肖龍先,屈鐵軍,王獻(xiàn)云,安棟
摘要:在強(qiáng)烈地震中,砌體結(jié)構(gòu)的震害相當(dāng)嚴(yán)重。砌體結(jié)構(gòu)是我國(guó)建筑中普遍使用的一種結(jié)構(gòu)形式,因此是抗震加固的主要對(duì)象。雖然人們對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固投入了大量的人力和財(cái)力,但是對(duì)選擇適合的加固方式仍然存在著疑惑。本文對(duì)目前常見砌體房屋的加固方法進(jìn)行簡(jiǎn)要討論,并進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。
關(guān)鍵詞:砌體房屋;抗震加固;建筑物;整體性
中圖分類號(hào):F126 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)14-0197-02
地震是一種不可抗拒的自然現(xiàn)象,嚴(yán)重地影響著人們的生活和各類生產(chǎn)活動(dòng)。因?yàn)槠鲶w結(jié)構(gòu)材料屬脆性材料,強(qiáng)度較低、變異較大,結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能較差,地震發(fā)生時(shí),砌體結(jié)構(gòu)的房屋容易被破壞。另外,在地基產(chǎn)生不均勻沉降或有溫度變形作用時(shí),極易產(chǎn)生各種裂縫,在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生程度不同的損傷或破壞,更增加了砌體房屋破壞的嚴(yán)重性。[1]目前砌體結(jié)構(gòu)在我國(guó)房屋建筑中應(yīng)用廣泛,尤其是在廣大村鎮(zhèn)房屋建筑中占很大比重,而我國(guó)又是一個(gè)多地震的國(guó)家,歷次震害表明,多層砌體結(jié)構(gòu)房屋受地震的破壞最為嚴(yán)重。為此,除在砌體房屋的設(shè)計(jì)和施工中采取必要的措施防止開裂外,如何提高磚砌墻體的抗剪強(qiáng)度和抗裂性能,及如何對(duì)已開裂的墻體進(jìn)行加固修復(fù),是當(dāng)前砌體結(jié)構(gòu)房屋中急待解決的問(wèn)題之一。本文就基于目前對(duì)砌體結(jié)構(gòu)加固的發(fā)展及其研究現(xiàn)狀,對(duì)一些加固方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹,從而讓我們對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固有一些了解和認(rèn)識(shí)。
一、砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震加固原則
1.砌體房屋結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的強(qiáng)弱是判斷其抗震性能好壞的重要依據(jù),滿足結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性是砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震加固的基本原則;
2.加固時(shí)應(yīng)在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固,加固后的砌體房屋結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化,不影響原有房屋的結(jié)構(gòu);
3.加固后的房屋應(yīng)該保證局部剛度不會(huì)發(fā)生突變,并且質(zhì)量分布均衡;
4.加固后砌體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的抗震能力要比加固前強(qiáng),可以達(dá)到預(yù)定的抗震能力。[2]
二、砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)和方法
抗震結(jié)構(gòu)的加固一般包括民用建筑、公共建筑、工業(yè)建筑、構(gòu)筑物和城市基礎(chǔ)設(shè)施等。進(jìn)行房屋抗震加固的目的是增強(qiáng)建筑物的整體性,使其抵御地震破壞的性能提高。一般做法是加構(gòu)造柱、圈梁、加鋼筋網(wǎng)墻、對(duì)墻面進(jìn)行處理、設(shè)圓鋼拉桿、外包柱等。[3]磚墻體承載力和抗震構(gòu)造措施是磚混結(jié)構(gòu)加固的重要內(nèi)容,墻體是磚混結(jié)構(gòu)受力的主要受力構(gòu)件,其質(zhì)量好壞決定了整個(gè)建筑物抗震性能的好與壞。圈梁和構(gòu)造柱為磚混結(jié)構(gòu)的主要抗震措施。構(gòu)造柱與現(xiàn)澆圈梁及內(nèi)墻拉桿結(jié)成整體,形成外包框架,是加強(qiáng)房屋整體抗震性能的有效措施。[4]
1.增設(shè)圈梁加固:增設(shè)圈梁主要起到連接的作用,屬于構(gòu)造配筋。增設(shè)的圈梁樓、屋蓋的同一標(biāo)高平面內(nèi)閉合,在陽(yáng)臺(tái)、樓梯間、窗戶附近應(yīng)拐彎通過(guò)在變形縫兩側(cè)閉合。圈梁宜連續(xù)地設(shè)在同水平面上,以避免建筑物質(zhì)量分布不均和局部剛度發(fā)生突變,并沿縱橫墻應(yīng)形成封閉狀。[1]當(dāng)圈梁被門窗洞口截?cái)鄷r(shí),應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于其中垂直間距的二倍,且不得小于1m。[2]增設(shè)圈梁加固可以使樓板和墻的整體性和穩(wěn)定性加強(qiáng),地震時(shí)圈梁可以箍住樓蓋,提高樓蓋剛度。并且,對(duì)于地基不均勻沉降引起的變形也有一定的抵抗能力。
2.增設(shè)梁墊加固:當(dāng)大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現(xiàn)局部豎直裂縫時(shí),可增設(shè)梁墊進(jìn)行加固。加固時(shí)需要剔除部分磚塊,可用等級(jí)稍強(qiáng)的水泥砂漿代替。增設(shè)梁墊的目的是增加梁對(duì)墻體的作用面積,減小梁下面磚塊的應(yīng)力,以避免由于磚塊應(yīng)力不夠?qū)е聣核槎茐恼鎵w。[5]單純的增設(shè)梁墊對(duì)房屋增強(qiáng)抗震強(qiáng)度的作用不是很大,墻體的整體性并沒有得到提高,應(yīng)當(dāng)同時(shí)加固墻體整體性連接,如增設(shè)圈梁、外包鋼筋網(wǎng)片等。
3.無(wú)粘結(jié)外包型鋼加固法:該法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量和濕作業(yè)少,受力較為可靠,適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承力的砌體柱的加固,其缺點(diǎn)為加固費(fèi)用較高,并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施。[6]外包所采用的型鋼需要型鋼廠配設(shè),且施工時(shí)對(duì)施工人員的專業(yè)技術(shù)要求較高。外包后的墻體在截面尺寸上改變不大,整體性、強(qiáng)度、剛度都得到有效的提高,但是外觀的美感降低,對(duì)于有外觀美感要求的裝飾房屋還需要進(jìn)行裝飾。[7]
4.外加鋼筋混泥土柱加固法:設(shè)置外加柱可以增加房屋抗傾覆能力,對(duì)局部易損墻段的承載力有顯著提高。設(shè)置外加柱時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選擇位置,一般設(shè)置在房屋外墻的四角轉(zhuǎn)角處、樓梯間與外墻交接處外側(cè)、內(nèi)外墻的交接處外側(cè)及外墻墻垛處等建筑物需加強(qiáng)的部位。外加柱應(yīng)該全長(zhǎng)貫通,并不得錯(cuò)位。當(dāng)建筑物有變形縫或抗震縫時(shí),應(yīng)在縫的兩側(cè)分別設(shè)置外加柱不得合為一根設(shè)置。[2]外加柱的混泥土強(qiáng)度應(yīng)不小于C20,柱的截面尺寸和配筋率也有一定的要求。
5.砌體局部拆砌:當(dāng)房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影響承重及安全時(shí),可將破裂墻體局部拆除,并按配合比提高砂漿強(qiáng)度一級(jí)用整磚填砌。墻體的修補(bǔ)可采用以下做法:鑿去墻體抹灰層,用清水沖洗墻面,以沖掉墻面灰塵。設(shè)置脹錨螺栓,焊接豎向固定鋼筋,綁扎橫向鋼筋及斜向鋼筋。用強(qiáng)度較高的礦渣水泥、中砂,按比例拌制砂漿,分層分段抹灰。[1]
6.砌體裂縫修補(bǔ):在進(jìn)行裂縫修補(bǔ)前,應(yīng)根據(jù)砌體構(gòu)件的受力狀態(tài)和裂縫的特征等因素,確定造成砌體裂縫的原因,以便有針對(duì)性地進(jìn)行裂縫修補(bǔ)或采用相應(yīng)的加固措施。修補(bǔ)時(shí)可采用壓力灌漿修補(bǔ),滿墻灌漿可以加固砌筑砂漿飽滿度差或砌筑砂漿強(qiáng)度偏低的墻體。對(duì)于抗震加固效果而言,層間隔震加固和增設(shè)構(gòu)造柱、圈梁、鋼拉桿的抗震效果較好。[4]
據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上130次巨大的地震,其中95%以上的人員傷亡,是由抗震能力不足的建筑物倒塌造成的。因此抗震加固對(duì)于減輕地震時(shí)生命財(cái)產(chǎn)的損失是非常重要的。[1]抗震加固是減輕地震災(zāi)害的重要措施,但在現(xiàn)實(shí)中對(duì)已有的建筑物卻缺乏必要的加固措施。一方面,目前還有大量不滿足抗震設(shè)防要求的建筑物,必須積極推進(jìn)抗震加固工作;另一方面,從保護(hù)生態(tài)環(huán)境的高度來(lái)說(shuō),也應(yīng)盡量不拆除現(xiàn)存的這些不滿足抗震能力要求的建筑,而采用抗震加固技術(shù),即使不面對(duì)地震,營(yíng)造可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)環(huán)境也是極其重要的。[7]由于高科技的快速發(fā)展,在加固工程中越來(lái)越多的高科技產(chǎn)品及方法將得到應(yīng)用??拐鸺庸淌且豁?xiàng)有著社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。
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基金項(xiàng)目:2013年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目基金項(xiàng)目的資助。項(xiàng)目編號(hào):1302。endprint