多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震鑒定及加固措施研究
林星
摘要：本文從多層砌體房屋的震害分析入手，就目前常用的多層砌體房屋的加固方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，提出了各種方法的特點(diǎn)及適用范圍，有一定借鑒價(jià)值。
關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；震害；抗震鑒定；抗震加固
所謂砌體結(jié)構(gòu)，是指各種塊材(磚、石、砌塊)通過(guò)膠凝材料砌筑而成的結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)因選材方便、施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低等特點(diǎn)，在住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、商店等建筑中得到廣泛應(yīng)用。砌體結(jié)構(gòu)使用的材料決定了其脆性性質(zhì)，因而抗震性能較差，一旦遭受地震，可能造成較為嚴(yán)重的后果。而多次地震中的統(tǒng)計(jì)數(shù)字及實(shí)例表明，抗震鑒定加固是減輕災(zāi)害的有效措施，基于此，本文就多層砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震鑒定及加固措施進(jìn)行探討。
1多層砌體房屋的震害分析
在地震中，砌體結(jié)構(gòu)的房屋破壞率相當(dāng)高。1976年唐山大地震，據(jù)對(duì)烈度為10度及11度區(qū)的123幢2～8層的磚石結(jié)構(gòu)房屋的調(diào)查顯示，倒塌率為63.2%，嚴(yán)重破壞的為23.6%，尚可修復(fù)使用的為4.2%．實(shí)際破壞率高達(dá)9l%。根據(jù)歷次地震的宏觀(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，砌體結(jié)構(gòu)房屋的震害特征主要表現(xiàn)如下：
1.1 房屋倒塌。當(dāng)房屋墻體特別是底層墻體整體抗震強(qiáng)度不足時(shí)，易造成房屋整體倒塌；當(dāng)個(gè)別部位構(gòu)件間連接強(qiáng)度不足時(shí)，易發(fā)生局部倒塌。
1.2墻體開(kāi)裂、破壞。形式主要為斜裂縫、水平裂縫、交叉裂縫及豎向裂縫。當(dāng)墻體平面外受彎時(shí)，易出現(xiàn)水平裂縫，當(dāng)縱橫墻交接處連接不好時(shí)，易出現(xiàn)豎向裂縫。
1.3 墻角破壞。墻角為縱橫墻的交匯點(diǎn)，地震作用下其應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜因而破壞形式多種多樣，有受壓豎向裂縫、受剪斜裂縫、塊材被壓碎或墻角脫落。
1.4 縱橫墻連接破壞。一般是因?yàn)槭┕r(shí)縱橫墻沒(méi)有很好的咬槎、連接槎，又由于地震時(shí)兩個(gè)方向的地震作用，使連接處受力復(fù)雜，應(yīng)力集中，此破壞可能導(dǎo)致整片縱墻外閃甚至倒塌。
1.5 樓梯間破壞。主要是墻體破壞，而樓梯本身很少破壞。
1.6 樓蓋與屋蓋破壞。主要是因樓板支撐長(zhǎng)度不足，引起局部倒塌，或是其下部的支撐墻體破壞倒塌，引起樓、屋蓋倒塌。
1.7 附屬構(gòu)件的破壞。主要是由于這些構(gòu)件與建筑物本身連接較差等原因，在地震時(shí)造成大量破壞。如：突出屋面的煙囪、女兒墻的倒塌，隔墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、室內(nèi)外裝飾等開(kāi)裂、倒塌。
2對(duì)現(xiàn)有多層砌體房屋進(jìn)行抗震鑒定加固的意義
通過(guò)典型房屋分析和大量的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)有砌體結(jié)構(gòu)房屋存在大量的問(wèn)題，是結(jié)構(gòu)抗震的隱患。主要有：1）房屋超高、超層。房屋越高，層數(shù)越多，地震中嚴(yán)重破壞和倒塌的比例越大，采取防倒塌的抗震措施也越困難。2）缺構(gòu)造柱、圈梁或構(gòu)造柱、圈梁配筋不夠，形同虛設(shè)。3）房屋頂層為大空間，磚墻數(shù)量突然減少，而結(jié)構(gòu)上又未采取有效措施，成剛度突變，發(fā)生地震時(shí)易破壞。我國(guó)是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，截至1974年才正式頒布了第一本《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，而在此前建設(shè)的大量房屋都未經(jīng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)，抗震能力存在著不同程度的問(wèn)題。據(jù)調(diào)查，在我國(guó)的十二個(gè)抗震防災(zāi)重點(diǎn)地區(qū)和城市中共有16.9億平方米建筑，其中6.4億平方米需要加固。此外，當(dāng)前很多建筑因建筑功能發(fā)生了轉(zhuǎn)變，也需進(jìn)行改造加固，以更好的滿(mǎn)足建筑使用要求，減少房屋的空置與浪費(fèi)。
3多層砌體房屋的抗震加固技術(shù)
3.1 房屋承載力不滿(mǎn)足要求時(shí)，措施如下：1）拆砌或增設(shè)抗震墻：對(duì)強(qiáng)度過(guò)低的原墻體可拆除重砌。材料可采用磚、砌塊及現(xiàn)澆鋼筋混凝土。2）面層或板加固：在墻體的一側(cè)或兩側(cè)采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層、水泥砂漿面層或現(xiàn)澆鋼筋混凝土板加固。該法可提高墻體的承載力及增加樓板的支承長(zhǎng)度。3）修補(bǔ)和灌漿：對(duì)已開(kāi)裂的墻體可采用壓力灌漿修補(bǔ)，對(duì)砌筑砂漿飽滿(mǎn)程度差或砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)偏低的墻體，可用滿(mǎn)墻灌漿加固。修補(bǔ)可恢復(fù)到未開(kāi)裂時(shí)的承載力，壓力灌漿可按比原砂漿強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)估計(jì)其承載力。
3.2當(dāng)房屋的整體性不能滿(mǎn)足要求時(shí)，措施如下：1）當(dāng)墻體布置在平面內(nèi)不閉合時(shí)，可增設(shè)墻段形成閉合，在開(kāi)口處增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框；2）當(dāng)縱橫墻連接較差時(shí)，可采用長(zhǎng)錨桿、鋼拉桿、外加圈梁、外加柱或等加固；3）樓、屋蓋構(gòu)件支撐長(zhǎng)度不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可增設(shè)托梁或采取增強(qiáng)梁、屋蓋整體性等措施；更換腐蝕變質(zhì)的構(gòu)件；對(duì)無(wú)下弦的人字屋架應(yīng)增設(shè)下弦拉桿。
3.3 當(dāng)圈梁設(shè)置不符合鑒定要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)圈梁。外墻圈梁宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，內(nèi)墻圈梁可用鋼拉桿或在進(jìn)深梁端加錨桿代替。
3.4對(duì)房屋中易倒塌部位，措施如下：1）承重窗間墻寬度過(guò)小或抗震能力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可增設(shè)鋼筋混凝土窗框或采用板墻、面層等加固；2）隔墻無(wú)拉結(jié)或拉結(jié)不牢，可采用鑲邊、埋設(shè)鐵夾套、錨筋或鋼拉桿加固；3）支撐大梁等的墻段抗震能力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可增設(shè)砌體柱、鋼筋混凝土柱或采用面層、板墻加固；4）出屋面的電梯間、樓梯間及水箱間不符合鑒定要求時(shí)，可采用面層或外加柱加固，其上部應(yīng)與屋蓋構(gòu)件有可靠連接，下部應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的加固措施相連；5）出屋面的煙囪、無(wú)拉結(jié)女兒墻超過(guò)規(guī)定的高度時(shí)，宜拆矮或采用型鋼、鋼拉桿加固；6）懸挑構(gòu)件的錨固長(zhǎng)度不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可加拉桿或采取減少懸挑長(zhǎng)度的措施；7）當(dāng)具有明顯扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的多層砌體房屋抗震能力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可優(yōu)先在薄弱部位增砌磚墻或現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻，或在原墻加面層；亦可采取分割單元，減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
3.5外加柱加固：在墻體的交接處采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱加固，柱與圈梁、拉桿連成整體，或與現(xiàn)澆混凝土樓板、屋蓋可靠連接。
3.6包角或鑲邊加固：在柱、墻角或門(mén)窗洞邊用型鋼或鋼筋混凝土包角或鑲邊；柱、墻垛還可用現(xiàn)澆鋼筋混凝土套加固。
3.7支撐或支架加固：對(duì)剛度差的房屋，可增設(shè)型鋼或鋼筋混凝土的支撐或支架加固。
3.8碳纖維加固法。碳纖維材料的抗拉強(qiáng)度高于普通鋼筋的10倍、彈性模量是鋼筋的數(shù)倍，因此可利用高性能結(jié)構(gòu)膠將碳纖維織物（布）粘貼于構(gòu)件表面，從而達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)及改善抗震性能的目的。
3.9能減震法。該法是消能減震技術(shù)在抗震加固領(lǐng)域中的應(yīng)用，通過(guò)在結(jié)構(gòu)中放置一定數(shù)量的消能設(shè)備，當(dāng)結(jié)構(gòu)遭遇設(shè)防烈度地震作用時(shí)，通過(guò)增加體系的阻尼系數(shù)以減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。
3.10隔震加固法。該法是隔震技術(shù)在抗震加固領(lǐng)域中的應(yīng)用，通過(guò)隔震層的設(shè)置將地震變形集中到隔震層上，從而起到減小原結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。目前已研究出的隔震法有：橡膠墊隔震；滑移隔震；滾珠或滾軸隔震；擺動(dòng)隔震；懸吊隔震；彈簧隔震等。
3.11 其他。預(yù)應(yīng)力加固法：是卸荷、加固和改變結(jié)構(gòu)受力三者合一的加固方法；增設(shè)拉結(jié)法：在結(jié)構(gòu)的周邊、縱向、橫向、豎向增設(shè)相應(yīng)的拉結(jié)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體特性，防止地震作用下的倒塌。

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