浅析砌体房屋抗震加固设计

摘要: 结构缺陷的存在和难避免性致使结构承载力低，严重影响房屋使用安全，若要继续使用，需对原结构进行全面检测和抗震鉴定，按照新规范进行抗震验算并加固。本文讨论了多层砌体房屋抗震加固的原则, 对目前常用的多层砌体房屋的加固方法进行了简要的论述, 提出了各种方法的特点和适用范围以及需要注意的问题, 并指出了将来可能的发展方向。

关键词:缺陷 抗震加固; 多层砌体; 方法

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

0建筑结构面临的新挑战

地震是一种严重的自然灾害, 可能给人类带来重大损失。我国是一个多地震的国家, 地震活动的分布范围十分广泛, 绝大多数省份都曾发生过6级以上的地震。在20世纪, 震级大于等于8的强震达9次之多, 其中发生于人口稠密地区者, 损失更是惨重, 如唐山大地震死亡24万余人。为此, 对于地震区新建房屋必须搞好抗震设计, 对于未考虑抗震设防的已有房屋则应进行抗震鉴定, 并采取有效的防震加固措施。砌体结构, 通常是指由粘土砖、混凝土砌块等砌成的结构, 由于砌体的抗拉、抗剪强度均较低, 因而砌体房屋的抗震性能相对较差,在国内外历次强烈地震中, 砌体结构的破坏率相当高。1923年的日本关东大地震, 东京约有7000幢砖石房屋,大部分遭到严重破坏, 仅有1 000余座平房可修复使用。1948年苏联阿什哈巴地震, 砖石房屋的破坏率达70%~ 80%。1976年我国唐山大地震, 在1 000余幢多层砖混结构房屋中, 倒塌率为70% ~ 90%; 1991年的新疆柯坪地震、1993年的云南普洱地震, 多层砖混结构房屋的破坏率达到75%。砌体结构又是我国居住、办公、学校等建筑中普遍使用的一种结构形式, 但材料脆弱、延性较差, 因此是抗震加固的主要对象。抗震加固可以极大地减小建筑物的破坏, 从而减少人员伤亡和财产损失。1976年的唐山大地震中, 天津发电设备厂在震前对64项主要建筑物和设备进行了加固。在地震时, 加固的建筑物基本没有出现严重破坏现象, 没有一个车间倒塌, 设备也完好无损。震后仅用了一天的时间就恢复了生产。而与此相邻的天津重型机械厂, 由于震前没有采取加固措施, 地震中破坏严重, 停产半年。1996年丽江地震中, 丽江地区的大礼堂因经费不足, 只加固了礼堂的中间部位和观众厅, 两边的舞台和前厅没有加固, 结果这次地震造成舞台部分和前厅倒塌。说明在同一建筑上, 加固部位和没有加固部位在地震中的表现也是不同的。在国外的地震中如日本、美国、墨西哥、土耳其等国家的地震中情况都是类似, 说明了未进行抗震设防并未进行抗震加固的建筑物的地震破坏比进行抗震设防或采取加固措施的建筑物的破坏严重得多。

1 多层砌体房屋的抗震加固原则

多层砌体房屋的抗震加固实质是通过改善结构的构件、结构受力的途径, 以提高结构的抗震能力, 从而减少结构的地震破坏。其抗震加固原则如下:

(1)多层砌体房屋的抗震加固, 要以结构的抗震鉴定结果为基础。抗震鉴定是通过检查现有建筑的设计、施工质量和现状, 按规定的设防要求, 对结构在地震作用下的安全性进行评估。根据抗震鉴定的结果有针对性地进行加固。可选择整体加固、区段加固和构件加固。

(2)在确定加固方案时, 要对结构的现状进行深入的调查, 特别应查明结构是否存在局部损伤, 对已有的损伤应进行专门的研究, 在抗震加固时加以考虑。

(3)在确定抗震加固方案时, 如果是抗震鉴定不合格, 要重点考虑结构总体功能的恢复, 而不要求每个构件都恢复功能; 如果是静载下出现的破坏, 以各种承重墙(柱)等的加固为主。

(4)在承载力和变形能力的协调中, 首先以承载力为主, 侧重于利用承载力的提高来弥补变形的不足;但抗震鉴定结果仅为整体性不足时, 仍以改善整体性的加固方案为主。

(5)加固后的楼层综合抗震能力不应超过规定值的30% , 且不宜超过下一楼层综合抗震能力的20%,超过时, 应同时增强下一层的综合抗震能力。

(6)同一楼层内, 非承重墙体和自承重墙体加固后的综合抗震能力不宜超过未加固的承重墙体的综合抗震能力, 否则应加固承重墙体。

(7)加固方案的选择要避免发生内力重分布形成新的薄弱部位或导致薄弱部位转移, 如果发生转移, 应对新的薄弱部位进行处理。

(8)增设砖墙等改变砖房受力体系和传力途径时, 应对结构计算简图作相应改变使受力体系和传力途径符合实际, 并力求减少原房屋的地震作用。

(9)抗震加固是以结构的安全性为重点, 也应考虑到结构适用和美观, 达到科学合理以及安全美观的有机统一。

(10)应选用经济的加固方法, 且便于施工, 尽量减小对生产和生活的影响。

2砌体房屋的抗震加固技术分析

目前在抗震加固中采用的具体方法有:

(1)房屋承载力不满足要求时, 可选用下列加固方法。

拆砌或增设抗震墙: 对强度过低的原墙体可拆除重砌。材料可以采用砖或砌块, 也可以采用现浇钢筋混凝土。该方法改变受力分配、传力途径, 甚至改变抗震分析简图, 总体上提高房屋抗震能力, 减少薄弱环节。

修补和灌浆: 对已经开裂的墙体, 可采用压力灌浆修补, 对砌筑砂浆饱满程度差或砌筑砂浆强度等级偏低的墙体, 可用满墙灌浆加固。该方法可以提高已开裂墙体的承载力。修补可恢复到未开裂时的承载力, 压力灌浆可按比原砂浆强度等级提高一级估计其承载力。

面层或板加固: 在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土板加固。该方法主要提高墙体的承载力, 也可以增加楼板的支承长度。

(2)当房屋的整体性不能满足要求时, 可选择下述加固方法。当墙体布置在平面内不闭合时, 可增设墙段形成闭合, 在开口处增设现浇钢筋混凝土框;当纵横墙连接较差时, 可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱或外加圈梁等加固;楼、屋盖构件支撑长度不能满足要求时, 可增设托梁或采取增强梁、屋盖整体性等措施; 对腐蚀变质的构

件应更换; 对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。

(3)当圈梁设置不符合鉴定要求时, 应增设圈梁。外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土, 内墙圈梁可用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替。

(4)对房屋中易倒塌部位, 可采用下述方法加固。

承重窗间墙宽度过小或抗震能力不能满足要求时, 可增设钢筋混凝土窗框或采用面层、板墙等加固;隔墙无拉结或拉结不牢, 可采用镶边、埋设铁夹套、锚筋或钢拉杆加固;支撑大梁等的墙段抗震能力不能满足要求时, 可增设砌体柱、钢筋混凝土柱或采用面层、板墙加固;出屋面的楼梯间、电梯间和水箱间不符合鉴定要求时, 可采用面层或外加柱加固, 其上部应与屋盖构件有可靠连接, 下部应与主体结构的加固措施相连;出屋面的烟囱、无拉结女儿墙超过规定的高度时, 宜拆矮或采用型钢、钢拉杆加固;悬挑构件的锚固长度不能满足要求时, 可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施;当具有明显扭转效应的多层砌体房屋抗震能力不能满足要求时, 可优先在薄弱部位增砌砖墙或现浇钢筋混凝土墙, 或在原墙加面层; 亦可采取分割单元, 减小扭转效应。

(5)外加柱加固: 在墙体的交接处采用现浇钢筋混凝土构造柱加固, 柱与圈梁、拉杆连成整体, 或与现浇混凝土楼板、屋盖可靠连接。