砌体结构的抗震加固设计研究.docx

砌体结构的抗震加固设计研究马裕平（学号:2014212272）(合肥工业大学建筑工程系，安徽 合肥 230009）摘要：砌体结构在地震中遭受严重破坏，但部分砌体结构在加固后仍可继续使用。本文结合震后砌体结构的一些具体破坏形态，分析列举一些加固措施与方案以供参考学习。 关键词：砌体结构 抗震 破坏形态 加固方案1 前言 当今世界资源越来越短缺，地震频发，而砌体结构在国内占很大比重，故而对既有砌体结构的加固可以大大缓解我国在防震减灾和耗能两方面的压力。砌体结构作为一种建筑结构体系，其主要特点是：刚度大，整体性差，结构的抗拉，抗剪，抗弯承载力较低，这就使得砌体结构在震中容易受到比较强烈的破坏，产生多种破坏形态，这也使得砌体结构房屋的加固改造方法存在多样性，要求设计者在进行房屋加固改造时，要具体情况具体分析，采取合理的设计方案。2 破坏形态 在砌体结构房屋中，墙体是主要承重构件，它不仅承受垂直方向的荷载，还承受水平和垂直方向的地震作用，受力复杂，加之砌体本身的脆性性质，地震时在墙体上很容易产生裂缝。在反复的地震作用下，裂缝将不断发展，增多，加宽， 最后导致墙体崩坍，楼盖塌落，房屋破坏。其震害表现情况主要如下： （1）墙体破坏 墙体地震时受力复杂，会产生各式各样的裂缝，比如斜裂缝，交叉裂缝和水平裂缝等，严重时会出现倾斜，错动和倒塌现象。 当墙体中垂直荷载和水平地震作用引起的主拉应力超过砌体的主拉应力强度时，与地震力方向平行的墙体产生斜裂缝。在地震力的反复作用下，则形成交叉裂缝。这种裂缝在外纵墙的窗间墙上较为多见，主要是因为墙体洞口处受到削弱，加之横墙承重房屋，纵墙上的压应力较小，使得砌体抗拉强度较低的缘故。由于房屋底部的地震剪力比上部大，裂缝开展程度往往下重上轻。 a斜裂缝 b交叉裂缝 墙体水平裂缝大都出现在外纵墙的窗口上下截面处，且沿房屋纵向中段较重，两端较轻，尤其是顶层空旷的房屋外纵墙更容易出现。这是由于横墙间距过大，楼盖缺乏足够的刚度，难以将水平地震作用传递给横墙，使得纵墙产生平面外弯曲，导致墙体沿通缝的抗弯刚度不足导致的。 （2）墙角破坏 在房屋端部四角处，由于刚度较大以及地震时的扭转作用，易产生应力集中，且墙角整体约束作用较弱故而易遭破坏，甚至引起转角墙局部倒塌。 c墙角破坏 (3)楼梯间破坏 由于楼梯间空间刚度较差，而且踏步板嵌入墙内，削弱墙体截面，墙体破坏严重。 d楼梯间破坏 （4）纵横墙连接破坏主要是墙体间连接薄弱，在垂直于纵墙的地震作用下，纵墙有向外甩出的趋势，连接处产生较大的水平拉力，表现为内外墙交接面产生竖向裂缝，严重的可造成纵横墙拉脱，甚至纵墙外闪或倒塌。这种破坏在未设圈梁的房屋中尤为常见。 e唐山地震后的大楼外纵墙破坏（较轻） (5)楼盖与屋盖破坏以及房屋附属构件的破坏 3 加固原则 砌体结构房屋抗震加固，通过改善结构的受力途径提高其抗震承载能力，根据结构的抗震检测鉴定报告结果，对不同的破坏形式选择结构整体加固或者局部部位加固，做到安全有效，经济合理，减少对建筑物正常使用的影响，同时兼顾外表美观。对已有建筑抗震加固的首要任务是地基基础的加固，根据地基的竖向承载力、水平承载力及不利地基因素，分别采取加强上部结构刚度、加固处理地基(注浆加固法、锚钎静压桩)、加大基础底面积、加大或加钢筋、结合灌浆等措施，提高基础承载能力，延长基础的使用年限。 4 加固方法 4.1传统加固方法上部结构根据实际工程概况分析加固原因和目的，进而确定结构的抗震加固方法。对抗震承载力不足或开裂受损的房屋而言，宜采取面层或板墙加固、拆除重砌、增设砌体或钢筋混凝土抗震墙、裂缝灌浆加固等措施。对于整体性差的砌体结构，采用增设构造柱、圈梁、钢拉杆或锚杆等措施加强纵横墙及其与楼屋盖的连接;也可采取增设托梁、预制楼屋盖增设叠合层等方法加强楼屋盖，从而提高结构的整体性。局部薄弱部位，如无拉结筋的填充墙、“女儿墙”、悬挑构件、平面不规则处等，采取有关拉结、增强承载力、拆除或平面切割等措施。以上的加固措施均属于传统加固方法，其基本原理是提高砌体结构的抗震承载力或整体性，主要措施是增大材料强度、加大构件截面、增设新构件等。 4.1.1适用于砌体结构的直接加固方法 （1)钢筋混凝土外加层加固法：属于复合截面加固法。其优点是施工工艺简单、适应性强，加固后的承载力提高明显，技术经验比较成熟;常用于加固柱、带壁墙，但其现场湿作业施工时间长，加固后建筑结构的净空有所减小。 （2）钢筋水泥砂浆外加层加固法：属于复合截面法。其原理是把欲加固墙体表面粉刷层剔除，在墙体两侧附设4mm8mm的钢筋网片，然后抹水泥砂浆面层，常用于砌体墙加固及钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。 （3）增设扶壁柱加固法：属于加大截面加固法。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近，但承载力提高有限，不易满足结构的抗震要求，一般仅用于非抗震设防地区。4.1.2适用于砌体结构的间接加固方法（1） 包钢加固：也称粘结外包型钢加固法，以环氧树脂化学灌浆等方法粘结时，称之为湿式包钢加固。这种措施受力可靠，施工简便，现场作业量小，但用钢量较大，加固费用高，防护措施要求较高，适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高结构承载能力的加固。（2） 预应力撑杆加固法：其优点是最大幅度地提高砌体柱的承载能力，适用于加固高应力、高应变状态的砌体结构;缺点是不能在600以上的高温环境中使用。4.1.3砌体结构构造性加固与修补 （1）增设圈梁：这种措施可用于既有砌体结构的圈梁设置不符合抗震要求、纵横墙交接处有明显缺陷及房屋整体性较差等工况。 （2）增设梁垫：该措施可用于大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体局部产生竖向裂缝等工况。 （3）砌体局部拆砌：当房屋发生局部破裂，且未影响承重及结构性安全时，将破裂墙体局部拆除，并采用高一级强度的砂浆及整砖砌筑。 （4）砌体裂缝修补：可根据砌体构件的受力状态和裂缝特征及其产生原因，针对性地进行裂缝修补或加固。常采用水泥砂浆填缝修补、配筋水泥砂浆填缝修补、灌浆修复等措施。4.2抗震加固新技术4.2.1减震技术随着减震技术的发展，以及对历次强烈地震中建筑结构破坏形式的总结，我们可通过分析地震作用效应，采用减震隔震技术，减小既有砌体房屋在强震中所承受的地震作用。目前在既有建筑结构中常用的减震技术主要有基础隔震技术、消能减震技术以及调谐减震技术等被动减震方法。4.2.2碳纤维布（CFRP）加固方法加固方法：放设施工面基面处理刷抹漆底胶刮腻子粘贴碳纤维布养护涂刷碳纤维专用漆研究结果表明，碳纤维布对砌体结构的加固效果是非常显著的，大大改善了砌体结构在水平作用下的抗震性能。碳纤维布具有强度高，自重轻，柔和性好，抗高温及抗震性能好等的突出优点，并且施工方便快捷，不增加结构荷载，近年来已被广泛使用于建筑结构领域。相对而言，碳纤维布在砌体结构中的应用还处于起步阶段，有关方面的研究和报道较少，目前还没有比较成熟的理论作为指导，因此对碳纤维布加固砌体结构的试验研究和理论分析还有待进一步的深入研究。5 结语 砌体结构作为建筑结构中常用的结构，具有非常突出的优点，但是其结构的整体性能比较差，抗震能力不足，因此应当加强砌体结构的抗震性能设计，另一方面对既有砌体结构的加固工作也极其重要，最大限度的降低砌体结构在地震中的破坏程度，保护人民的生命财产安全。在砌体结构的建筑中，应当做好建筑结构的合理布局，提高采取各种措施增强砌体建筑的抗震质量，满足建筑物的抗震要求。在砌体结构的抗震设计中应当体现预防为主的设计理念，在满足经济和安全的前提下，能力提高建筑物的抗震能力。参考文献