

?? ? ? ?火災(zāi)、爆炸亦是常見的土木工程災(zāi)害，一旦防范不當會造成巨大的人員及財產(chǎn)損失。例如，2001年的美國紐約世界貿(mào)易中心倒塌，主要是因為火災(zāi)及爆炸造成結(jié)構(gòu)溫度升高，以至于鋼結(jié)構(gòu)強度急劇降低，最終導致雙塔倒塌。

2、防災(zāi)減災(zāi)的技術(shù)手段?

（1）合理設(shè)計

? ? ? ? ①結(jié)構(gòu)形式

? ? ? ? 合理選擇結(jié)構(gòu)形式是安全性、適用性與經(jīng)濟性的綜合平衡。需要考慮材料強度、截面尺寸以及結(jié)構(gòu)等。例如，在對于風災(zāi)震災(zāi)的防災(zāi)中——底層框架、上部砌體的建筑結(jié)構(gòu)，由于下部過柔，極易受震害；因此可考慮改為，框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)。（結(jié)構(gòu)形式——純剪力墻結(jié)構(gòu)＞框架—剪力墻結(jié)構(gòu)＞框架結(jié)構(gòu)；材料強度——鋼＞鋼筋混凝土＞砌體）。

? ? ? ? ②構(gòu)造措施

? ? ? ? 合理的構(gòu)造是結(jié)構(gòu)發(fā)揮其功能的最終保證。例如，砌體結(jié)構(gòu)的梁和構(gòu)造柱。尤其是在對于風災(zāi)震災(zāi)的防災(zāi)中，可以加圈梁、構(gòu)造柱、扶壁柱等，以減少建筑本身的剛度變形。?

（2）隔震減振新技術(shù)

? ? ? ? ①基礎(chǔ)隔震

? ? ? ? ?在上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間設(shè)置水平柔性裝置減小地震作用向結(jié)構(gòu)的傳遞。由于層面加速度一般高于地面加速度，因此基礎(chǔ)隔震的可有效減少層面加速度。

? ? ? ? 南加州大學醫(yī)院采用疊層橡膠支座隔震，所遇地震，地面加速度0.49g，屋面0.21g；結(jié)果建筑完好無損，成為救災(zāi)中心。?

? ? ? ? 洛杉磯橄欖景醫(yī)院采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，所遇地震，地面加速度0.91g，屋面2.31g；但建筑在地震中喪失使用功能。?

? ? ? ? ②耗能減振

? ? ? ? 目前常用的耗能減振裝置有——橡膠支座、防屈曲支撐、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、黏滯阻尼器、黏彈性阻尼器等。其中，黏滯阻尼器的工作原理是通過黏滯液體材料分子間的相對運動，把建筑結(jié)構(gòu)振動的能量轉(zhuǎn)化為熱能，從而減小結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)。

3、土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

? ? ? ? 健康監(jiān)測系統(tǒng)是通過傳感元件、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進行狀態(tài)評估和損傷診斷的現(xiàn)代技術(shù)手段。?

? ? ? ? 可監(jiān)測建筑的環(huán)境作用——風速、風壓、溫度、地震等。

? ? ? ? 可監(jiān)測建筑的結(jié)構(gòu)狀態(tài)——沉降、傾斜度、關(guān)鍵部位位移、應(yīng)變、應(yīng)力、加速度、腐蝕度等。

4、建筑工程的加固改造

（1）建筑損傷

? ? ? ? 建筑在使用過程中會發(fā)生，鋼筋銹蝕、化學物理作用、凍融、粉化、腐爛銹蝕等問題，會嚴重影響建筑的安全。而在室內(nèi)安裝的過程中，不當?shù)淖鳛閹頇C體的損傷。例如對承重墻鑿槽埋管做夾層，會造成埋管損傷。而不良的裝修做法會影響安全，例如對承重墻采用兩面鑿等方式時，甚至會使承重墻損失20%-30%的承載能力。因此，建筑物也需要自己的醫(yī)生。

（2）建筑加固

? ? ? ? ?建筑加固在理論上可以使建筑壽命無限。因此適時有效的建筑加固可以延長建筑使用壽命。建筑加固形式有柱加固、梁板加固以及構(gòu)件加固等；而通過整體性加固可使建筑工程更安全。采用適時有效的加固，應(yīng)對不斷提高的安全需要、功能需要，可以應(yīng)對偶然出現(xiàn)的質(zhì)量問題；并可以考慮結(jié)合整體性加固以實現(xiàn)建筑新需求，并可延長使用年限。

（3）建筑改造

? ? ? ? 高超的改造技術(shù)可以提升建筑價值，修復建筑損傷，撫平建筑創(chuàng)傷，提升或改造使用功能，提升歷史價值，使建筑更現(xiàn)代、更適用。

? ? ? ? 例如建筑加層或增大抗震能力。有時想將老建筑加層，增大建筑使用面積；有時當?shù)氐目拐鸬燃壉惶岣?，致使按照老?guī)范設(shè)計施工的老建筑可靠性打折扣。此時可考慮將抗震加固與接層建設(shè)相結(jié)合，這樣就可以同步解決歷史遺留問題與未來發(fā)展問題。

? ? ? ? 例如建筑的移位保存，有時具有歷史意義的古建筑的位置與城市發(fā)展新建筑布局產(chǎn)生矛盾?？梢钥紤]建筑的移位保存，從而讓城市發(fā)展更靈活。主要的移位技術(shù)有滾動式、滑動式（千斤頂、滑道）。而對于90度轉(zhuǎn)向，可以使一點為轉(zhuǎn)點進行轉(zhuǎn)動。?

? ? ? ? 土木工程面臨災(zāi)害的嚴重威脅，但人類完全有能力抵御災(zāi)害的侵襲，因此土木工程防災(zāi)是土木工程師的重要職責。而材料老化和損傷積累是客觀存在的，因此土木工程師需要培養(yǎng)新的土木工程使用理念。土木工程師用新的理念使用建筑，用新的角色保護建筑，從而實現(xiàn)建筑的功能和對生命的保護。只有對建筑適時給予必要的“關(guān)照”和“保養(yǎng)”，才能讓建筑更“健康”。