砌體結構的抗震加固設計

砌體結構的抗震加固設計研究馬裕平（學號:2014212272）(合肥工業(yè)大學建筑工程系，安徽合肥230009）摘要：砌體結構在地震中遭受嚴重破壞，但部分砌體結構在加固后仍可繼續(xù)使用。本文結合震后砌體結構的一些具體破壞形態(tài)，分析列舉一些加固措施與方案以供參考學習。關鍵詞：砌體結構抗震破壞形態(tài)加固方案1前言當今世界資源越來越短缺，地震頻發(fā)，而砌體結構在國內占很大比重，故而對既有砌體結構的加固可以大大緩解我國在防震減災和耗能兩方面的壓力。砌體結構作為一種建筑結構體系，其主要特點是：剛度大，整體性差，結構的抗拉，抗剪，抗彎承載力較低，這就使得砌體結構在震中容易受到比較強烈的破壞，產生多種破壞形態(tài)，這也使得砌體結構房屋的加固改造方法存在多樣性，要求設計者在進行房屋加固改造時，要具體情況具體分析，采取合理的設計方案。2破壞形態(tài)在砌體結構房屋中，墻體是主要承重構件，它不僅承受垂直方向的荷載，還承受水平和垂直方向的地震作用，受力復雜，加之砌體本身的脆性性質，地震時在墻體上很容易產生裂縫。在反復的地震作用下，裂縫將不斷發(fā)展，增多，加寬，最后導致墻體崩坍，樓蓋塌落，房屋破壞。其震害表現情況主要如下：（1）墻體破壞墻體地震時受力復雜，會產生各式各樣的裂縫，比如斜裂縫，交叉裂縫和水平裂縫等，嚴重時會出現傾斜，錯動和倒塌現象。當墻體中垂直荷載和水平地震作用引起的主拉應力超過砌體的主拉應力強度時，與地震力方向平行的墻體產生斜裂縫。在地震力的反復作用下，則形成交叉裂縫。這種裂縫在外縱墻的窗間墻上較為多見，主要是因為墻體洞口處受到削弱，加之橫墻承重房屋，縱墻上的壓應力較小，使得砌體抗拉強度較低的緣故。由于房屋底部的地震剪力比上部大，裂縫開展程度往往下重上輕。a斜裂縫b交叉裂縫墻體水平裂縫大都出現在外縱墻的窗口上下截面處，且沿房屋縱向中段較重，兩端較輕，尤其是頂層空曠的房屋外縱墻更容易出現。這是由于橫墻間距過大，樓蓋缺乏足夠的剛度，難以將水平地震作用傳遞給橫墻，使得縱墻產生平面外彎曲，導致墻體沿通縫的抗彎剛度不足導致的。（2）墻角破壞在房屋端部四角處，由于剛度較大以及地震時的扭轉作用，易產生應力集中，且墻角整體約束作用較弱故而易遭破壞，甚至引起轉角墻局部倒塌。c墻角破壞(3)樓梯間破壞由于樓梯間空間剛度較差，而且踏步板嵌入墻內，削弱墻體截面，墻體破壞嚴重。d樓梯間破壞（4）縱橫墻連接破壞主要是墻體間連接薄弱，在垂直于縱墻的地震作用下，縱墻有向外甩出的趨勢，連接處產生較大的水平拉力，表現為內外墻交接面產生豎向裂縫，嚴重的可造成縱橫墻拉脫，甚至縱墻外閃或倒塌。這種破壞在未設圈梁的房屋中尤為常見。e唐山地震后的大樓外縱墻破壞（較輕）(5)樓蓋與屋蓋破壞以及房屋附屬構件的破壞3加固原則砌體結構房屋抗震加固，通過改善結構的受力途徑提高其抗震承載能力，根據結構的抗震檢測鑒定報告結果，對不同的破壞形式選擇結構整體加固或者局部部位加固，做到安全有效，經濟合理，減少對建筑物正常使用的影響，同時兼顧外表美觀。對已有建筑抗震加固的首要任務是地基基礎的加固，根據地基的豎向承載力、水平承載力及不利地基因素，分別采取加強上部結構剛度、加固處理地基(注漿加固法、錨釬靜壓樁)、加大基礎底面積、加大或加鋼筋、結合灌漿等措施，提高基礎承載能力，延長基礎的使用年限。4加固方法4.1傳統加固方法上部結構根據實際工程概況分析加固原因和目的，進而確定結構的抗震加固方法。對抗震承載力不足或開裂受損的房屋而言，宜采取面層或板墻加固、拆除重砌、增設砌體或鋼筋混凝土抗震墻、裂縫灌漿加固等措施。對于整體性差的砌體結構，采用增設構造柱、圈梁、鋼拉桿或錨桿等措施加強縱橫墻及其與樓屋蓋的連接;也可采取增設托梁、預制樓屋蓋增設疊合層等方法加強樓屋蓋，從而提高結構的整體性。局部薄弱部位，如無拉結筋的填充墻、“女兒墻”、懸挑構件、平面不規(guī)則處等，采取有關拉結、增強承載力、拆除或平面切割等措施。以上的加固措施均屬于傳統加固方法，其基本原理是提高砌體結構的抗震承載力或整體性，主要措施是增大材料強度、加大構件截面、增設新構件等。4.1.1適用于砌體結構的直接加固方法（1)鋼筋混凝土外加層加固法：屬于復合截面加固法。其優(yōu)點是施工工藝簡單、適應性強，加固后的承載力提高明顯，技術經驗比較成熟;常用于加固柱、帶壁墻，但其現場濕作業(yè)施工時間長，加固后建筑結構的凈空有所減小。（2）鋼筋水泥砂漿外加層加固法：屬于復合截面法。其原理是把欲加固墻體表面粉刷層剔除，在墻體兩側附設4mm～8mm的鋼筋網片，然后抹水泥砂漿面層，常用于砌體墻加固及鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側穿墻箍筋的封閉。（3）增設扶壁柱加固法：屬于加大截面加固法。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但承載力提高有限，不易滿足結構的抗震要求，一般僅用于非抗震設防地區(qū)。4.1.2適用于砌體結構的間接加固方法包鋼加固：也稱粘結外包型鋼加固法，以環(huán)氧樹脂化學灌漿等方法粘結時，稱之為濕式包鋼加固。這種措施受力可靠，施工簡便，現場作業(yè)量小，但用鋼量較大，加固費用高，防護措施要求較高，適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸，但又要求大幅度提高結構承載能力的加固。預應力撐桿加固法：其優(yōu)點是最大幅度地提高砌體柱的承載能力，適用于加固高應力、高應變狀態(tài)的砌體結構;缺點是不能在600℃以上的高溫環(huán)境中使用。4.1.3砌體結構構造性加固與修補（1）增設圈梁：這種措施可用于既有砌體結構的圈梁設置不符合抗震要求、縱橫墻交接處有明顯缺陷及房屋整體性較差等工況。（2）增設梁墊：該措施可用于大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體局部產生豎向裂縫等工況。（3）砌體局部拆砌：當房屋發(fā)生局部破裂，且未影響承重及結構性安全時，將破裂墻體局部拆除，并采用高一級強度的砂漿及整磚砌筑。（4）砌體裂縫修補：可根據砌體構件的受力狀態(tài)和裂縫特征及其產生原因，針對性地進行裂縫修補或加固。常采用水泥砂漿填縫修補、配筋水泥砂漿填縫修補、灌漿修復等措施。4.2抗震加固新技術4.2.1減震技術隨著減震技術的發(fā)展，以及對歷次強烈地震中建筑結構破壞形式的總結，我們可通過分析地震作用效應，采用減震隔震技術，減小既有砌體房屋在強震中所承受的地震作用。目前在既有建筑結構中常用的減震技術主要有基礎隔震技術、消能減震技術以及調諧減震技術等被動減震方法。4.2.2碳纖維布（CFRP）加固方法加固方法：放設施工面——基面處理——刷抹漆底膠——刮膩子——粘貼碳纖維布——養(yǎng)護——涂刷碳纖維專用漆研究結果表明，碳纖維布對砌體結構的加固效果是非常顯著的，大大改善了砌體結構在水平作用下的抗震性能。碳纖維布具有強度高，自重輕，柔和性好，抗高溫及抗震性能好等的突出優(yōu)點，并且施工方便快捷，不增加結構荷載，近年來已被廣泛使用于建筑結構領域。相對而言，碳纖維布在砌體結構中的應用還處于起步階段，有關方面的研究和報道較少，目前還沒有比較成熟的理論作為指導，因此對碳纖維布加固砌體結構的試驗研究和理論分析還有待進一步的深入研究。5結語砌體結構作為建筑結構中常用的結構，具有非常突出的優(yōu)點，但是其結構的整體性能比較差，抗震能力不足，因此應當加強砌體結構的抗震性能設計，另一方面對既有砌體結構的加固工作也極其重要，最大限度的降低砌體結構在地震中的破壞程度，保護人民的生命財產安全。在砌體結構的建筑中，應當做好建筑結構的合理布局，提高采取各種措施增強砌體建筑的抗震質量，滿足建筑物的抗震要求。在砌體結構的抗震設計中應當體現預防為主的設計理念，在滿足經濟和安全的前提下，能力提高建筑物的抗震能力。參考文獻:[1]柳炳康,沈