摘要:地震災(zāi)害破壞力極大,在其機理分析仍不明晰的情況下探討抗震加固措施顯得尤為重要。文章概述了抗震結(jié)構(gòu)加固的基本原則和概念,以實例分析對陣對房屋破壞的基礎(chǔ)上,對房屋抗震的結(jié)構(gòu)加固方法進行了論述。
關(guān)鍵詞:房屋;抗震;加固
地震是一種具有破壞力的自然災(zāi)害,發(fā)生時會危及人民生命、財產(chǎn)安全的。1556年中國陜西華縣8級地震,死亡人數(shù)高達83萬人,是目前世界已知死亡人數(shù)最多的地震;2008年5月12日14時28分,四川汶川縣發(fā)生震級為8.0級地震,直接嚴重受災(zāi)地區(qū)達10萬平方公里。地震給社會帶來巨大的損失,如何對現(xiàn)有不滿足抗震要求的房屋進行抗震加固,保證結(jié)構(gòu)安全,達到《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的設(shè)防目標“小震不壞,中震可修,大震不倒”。是我們所要考慮的首要問題。
1 抗震結(jié)構(gòu)加固概述
抗震加固是對未進行抗震設(shè)防或已進行抗震設(shè)防但達不到設(shè)防標準的建筑物,進行結(jié)構(gòu)補強和提高其抗震力的措施。對受到地震災(zāi)害損失的建筑物而言,對建筑物結(jié)構(gòu)緊急加固以及防止建筑物損失擴大是第一位的工作,將直接影響人民生命財產(chǎn)的安全。到目前為止,關(guān)于地震破壞機理的研究仍然比較缺乏。對許多地震現(xiàn)象的認識也停留在表面階段,在這種情況下,加強抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得尤為迫切。一般而言,建筑物抗震設(shè)計應(yīng)遵守以下幾個基本的原則:首先應(yīng)選擇對抗震結(jié)構(gòu)有利的場所和地基,避免在有活動斷層的地段進行房屋建設(shè);其次應(yīng)避免地震時發(fā)生次生災(zāi)害,這就要求在最初規(guī)劃時就應(yīng)考慮地震發(fā)生時人員疏導(dǎo)和臨時建設(shè)用地等,對于震后的停水、停電、停氣等次生災(zāi)害,要做到心里有數(shù),第三,對抗震結(jié)構(gòu)方案的選擇要做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理。第四,要保證房屋結(jié)構(gòu)的整體性,整體性越好的房屋空間剛度越大,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時各個構(gòu)件之間能夠更好的變形協(xié)調(diào)、相互連接;最后要注意加強施工質(zhì)量,施工質(zhì)量是決定房屋抗震能力最重要的因素,房屋設(shè)計的結(jié)構(gòu)在好,方案在可行,沒有施工質(zhì)量作為支撐,一切將是無從實現(xiàn)的。
2 地震對房屋的破壞分析
5.12汶川大地震過去已經(jīng)一年多了,有關(guān)災(zāi)害資料的取得因災(zāi)后重建及公共安全的考慮所得有限,但是汶川地震中眾多學(xué)校校舍的倒塌仍讓我們心有余悸。下面就以校舍為例,分析一下地震對房屋可能造成的常見破壞。
(1)短柱破壞。根據(jù)現(xiàn)有的資料整理,地震對校舍的損害原因中最主要的是短柱效應(yīng),占到了30%以上。短柱破壞一般常發(fā)生在窗臺、樓梯間、儲藏室和其他開高窗的建筑物上,其中以窗臺最為常見,而窗臺未設(shè)置隔離縫使柱子的有效長度減小,柱剛度增大時將承受過大的剪應(yīng)力,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,結(jié)構(gòu)受地震力的作用使短柱承受較大的應(yīng)力,在配筋量沒有增加的情況下應(yīng)力就將對建筑物造成破壞,最常見的就是X型剪力破壞。
(2)圍墻結(jié)構(gòu)門柱基礎(chǔ)破壞。門柱基礎(chǔ)設(shè)計缺乏耐震措施,圍墻采用的石磚缺乏抗震性也造成了不小的傷害,這是由于門柱基礎(chǔ)蛇毒不足就無法承受橫力的滑動,更無法抵抗側(cè)向力的擠壓。
(3)伸縮縫破壞。在學(xué)校建筑中,由于空間使用不足經(jīng)常增建或改建。預(yù)留伸縮縫是為了防止不同結(jié)構(gòu)物因材料熱脹冷縮產(chǎn)生擠壓,其預(yù)留處需填入彈性材料以固定鐵架并封牢蓋板,由于施工的不當(dāng)容易造成日后修復(fù)的困難。
(4)柱彎曲破壞。如果構(gòu)材的有效長度與回旋半徑之比較大,軸輕度桿件回發(fā)生較大彎曲變形,產(chǎn)生較大的側(cè)移。此時,柱受彎曲力矩,將產(chǎn)生柱頭與柱腳的破壞。
3 房屋抗震的結(jié)構(gòu)加固方法
(1)結(jié)構(gòu)桿件加固
《工業(yè)廠房可靠性鑒定標準》GB144—90規(guī)定將混凝土裂縫作分為a、b、c、d四級進行評定,以室內(nèi)一般構(gòu)件為例,a級(<0.4mm),b級(0.4mm
(2)目結(jié)構(gòu)桿件加固法
建筑物承受垂直載重的傳輸路徑一般由板→梁→柱→基礎(chǔ),一般結(jié)構(gòu)桿件所受的剪力、軸力、彎矩及扭力都作為結(jié)構(gòu)設(shè)計時的參考,使載重均勻的分布在各結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。但由于各種斷面力素的不同,混凝土受外力作用產(chǎn)生的破壞也不完全一致,根據(jù)建設(shè)部危險建筑物評估辦法,有輕微和危險之分,下面以梁箍筋加工為例進行說明。該法先去除保護層以增加現(xiàn)有構(gòu)件的握裹力,在現(xiàn)有梁邊的樓板先鉆孔,穿過梁箍筋并將原有梁構(gòu)件斷面包裹住,然后用螺栓將箍筋固定在帶狀銅板上,最后用混凝土將箍筋包覆。
實用中,混凝土梁箍筋單根長度可用下面公式計算:2×(梁長-2×保護層+梁寬-2×保護層)+鋼筋的彎鉤增加長度。
(3)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)加固法
以增設(shè)剪力墻加固法為例,當(dāng)建筑物梁柱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生側(cè)向勁度不足或側(cè)向抗剪強度不足時,可通過設(shè)置剪力墻提高建筑物的強度。但應(yīng)注意剪力墻的設(shè)置需由建筑物的底層開始,直至加固到需要的樓層,中間不可間斷或交錯否則會影響剪力墻的傳力路徑從而失去加固的效果。
(4)隔震系統(tǒng)加固法
早期隔震層采用橡膠支座,由于橡膠受力易產(chǎn)生變形,后來增加了薄銅板并在橡膠支撐墊的中央灌入鉛棒以增加支座的剛度,但由于鉛棒并不分擔(dān)支承座的受力,因此鉛芯橡膠支撐墊主要是為了延長建筑物的壽命,降低上部建構(gòu)所受的地震沖力以達到消能的目的,由于鉛芯橡膠支座墊在耐震設(shè)計中可單獨使用所以目前應(yīng)用廣泛。