程曉紅 聶根良

1 概述

對(duì)于未考慮抗震問(wèn)題的已建房屋,以及抗震能力低下的砌體結(jié)構(gòu)房屋,仍是造成地震人員傷亡的最主要的原因。而砌體結(jié)構(gòu)房屋中,墻體的承載力對(duì)房屋的抗震能力起到?jīng)Q定性的作用,我們知道墻體是抗側(cè)力和豎向承重構(gòu)件。從震害中發(fā)現(xiàn),地震作用下墻體的開(kāi)裂和倒塌,往往是由于磚墻的抗剪強(qiáng)度和抵抗變形的能力不足所致。因此,要保持砌體結(jié)構(gòu)在地震中不被摧垮,則必須對(duì)墻體進(jìn)行抗震鑒定并采取有效、經(jīng)濟(jì)合理的抗震結(jié)構(gòu)加固措施,以確保人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

2 抗震結(jié)構(gòu)加固的原則

建筑物抗震加固的原則,就是在滿足加固的一般原則的前提下,要求當(dāng)建筑物遭遇到地震時(shí),滿足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設(shè)防三標(biāo)準(zhǔn),震害過(guò)后,經(jīng)修理仍可繼續(xù)使用。

抗震加固處理要根據(jù)房屋的重要程度,明確重點(diǎn),分清主次,區(qū)別對(duì)待。例如要優(yōu)先加固人員集中的房屋(如宿舍、教學(xué)樓、食堂)和要害部門(mén)(醫(yī)院、通訊等)。

3 磚墻的破壞類(lèi)型

3.1 沿墻平面破壞類(lèi)型

3.1.1 主拉應(yīng)力的剪切破壞

墻體的破壞特征:一般是在墻體上出現(xiàn)主拉應(yīng)力的斜向或交叉裂縫,進(jìn)而滑斜、錯(cuò)位、破碎、散落,直至喪失承受豎向荷載的能力而倒塌。

3.1.2 水平剪切破壞

墻體的破壞特征:沿磚砌體的灰縫出通縫截面或有水平滑移和錯(cuò)動(dòng)。

3.1.3 彎剪破壞

墻體的破壞特征:裂縫形式也為水平縫,發(fā)生在墻體的上下兩端,并往往伴有受壓區(qū)的崩裂。

3.2 出墻平面的破壞形式

一般是在外縱墻與橫墻之間拉裂,裂縫上寬下窄,進(jìn)而墻體在出平面外受彎破壞,墻面外傾,最終失穩(wěn)而致倒塌。

4 增大磚墻抗震能力的加固方法

4.1 增大磚墻承載力及穩(wěn)定性的加固方法

4.1.1 鋼筋網(wǎng)水泥法

該法是指把需加固的磚墻表面除去粉刷層后,兩面附設(shè)φ 4～φ 8的鋼筋網(wǎng)片,然后噴射砂漿的加固方法。該方法通常對(duì)墻體雙面進(jìn)行加固。此方法屬于面層加固墻體,一般還常用水泥砂漿面層,鋼筋混凝土面層來(lái)加強(qiáng)原有墻體。

4.1.2 增設(shè)或擴(kuò)大扶壁柱加固法

此法是工程中最常用的磚墻加固方法,其中磚扶壁柱法有單面增設(shè)的磚扶壁柱和雙面增設(shè)的磚扶壁柱,增設(shè)的扶壁柱與原磚墻的連接,可采用插筋法或挖鑲法實(shí)現(xiàn),以保證兩者共同工作;混凝土扶壁柱與原墻的連接同磚扶壁柱基本相同,但這種方法會(huì)減小使用空間。

4.1.3 增設(shè)鋼拉桿加固法

此方法是在縱橫墻連接部位增設(shè)鋼筋拉桿,施工簡(jiǎn)單,效果可靠。在某些情況下,也可以起到內(nèi)墻圈梁的作用,主要用于地震后外縱墻和山墻外閃的加固。

4.1.4 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法

此法中碳纖維增強(qiáng)聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡(jiǎn)稱CFRP)用于結(jié)構(gòu)加固是一項(xiàng)較新的技術(shù),尤其是CFRP加固砌體,目前無(wú)論在國(guó)際還是國(guó)內(nèi)都還處于試驗(yàn)研究的初始階段。CFRP進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固具有很高的抗化學(xué)腐蝕能力和對(duì)被加固結(jié)構(gòu)的保護(hù)能力,提高了結(jié)構(gòu)的耐久性;材料強(qiáng)度高,荷載增加極少,幾乎不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的外形和尺寸;施工周期短,操作簡(jiǎn)便;對(duì)結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境影響小,因此采用CFRP材料對(duì)在用土木工程進(jìn)行加固的應(yīng)用前景廣闊。

4.2 抗震構(gòu)造和加固方法

4.2.1 增加抗震墻

此法主要因剛性多層磚房墻體抗震強(qiáng)度不足而采用。一般情況下,增設(shè)抗震墻段的數(shù)量,需按計(jì)算來(lái)確定;對(duì)于非剛性多層磚房,若采用增加抗震墻的方法來(lái)改變結(jié)構(gòu)體系,使其成為剛性,應(yīng)持慎重態(tài)度,改變后需有足夠的墻體抗震強(qiáng)度和連接強(qiáng)度。

4.2.2 外加鋼筋混凝土構(gòu)造柱

當(dāng)墻體的抗震強(qiáng)度和磚房的連接強(qiáng)度均不足時(shí),可采用外加鋼筋混凝土構(gòu)造柱的加固方法,以提高墻體的抗倒塌能力和增強(qiáng)房屋的整體性。

在多層磚房中外加構(gòu)造柱,一般是針對(duì)橫向墻體抗震強(qiáng)度不足而采用的,一般只得在交接位置采用外加鋼筋混凝土構(gòu)造柱的方式。

5 基于性能的抗震加固

在我國(guó)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震加固主要是按照現(xiàn)行的抗震規(guī)范的三水準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)防的,此方法對(duì)地震的損失程度缺乏有效的控制。

目前,基于性能的抗震加固在國(guó)內(nèi)和國(guó)外都處于研究課題范圍內(nèi),希望用這一思想能夠指導(dǎo)抗震加固設(shè)計(jì),可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在不同程度地震作用下的破壞程度以及抗震性能,將震害損失控制在一定范圍內(nèi),使抗震加固更加經(jīng)濟(jì)合理。

由于抗震性能設(shè)計(jì)正處于研究階段,性能水平的劃分尚無(wú)成熟可靠的理論依據(jù),該領(lǐng)域還有大量基礎(chǔ)性的工作需要研究?？傊?性能設(shè)計(jì)是未來(lái)抗震領(lǐng)域的發(fā)展方向。

6 結(jié)語(yǔ)

砌體結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)仍廣泛采用,提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能與科技的發(fā)展水平密切相關(guān),合理的加固方案應(yīng)該達(dá)到加固效果好,對(duì)使用功能影響小,技術(shù)可靠,施工簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì)合理,外觀整齊。建筑師應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)新材料與抗震理論的研究與實(shí)踐,進(jìn)行探索,把加固方法及理論推向一個(gè)新的臺(tái)階。

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