砌體結(jié)構(gòu)損壞原因及加固方法探討

易念芳 陳集慧

砌體結(jié)構(gòu)是在我國(guó)建筑工程中應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)。但砌體結(jié)構(gòu)延性不足，其抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度較差，因此，在一些自然和人為的作用下，常出現(xiàn)各種裂損破壞情況，需要采取一定的工程措施進(jìn)行加固方能使用。由于加固結(jié)構(gòu)是二次組合受力結(jié)構(gòu)，為了使得加固結(jié)構(gòu)的性能得以充分發(fā)揮，必須根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)裂損破壞的類型，分析其原因及受力特點(diǎn)而采取相應(yīng)的方法。通常，砌體結(jié)構(gòu)常見的裂損是因溫度變化、地基不均勻沉降引起的變形裂縫破壞以及荷載過大或自然災(zāi)害引起的意外災(zāi)害破壞。這兩種破壞原因不同，其影響程度也不同，由此，加固方法也存在很大差異。

1 變形裂縫的原因及加固方法

砌體裂縫是常見質(zhì)量通病之一。細(xì)小的裂縫影響美觀，大的裂縫對(duì)承載力構(gòu)成嚴(yán)重影響，甚至引起倒塌，在許多情況下，砌體裂縫是砌體發(fā)生重大事故的先兆，因此，必須對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真分析，妥善處理。從原因上來說，導(dǎo)致砌體發(fā)生裂縫的主要原因有：溫度變化，地基不均勻沉降以及砌體本身承載力不足。每一種原因，其機(jī)理不同，裂縫的表現(xiàn)也就不一，對(duì)此，工程人員應(yīng)當(dāng)善于根據(jù)裂縫的表現(xiàn)初步判斷其原因，并針對(duì)其原因判斷裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，由此而采取相應(yīng)的加固措施。

1.1 溫度裂縫及其加固方法

溫度裂縫是由物體的熱脹冷縮效應(yīng)引起的，其通常出現(xiàn)在房屋頂部?jī)啥说钠鲶w門、窗洞口，常見的有一端寬另一端細(xì)或者兩端細(xì)中間寬的斜裂縫、兩端細(xì)中間寬的水平裂縫以及縫寬變化不明顯的縱向縫。通常說來，溫度裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全不會(huì)帶來很大影響，主要影響美觀并且可能會(huì)導(dǎo)致墻體滲水，對(duì)其可采用沿裂縫構(gòu)造配置鋼筋網(wǎng)片的方法，防止裂縫反復(fù)出現(xiàn)。

1.2 地基不均勻沉降裂縫及其加固方法

地基不均勻沉降引起的裂縫，是由地基沉降差異產(chǎn)生的相對(duì)位移引起的附加拉力或剪力而導(dǎo)致的。這種裂縫往往與地面成45°左右的夾角，出現(xiàn)上寬下窄斜縫朝向凹陷處。引起地基不均勻沉降的因素主要有地基軟弱土層不均、上部結(jié)構(gòu)荷載差異以及相鄰環(huán)境影響。對(duì)于地基不均勻沉降引起的裂縫，應(yīng)首先對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，否則墻體在經(jīng)過加固處理后仍然會(huì)產(chǎn)生新的裂縫，等待沉降穩(wěn)定后，再根據(jù)損裂程度進(jìn)行修補(bǔ)與加固補(bǔ)強(qiáng)處理，這是對(duì)于地基不均勻沉降加固處理首先需要注意的地方。

就修補(bǔ)方法而言，如果墻體開裂不是很嚴(yán)重，可采用壓力灌漿或噴射修補(bǔ)法加以處理。前者是用空氣壓縮機(jī)將強(qiáng)度遠(yuǎn)大于砌筑磚墻的粘合劑灌入墻體裂縫內(nèi)，將開裂墻體重新粘合在一起，從而恢復(fù)其承載力。后者是用壓縮空氣將水泥砂漿或細(xì)石混凝土噴射到受噴面上并凝固成新的噴射面，從而恢復(fù)或提高墻體承載力。

就砌體的補(bǔ)強(qiáng)加固而言，其分為直接加固與間接加固。其中直接加固方法主要有鋼筋混凝土外加層加固法、鋼筋水泥砂漿外加層加固法、增設(shè)扶壁柱加固法;間接加固法主要有無粘結(jié)外包型鋼加固法、預(yù)應(yīng)力撐桿加固法。每一種方法，其適用范圍都有所不同：鋼筋混凝土外加層加固法是技術(shù)比較成熟的一種加固方法，常適用于柱、帶壁墻的加固;鋼筋水泥砂漿外加層加固法是把需要加固的磚墻表面除去粉刷層后，兩面附設(shè)φ4～φ8的鋼筋網(wǎng)片，然后抹水泥砂漿的加固方法，主要適用于砌體墻的加固;增設(shè)扶壁柱加固法屬于加大截面加固法的一種，其提高承載力有限，主要適用于對(duì)抗震要求不高的墻體;無粘結(jié)外包型鋼加固法是用水泥砂漿將角鋼粘貼于受荷磚柱的四周，并用卡具卡緊，隨即用綴板與角鋼焊接連成整體，去掉卡具，粉刷水泥漿以保護(hù)角鋼，主要適用于柱體加固;預(yù)應(yīng)力撐桿加固法是一種采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法，在砌體柱中應(yīng)用較多。對(duì)于這些方法，在施工中應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、實(shí)際要求加以選擇并配合以相應(yīng)的配套技術(shù)，靈活運(yùn)用。

1.3 承載力裂縫及其加固方法

砌體承載力裂縫是砌體的承載力不足而導(dǎo)致的裂縫。在砌體承載力不足時(shí)，砌體在荷載作用下，將會(huì)出現(xiàn)各種裂縫，這類裂縫的出現(xiàn)，很可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，使建筑物處于極不安全的狀態(tài)。在這種情況下，普通的加固方法不能起到加固作用，只能采取結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固方法，常見的構(gòu)造性加固的方法主要有：

1)增加橫墻：即將房屋的靜力計(jì)算方案由彈性改為剛性，然后通過增加足夠剛度的橫墻以達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)加固的目的，橫梁的間距以GB 50003-2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定確定最大間距。這主要適合于比較空曠的房屋，且是部分墻體出現(xiàn)承載力不足的原因。

2)磚柱改為磚墻：這適用于比較大的倉(cāng)庫(kù)、廠房或大房間，因?yàn)樾枰?，往往采用磚柱的形式以節(jié)約空間，當(dāng)磚柱承載力不足時(shí)，可改為磚墻結(jié)構(gòu)，使其成為小開間建筑。

3)托梁換柱：托梁換柱顧名思義就是在不拆除與柱子有關(guān)的其他構(gòu)件的前提下，將梁、枋等構(gòu)件先支頂起來，抽出壞柱換上新柱，當(dāng)獨(dú)立磚柱承載力嚴(yán)重不足時(shí)可以采用這種方法。

2 意外災(zāi)害破壞的原因及加固方法

砌體房屋在其生命周期內(nèi)，有可能會(huì)遭受來自外界的各種自然和人為的災(zāi)害，如地震、爆炸、火災(zāi)、洪水、滑坡等。這些災(zāi)害的發(fā)生及其強(qiáng)度具有很大的偶然性，其作用于砌體房屋，必然會(huì)引起砌體房屋產(chǎn)生不同程度的損壞，使結(jié)構(gòu)的安全性、適應(yīng)性和耐久性大大降低，甚至使結(jié)構(gòu)的承載能力完全喪失。通常說來，地震損害的根本原因在于砌體房屋未經(jīng)過抗震設(shè)計(jì)，選用的材料抗剪強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)的剛度大、變形小、延性不足等等都會(huì)使得砌體結(jié)構(gòu)在地震作用下震害加大;而爆炸瞬時(shí)產(chǎn)生的超壓的無方向性會(huì)使某些構(gòu)件出現(xiàn)偏向或反向受力，在構(gòu)件強(qiáng)度不足或者延性不足的情況下都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)很大的損壞而不能繼續(xù)使用。

對(duì)于受災(zāi)后的結(jié)構(gòu)，應(yīng)以其殘余承載力的大小確定其加固方法。如果結(jié)構(gòu)的殘余承載力足夠大，能夠維持結(jié)構(gòu)的使用荷載，在這種情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受損部位進(jìn)行修復(fù)加固即可，如果結(jié)構(gòu)的承載力不足，則要考慮進(jìn)行結(jié)構(gòu)性加固或者重建。以墻體為例，如果墻體在受災(zāi)后只是有細(xì)微或不嚴(yán)重的裂縫，可以用壓力灌漿法進(jìn)行修復(fù)，將開裂的墻體重新黏合成一個(gè)整體;如果墻體裂縫比較嚴(yán)重，可用玻璃纖維水泥砂漿(GFCM)對(duì)墻體進(jìn)行抹面加固，加固前應(yīng)對(duì)砌塊灰縫進(jìn)行勾縫，再加固抹面層，厚度不小于20 mm～25 mm;如果墻體傾斜，當(dāng)傾斜角度不大時(shí)，可采用一般的工程措施修復(fù)加固，如果傾斜角度較大，則應(yīng)當(dāng)拆除重建;若墻體開裂外傾，預(yù)制板縫拉開導(dǎo)致房屋的整體性減弱，則可采用加設(shè)圈梁的方法進(jìn)行加固等等?？傊畱?yīng)根據(jù)破壞的程度分析其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響而采取相應(yīng)的加固措施。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，建筑物的各種破壞越來越受到人們的重視。針對(duì)砌體房屋，作為工程技術(shù)人員應(yīng)以“預(yù)防為主”作為首要原則，確保建筑產(chǎn)品不發(fā)生質(zhì)量事故，經(jīng)得起各種破壞因素的考驗(yàn)，當(dāng)砌體房屋出現(xiàn)了各種各樣的破壞，需要進(jìn)行工程加固，應(yīng)研究其破壞機(jī)理，掌握其破壞程度，以此作為依據(jù)選擇合適的修復(fù)加固方法，從而提高砌體結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量、恢復(fù)房屋的功能，使結(jié)構(gòu)能夠抵御各種災(zāi)害。

［1］ 朱伯龍，劉祖華.建筑改造工程學(xué)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998.

［2］ 范錫盛，王 躍.建筑工程事故分析及處理實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

［3］ GB 50003-2001，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］ 裘華鋒.砌體結(jié)構(gòu)地震后破壞形式與加固措施［J］.山西建筑，2010，36(4)：93-94.