0、山言

        本章节的主要内容是关于土木工程防灾与加固改造的概述，共有三部分内容：土木工程灾害的主要类型；防灾减灾的技术手段；建筑工程的加固改造。

        从“茅屋为秋风所破歌”说起『土木工程防灾』——吴斌教授（哈尔滨工业大学）——25:59。

        强身固体、延年益寿『建筑工程加固改造』——王凤来教授（哈尔滨工业大学）——25:49。

1、土木工程灾害的主要类型

        自然、人为灾害常给土木工程带来巨大破坏，并造成重大的人员伤亡和财产损失。而主要的土木工程灾害有地震灾害、风灾害、地质灾害、火灾与爆炸。

（1）风灾

        台风——热带气旋的一种，中心风俗12/13级，33-41m/s。

        飓风——北大西洋或东太平洋。

        龙卷风——空气强烈对流运动形成的强风涡旋，可达中心100m/s。

        即使是普通的风，也有可能产生风灾。例如，竖向涡激振动，会对桥梁有较大的破坏，美国塔科马大桥1940年建成通车，但4个月后就毁坏了。

（2）地质灾害

        地震是地壳板块相互挤压下应力突然释放。而地震即为地质灾害的一种，其他地质灾害包括滑坡、泥石流、火山、地裂等等。地震还会引起其他次生灾害，例如，海啸、山体滑坡、火灾、爆炸等。

        1556年陕西关中地震，死亡82万余人；1976年唐山大地震，死亡24万余人；2008年汶川地震，死亡7万余人。

（3）火灾、爆炸

        火灾、爆炸亦是常见的土木工程灾害，一旦防范不当会造成巨大的人员及财产损失。例如，2001年的美国纽约世界贸易中心倒塌，主要是因为火灾及爆炸造成结构温度升高，以至于钢结构强度急剧降低，最终导致双塔倒塌。

2、防灾减灾的技术手段 

（1）合理设计

        ①结构形式

        合理选择结构形式是安全性、适用性与经济性的综合平衡。需要考虑材料强度、截面尺寸以及结构等。例如，在对于风灾震灾的防灾中——底层框架、上部砌体的建筑结构，由于下部过柔，极易受震害；因此可考虑改为，框架结构、框架一剪力墙结构与剪力墙结构。（结构形式——纯剪力墙结构＞框架—剪力墙结构＞框架结构；材料强度——钢＞钢筋混凝土＞砌体）。

        ②构造措施

        合理的构造是结构发挥其功能的最终保证。例如，砌体结构的梁和构造柱。尤其是在对于风灾震灾的防灾中，可以加圈梁、构造柱、扶壁柱等，以减少建筑本身的刚度变形。 

（2）隔震减振新技术

        ①基础隔震

         在上部结构和基础之间设置水平柔性装置减小地震作用向结构的传递。由于层面加速度一般高于地面加速度，因此基础隔震的可有效减少层面加速度。

        南加州大学医院采用叠层橡胶支座隔震，所遇地震，地面加速度0.49g，屋面0.21g；结果建筑完好无损，成为救灾中心。 

        洛杉矶橄榄景医院采用传统结构抗震技术，所遇地震，地面加速度0.91g，屋面2.31g；但建筑在地震中丧失使用功能。 

        ②耗能减振

        目前常用的耗能减振装置有——橡胶支座、防屈曲支撑、调谐质量阻尼器、黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器等。其中，黏滞阻尼器的工作原理是通过黏滞液体材料分子间的相对运动，把建筑结构振动的能量转化为热能，从而减小结构的振动反应。

3、土木工程结构健康监测

        健康监测系统是通过传感元件、数据采集和处理系统对结构进行状态评估和损伤诊断的现代技术手段。 

        可监测建筑的环境作用——风速、风压、温度、地震等。

        可监测建筑的结构状态——沉降、倾斜度、关键部位位移、应变、应力、加速度、腐蚀度等。

4、建筑工程的加固改造

（1）建筑损伤

        建筑在使用过程中会发生，钢筋锈蚀、化学物理作用、冻融、粉化、腐烂锈蚀等问题，会严重影响建筑的安全。而在室内安装的过程中，不当的作为带来机体的损伤。例如对承重墙凿槽埋管做夹层，会造成埋管损伤。而不良的装修做法会影响安全，例如对承重墙采用两面凿等方式时，甚至会使承重墙损失20%-30%的承载能力。因此，建筑物也需要自己的医生。

（2）建筑加固

         建筑加固在理论上可以使建筑寿命无限。因此适时有效的建筑加固可以延长建筑使用寿命。建筑加固形式有柱加固、梁板加固以及构件加固等；而通过整体性加固可使建筑工程更安全。采用适时有效的加固，应对不断提高的安全需要、功能需要，可以应对偶然出现的质量问题；并可以考虑结合整体性加固以实现建筑新需求，并可延长使用年限。

（3）建筑改造

        高超的改造技术可以提升建筑价值，修复建筑损伤，抚平建筑创伤，提升或改造使用功能，提升历史价值，使建筑更现代、更适用。

        例如建筑加层或增大抗震能力。有时想将老建筑加层，增大建筑使用面积；有时当地的抗震等级被提高，致使按照老规范设计施工的老建筑可靠性打折扣。此时可考虑将抗震加固与接层建设相结合，这样就可以同步解决历史遗留问题与未来发展问题。

        例如建筑的移位保存，有时具有历史意义的古建筑的位置与城市发展新建筑布局产生矛盾。可以考虑建筑的移位保存，从而让城市发展更灵活。主要的移位技术有滚动式、滑动式（千斤顶、滑道）。而对于90度转向，可以使一点为转点进行转动。 

        土木工程面临灾害的严重威胁，但人类完全有能力抵御灾害的侵袭，因此土木工程防灾是土木工程师的重要职责。而材料老化和损伤积累是客观存在的，因此土木工程师需要培养新的土木工程使用理念。土木工程师用新的理念使用建筑，用新的角色保护建筑，从而实现建筑的功能和对生命的保护。只有对建筑适时给予必要的“关照”和“保养”，才能让建筑更“健康”。