砌体结构加固常用方法及工程应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wulizhu11
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  摘要:近些年来,我国低烈度区经常有较强地震发生,使得很多砌体房屋收到地震的严重破坏,威胁到人们的生命安全。砌体结构是学校、办公、居住等建筑结构中普遍存在的结构形式,尤其是在低烈度地区,所以,加强砌体加固抗震在低烈度区十分重要。本文对房建砌体的加固原则进行了探讨,结合工程实例对房建砌体抗震加固施工技术方法进行了探讨。
  关键词:砌体 结构 加固
  中图分类号:TU753文献标识码: A
  通常砌体结构是由混凝土砌块、黏土砖等构成的墙体结构。因为砌体是脆性材料,它的抗剪、抗拉强度都比较低,因此抗震性能很差,历次国内外强地震中,其结构的破坏率非常高。因其延性较差、材料脆弱,如果为Ⅵ度的地震烈度,砌体结构会开始产生破坏,对于施工质量差或设计不合理的房屋,会产生裂缝。如果Ⅶ~Ⅷ度地震发生的时候,该结构墙体会出现很多裂缝,一些砌体房屋甚至还会倒塌,因而砌体结构是加固的主体结构。
  1房建砌体的加固原则
  1.1选用合理加固抗震方案
  对于非刚性体系房屋,使用合理加固抗震方案的时候应该十分注意,当使用墙垛或加固柱,增设支架或支撑等非刚性体系加固方法时,应该提高其变形能力和合理控制层间位移。
  1.2避免部分地方质量不均匀分布和刚度突变
  不仅仅要避免因为加固房屋后出现的质量不均匀分布和刚度突变,还要对原来的质量分布不均匀和刚度突变状况使用加固方法对其改善。为避免在加固抗震中产生局部的刚度突变,规定楼层加固抗震综合承载力大于等于下个楼层抗震力的20%,自承重或非承重砌体结构加固以后的抗震力要不大于同层承重墙的抗震力。如果超过了下个楼层的抗震力综合指数的20%的时候,还应该加强下个楼层的抗震力。
  1.3构件和结构的抗震强度满足要求
  理论证明:砖砌体结构的抗剪强度和抗弯强度大概是抗压强度指数的10%,如果该结构受到水平地震的影响时,抗剪强度和抗弯强度通常满足不了要求,这就让相当多的墙体构件要通过加固才可以实现需要的抗震强度,来达到抗震要求。
  1.4确保抗震整体性
  抗震整体性是承重构件合理传递和共同承受地震影响荷载的能力。该标准好的建筑结构,能够减少因为局部的破坏而产生的部分倒塌危险或整体倒塌危险。
  2房建砌体抗震加固施工技术方法
  2.1减震消能及隔震加固方法
  现阶段用于抗震最为常用的材料是橡胶叠合隔震垫,该方法作用是为了在隔震层处让地面水平地震加速度中断,或者让地震向上加速度大为减少。
  2.2拉结与联结技术
  进行良好的拉结和联结为砌体墙体结构加固抗震的重要步骤,拉结和联结的方法是锚与连。通过锚与连,使得原有构件(如墙体)和后加构件(如后加圈梁、外加柱)连接成一个整体,使得原本联结不好的构件成为整体,并可以加强某一些构件(如非承重构件、山墙、瓦等)的抗震能力,避免地震产生的坠落。完成拉结和联结的工具主要有销键、钢筋、锚杆和螺栓,可依据不同需要和条件使用。
  2.3增设加固扶壁柱
  这种技术是增加截面的一种加固方法,该方法的优点和外加层钢筋混凝土加固法类似,但是提高的承载力十分有限,而且难以满足抗震需要,而且通常应用在非地震地区,属于墙体结构加固的间接方法。通常有以下两种方法:①撑杆预应力加固法,该方法优点为:可以大幅度提高砌体承载能力,而且加固的效果十分可靠,适合处理加固高应变、高应力状态的墙体结构;这种方法的不好之处是不能应用于在600℃以上温度的环境中。②外包型钢无黏结加固法,这种方法属于传统的加固方法,该方法优点为:湿作业少、现场工作量和施工简便,受力比较可靠;该方法的缺点是:加固使用的资金比较多。
  2.4钢筋网水泥砂浆或水泥砂浆加固技术
  这种方法是截面复合加固法中的一种,如果砖墙抗震承载力不够的时候,可使用带有钢筋网片的水泥砂浆抹面或水泥砂浆抹面层加固。
  2.5增设抗震横墙加固技术
  当原有墙体不能满足抗震需要时,可考虑增设抗震横墙,数目由抗震面积率经过计算得到。为了能够使增加的抗震墙能分担地震产生的荷载,抗震墙厚度应该大于小于240mm,在墙的下面打好基础,而墙顶应该使用细石混凝土顶紧大梁,并和原来的纵墙拉结好。抗震墙是为了提高其抗震能力增设的,只有当抗震墙的间距符合抗震标准时才合适。
  2.6 施工现场问题
  ①在对砌体结构墙体加固时,原墙体面层清理后砖块破損严重。其原因主要是在原墙体面层清理过程中,工人素质较低,没有经过专门的岗前培训,对墙体进行野蛮施工,致使墙体破坏严重。建议当砖块破损严重时,应先剔除砖块松动的部分,用鼓风设备吹净孔内灰尘并用水湿润,而后用水泥砂浆填实;若墙体砖块松动,应去除松动的砖块并重新砌筑,待后砌墙体的强度满足要求时,再进行面层加固。②有些老建筑设计资料遗失,抗震鉴定时又没有检查地沟程序,因此在现场开挖基槽是经常会遇到图纸未标示的地沟。当基槽开挖时出现地沟,为了不影响地沟内管道的正常使用,钢筋网砂浆面层可以在地沟顶面处截断,钢筋混凝土板墙应穿过地沟并延伸至基础。③在地震作用时门窗洞口处由于应力集中而极易发生破坏,因此在门窗洞口处铺设钢筋网时应对其进行加强处理,但是由于在此部位铺设钢筋时会破坏原有的门窗,致使加固费用大幅提升,且施工工艺较为复杂,所以现场施工时几乎均未对其进行处理,建议对其进行加强处理。④施工的关键是进度和质量。对于进度, 原则上按原施工组织计划执行。但作为一个项目而言,特别是对既有建筑进行整治施工,现场情况千变万化, 导致材料供应、设计变更等在所难免。因此, 现场施工管理绝对不能模式化, 而必须根据实际情况进行调整和安排。施工质量能否得到保证, 最主要的是一定要严格按照相关的国家规范和有关标准的要求来完成每一工序, 严禁偷工减料。
  3工程实例
  3.1工程概况
  某小学属于抗震工程,包括北教学楼、南教学楼、食堂、学生宿舍、实验楼共五个单体建筑工程,总加固建筑面积为9920.8m2,其中南教学楼3234.12m2、北教学楼3204.86m2,建设年代约1960~1962年。结构形式为砖混结构,无地下室,南北教学楼地上均为三层,建筑高度11.70m,建筑层高3.9m,外墙厚370mm、内墙厚240mm。楼面及屋面均为装配式楼面。横墙最大开间为9.9m。
  3.2校舍现状及采用加固方法
  3.2.1结构体系不合理
  南北教学楼为单跨悬挑结构,横墙较少且间距较大,纵墙上门窗开洞较多,建筑的抗震性能较差;结构的变形和不均匀沉降较大;楼梯间设置在建筑两端或拐角处,平面刚度分布不均匀。采取加固方法:①对未满足抗震及受压要求的墙体进行贴混凝土板墙加固及钢绞线-聚合物砂浆面层加固处理;②横墙较少、间距较大的房间增设横墙,以增加横向刚度,形成刚性体系;③加强在尽头、拐角的楼梯间四角构造柱及圈梁、增强相邻墙体刚度和承载力。
  3.2.2整体性连接构造不足
  该工程楼面板、屋面板多数采用预制板,整体性较差,连接部位普遍存在裂缝现象,面层脱落严重;南北教学楼未设置构造柱及圈梁;墙体之间、墙体与楼板之间连接性较差。采取加固方法:①采用楼板边缘用角钢相互进行连接加固;②对构造柱设置不符合鉴定要求时,内纵墙与横墙处增加构造柱提高原结构的抗震能力。当墙体为钢筋混凝土板墙加固,且在墙体交接处增设相互可靠拉结的配筋加强带时,不另设构造柱;③墙体之间墙体与楼板之间连接性较差的增设穿板、穿墙拉结钢筋。
  3.2.3易损易倒塌部件连接措施不足
  女儿墙、烟囱无锚固、无拉结措施;墙体局部尺寸如承重窗间墙距离、承重外墙至门窗洞距离偏小;梁、板等。构件墙上支承长度不足。采取加固方法:①窗间墙宽度过小不满足抗震能力的,窗间墙采取混凝土板墙加固;②支承大梁等的墙段抗震能力不满足要求的,增设组合柱、钢筋混凝土柱子或板墙加固;③拆除原突出屋面部分的废弃砖烟囱。出屋面的无拉结的女儿墙,采用型钢、钢拉杆加固。
  4总结
  本文对房建砌体结构的加固工程与施工技术进行了研究,能为工程施工研究提供理论依据。但是对于为很多特殊的房屋结构(如木结构、古建筑等)还应该加强研究,尤其是对于用减震隔震技术来加强砌体墙体结构,需要进行进一步的实用分析。
  参考文献
  [1]韦承基,程绍革.抗震加固原理与方法[J].建筑科学,2001,17(3):1~3,7.
  [2]李学明.砌体房屋结构的加固工程与施工技术研究[J].辽宁经济,2010(011):96.
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