震后房屋的鑒定和加固措施探討

李 慶，聶亞麗

（開封市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，河南 開封 475000）

0 引言

我國地處環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶的交匯地區(qū)， 是世界上地震發(fā)生最為嚴重的國家之一。地震會造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟損失。 如何最大限度地減輕地震帶來的人員傷亡和經(jīng)濟損失，已成為我國各城市減震防災工作的重大任務。 由于地震造成生命財產(chǎn)損失的重要途徑是建筑物的破壞和倒塌，因此，對震后房屋鑒定和加固的應用研究具有重要的經(jīng)濟社會意義。

1 房屋受震破壞的原因分析

1.1 設計問題

建筑物的破壞度因建筑平立面布置、結(jié)構(gòu)形式的不同和抗震措施的多少而有較大的差別。 房屋平面形狀復雜、立面設計不規(guī)則、質(zhì)量剛度分布不均勻，則地震時較容易引起扭轉(zhuǎn)或變形，從而加重房屋的震害。 同時，房屋的高度及高寬比超過規(guī)范要求時，也易產(chǎn)生平面彎曲破壞。 另外，構(gòu)件之間的節(jié)點構(gòu)造不夠牢固，導致其抗拉、抗壓、抗剪切強度不足或房屋整體性較差時，也會使結(jié)構(gòu)喪失承載力而倒塌。 這方面存在的主要問題如下：

（1）在“綜合樓”磚房中，底層往往采用“混雜”結(jié)構(gòu)體系。 如，為了滿足底層大空間的需要，僅在底層局部采用鋼筋混凝土內(nèi)框架結(jié)構(gòu)， 更有甚者，僅僅將構(gòu)造柱和圈梁局部加大，視為框架結(jié)構(gòu)。

（2）多層磚房抗震設計中，未作抗震承載力計算的占多數(shù)，有的缺乏實際工程經(jīng)驗，相近的多層磚房采用的砌體強度等級相距甚遠。

（3）在住宅磚房設計中，為追求大客廳，布置大開間和大門洞。 有的大門洞間墻寬僅有240 mm，并將陽臺做成大懸挑（懸挑長度大于2 m），以延擴客廳面積。 當部分“局部尺寸”不滿足要求時，不采取加強措施，有的采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢。 在住宅磚房中，根據(jù)“造型”要求，布置成復雜平面，或縱、橫墻沿平面布置，多數(shù)不能對齊，或墻體沿豎向布置，上下不連續(xù)等等。

（4）在城市住宅磚房建設中，房屋超高或超層時有發(fā)生，尤其是底層為“家?guī)У辍钡拇u房，高度往往超過限值1 m 以上。

（5）在多層磚房抗震設計中，所采取的抗震措施區(qū)別較大。 構(gòu)造柱和圈梁多數(shù)設計富余較大，部分設置不足（含大洞口兩側(cè)未設構(gòu)造柱）。

（6）在進行框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計算時，通常取構(gòu)件的中心線來計算，計算得到的梁在節(jié)點處的彎矩是節(jié)點中心處的負彎矩，而不是梁與柱交接處的彎矩，可工程中常常按此值進行配筋。 梁負彎矩在交接處較在中心處要小，特別是在框架柱截面尺寸較大、柱距較小時，兩者的差距是很明顯的。 如按節(jié)點中心處負彎矩進行配筋，無疑提高了框架梁的實際受彎承載力，很難形成“強柱弱梁”的梁鉸機制。

1.2 地基問題

（1）強度及穩(wěn)定性問題。 地基的抗剪強度不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載，地基發(fā)生局部或整體剪切破壞。（2）壓縮及不均勻沉降問題。在上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下，地基若產(chǎn)生過大的變形，將影響到結(jié)構(gòu)物的正常使用。 不均勻的沉降可能造成結(jié)構(gòu)的開裂，且當沉降量較大時，不均勻沉降往往也較大，伴隨結(jié)構(gòu)的破壞則更大。 （3）地基的滲漏量或水力比降超過允許值時， 會發(fā)生水量流失或因潛蝕及管涌而導致失事， 最后導致房屋受到嚴重破壞。（4）當建筑物地基內(nèi)含飽和沙層、粉土層時，在強烈的地面運動影響下，土中孔隙水壓力急劇升高，致使地基土發(fā)生液化，地基承載力下降，甚至完全喪失，從而導致上部結(jié)構(gòu)的破壞。

1.3 結(jié)構(gòu)體型布置問題

有些框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平面布置復雜，致使質(zhì)心與剛心不重合。 在地震作用下， 該結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)反應，從而加劇地震的破壞作用。 有些建筑物，在結(jié)構(gòu)豎向體型布置過程中，為滿足使用要求，在底部幾層開設商場，上部作住宅或辦公用房等。底部幾層磚填充墻數(shù)量比較少、間距較大，且層高較高；上部磚填充墻數(shù)量大、分布比較廣。這樣，在地震作用下，上部磚填充墻與框架共同參與工作，使磚填充墻先開裂，且開裂后的剛度迅速下降， 但由于磚填充墻使用量大、分布部位廣，結(jié)構(gòu)進入塑性階段后仍具有較大的耗能能力。同時，框架柱截面沿豎向沒有變化或變化很小。底部層間屈服強度系數(shù)明顯小于上部，成為結(jié)構(gòu)的薄弱層。在中強地震作用下，造成較為突出的底部彈塑性變形集中現(xiàn)象。另外，由于磚填充墻提供較大的側(cè)移剛度，使得上部與底部層間剛度比較大，不能滿足規(guī)范要求。在地震作用下，底部較上部受破壞嚴重， 更有甚者， 底部完全倒塌而上部結(jié)構(gòu)基本完好。

1.4 施工質(zhì)量問題

1.4.1 砌體結(jié)構(gòu)

磚房是我國城鎮(zhèn)民用建筑的主體。 在歷次地震中，磚房的震害又是嚴重的。 這主要是因為，磚砌體是一種脆性結(jié)構(gòu)，其抗拉和抗剪能力均低，在強烈地震作用下，磚結(jié)構(gòu)易發(fā)生脆性的剪切破壞。砌體的抗剪能力既取決于沙漿的強度， 又取決于磚的組砌方式。 如黏土磚抗壓強度低， 當沙漿的配合比不準確時，砌體的抗剪強度低。 在施工中，若將縱橫墻分開砌筑，或構(gòu)造柱與砌體之間沒有很好的連接，當發(fā)生強烈地震時，由于橫墻的頂推作用，縱墻容易脫開閃出，從而導致房屋的破壞和倒塌。 在強震中，還有些房屋由于構(gòu)件的連接不牢、 支承長度不夠或支承失效等，造成屋蓋塌落。

1.4.2 框架結(jié)構(gòu)

（1）填充墻與梁、柱的拉結(jié)質(zhì)量不良。 由于在框架柱預埋的拉結(jié)鋼筋的脫模作業(yè)十分困難， 有些施工單位便不進行預埋。這樣，即使后期采取鉆孔補設的措施，其拉結(jié)質(zhì)量與正常施工質(zhì)量相比，也遠遠不足。

（2）混凝土澆筑質(zhì)量不高?？蚣芰号c柱節(jié)點受力狀態(tài)較復雜，既要承受梁端的彎矩、剪力，又要承受柱節(jié)點的彎矩、剪力、軸力。 由于地震作用方向的不確定性，在其荷載的反復作用下，節(jié)點梁與柱端點會出現(xiàn)與靜力計算時符號相反的彎矩， 在橫梁端部塑性鉸區(qū)， 產(chǎn)生剪切破壞。 而柱端在梁高位置的核心區(qū)，混凝土處于剪壓復合應力狀態(tài)，就會使核心區(qū)出現(xiàn)交叉形式的裂縫，柱端混凝土被壓碎、剝落，鋼筋屈服外鼓， 使梁端錨固鋼筋脫落、 柱點喪失支撐作用，從而導致整體失效。同時，由于梁柱交叉，在梁高核心區(qū)鋼筋縱橫交錯，使箍筋綁扎十分困難，混凝土澆筑質(zhì)量也難以得到有效的保證。

2 震后房屋鑒定

房屋遭受地震作用產(chǎn)生損傷， 結(jié)構(gòu)抗力指標突然下降，但是結(jié)構(gòu)還有一定的殘余承載力。震后房屋鑒定工作主要是對地震損傷后房屋結(jié)構(gòu)的安全再使用和抗震能力進行評定［1］。

2.1 鑒定方法

震后房屋可靠性鑒定的基本方法主要有經(jīng)驗鑒定法、實用鑒定法和可靠概率鑒定法3 種。

2.1.1 經(jīng)驗鑒定法

經(jīng)驗鑒定法是主要以原設計規(guī)范或規(guī)程為依據(jù)， 按照個人目視觀測及規(guī)范定值計算結(jié)果來評定結(jié)構(gòu)與實際差異的一種經(jīng)驗評定法。 它的特點是，荷載計算以實際調(diào)查為準，材料強度取值一般按經(jīng)驗評定，圖紙規(guī)定的材質(zhì)數(shù)據(jù)僅作參考。 對原設計中采用的規(guī)范依據(jù)、理論公式、計算圖形，主要看是否與實際結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)相符。 否則，應按實際狀況進行修改。 經(jīng)驗法一般不使用檢測設備和儀器，主要憑個人經(jīng)驗。 因此，受個人主觀因素的影響較大。

2.1.2 實用鑒定法

實用鑒定法是在經(jīng)驗鑒定法的基礎上發(fā)展起來的。它克服了經(jīng)驗鑒定法的缺點，特別重視檢測手段和測試技術。在結(jié)果評定中，實用鑒定法以原來設計規(guī)范的控制條件為標準，提出鑒定結(jié)論。

2.1.3 可靠概率鑒定法

可靠概率鑒定法是運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計原理， 采用非定值統(tǒng)計規(guī)律對建筑物的可靠度進行鑒定的一種方法。該方法分析已有建筑物的可靠度，找出建筑在正常使用條件下和預計使用期內(nèi)發(fā)生破壞或失效的概率，確定其使用壽命。

2.2 房屋鑒定結(jié)論

目前， 震后房屋鑒定所采用的鑒定方法大致處于經(jīng)驗鑒定法和實用鑒定法之間。 通過對震后房屋震害的分析， 房屋地震受破壞的程度可劃分為［2］：（1）嚴重破壞。整體或局部倒塌，需拆除重建。 （2）中等破壞。 多數(shù)（50%以上）承重構(gòu)件輕微裂縫，部分（30%以上）承重構(gòu)件產(chǎn)生明顯裂縫，個別非承重構(gòu)件受到嚴重破壞，需合理修復，采取安全措施后，可適當使用。（3）輕微破壞。 個別承重構(gòu)件產(chǎn)生輕微裂縫，個別非承重構(gòu)件破壞明顯，稍加修復，即可繼續(xù)使用。（4）承重構(gòu)件完好，個別承重構(gòu)件（5%以下）受到輕微破壞，附屬構(gòu)件有不同程度的破壞，一般不需要修復即可繼續(xù)使用，或稍微修復即可繼續(xù)使用。

根據(jù)以上的等級劃分， 可對地震后房屋鑒定結(jié)論定級為：A 級標準房屋， 應拆除重建；B 級標準房屋，合理維修后可使用；C 級標準房屋，邊使用邊維修；D 級標準房屋，可使用。 由鑒定結(jié)論可將震后房屋劃分為四類：一類房屋（拆除重建）；二類房屋（需修復）；三類房屋（需部分修復）；四類房屋（不需修復）。

3 房屋加固

根據(jù)以上對地震后房屋的鑒定和對房屋受震破壞原因的分析，對于一類房屋，我們只有拆除重建，而對于二類和三類房屋， 則應采取相應的加固修復措施。

3.1 基礎加固

對震后破壞的基礎加固， 必將對原來基礎周邊的土產(chǎn)生撓動， 且新增加基礎將會對原基礎的受力狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響。因此，震后基礎加固相當復雜且困難，應根據(jù)基礎類型，采用不同的加固方法。 對于獨立基礎和條形基礎， 可采用增大原有基礎的截面來增加其承載力。對于樁基礎，可采用在原來樁基礎周邊增加樁基礎的方法。 轉(zhuǎn)換構(gòu)件將上部荷載分傳至各個樁基礎， 使新舊樁基礎共同分擔上部傳下來的荷載，從而起到對原有樁基礎的加固作用。在基礎加固過程中，應盡量減少對原來基礎的破壞，對新基礎要采用換土、壓實等方法減少其沉降量，從而減少其對主體結(jié)構(gòu)的影響。

3.2 房屋承重構(gòu)件破壞的加固

3.2.1 框架結(jié)構(gòu)

對于框架結(jié)構(gòu)， 震后破壞的加固部位主要是柱子和梁。 柱子的加固方法有：（1）在原鋼筋混凝土柱外圍包裹鋼筋混凝土，使之成為一個整體，實現(xiàn)增加截面的目的。（2）在原鋼筋混凝土柱外四邊采用鋼結(jié)構(gòu)加固， 使鋼結(jié)構(gòu)與原鋼筋混凝土柱共同分擔上部荷載。 梁的加固一般也有兩種：（1）在原梁下部及側(cè)面增加混凝土和鋼筋實現(xiàn)增大其截面。（2）采用鋼結(jié)構(gòu)對梁進行加固，增加其抗彎抗剪能力。

3.2.2 砌體結(jié)構(gòu)

（1）后加圈梁、拉桿加固技術。 當圈梁設置不符合鑒定要求時，應增設圈梁。外墻圈梁宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土， 內(nèi)墻圈梁可采用鋼拉桿或在進深梁端加錨桿代替［4］。 后加型鋼圈梁是沿外墻作型鋼圈梁，沿內(nèi)墻作鋼拉桿，施工簡便，且為干作業(yè)，不受季節(jié)的影響，但是剛度小，不易與墻體貼緊，且耗鋼量大，造價高。后加鋼拉桿能夠?qū)⒖v橫墻進行拉結(jié)，防止縱墻外閃倒塌， 還可以保證外加鋼筋混凝土構(gòu)造柱與磚墻協(xié)同工作，提高墻體的整體性。

（2）外加鋼筋混凝土構(gòu)造柱加固技術。這種技術是在砌體墻某些部位的外側(cè)或內(nèi)側(cè)設置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，與墻體組合，共同承擔外力作用，以提高砌體結(jié)構(gòu)的抗剪強度和變形能力。

（3）鋼筋網(wǎng)沙漿面層加固技術。通過外加鋼筋網(wǎng)片和高等級水泥沙漿面層， 可大幅度提高原有墻體的抗側(cè)力剛度和受剪承載力， 從而使房屋在地震時或其他外力作用下不致倒塌破壞。國內(nèi)外試驗表明，采用鋼筋網(wǎng)沙漿面層加固M10 混合沙漿砌筑的磚墻，墻體抗剪能力比原磚墻提高2 倍以上［3］。

（4）包鋼加固技術。 在地震作用下，砌體結(jié)構(gòu)被破壞主要是因為抗拉不足。 這時可以在磚柱四周或者磚墻兩側(cè)包以型鋼或鋼板， 然后橫向用綴板將鋼構(gòu)件連接成整體進行加固。將鋼板包在墻體上，可以代替鋼筋混凝土圈梁的作用。 沿房屋豎向包以型鋼或角鋼，可以代替鋼筋混凝土構(gòu)造柱的作用。

3.3 房屋墻體裂縫加固

墻體開裂也是影響房屋安全的主要因素之一。震后房屋墻體裂縫形式主要包括斜裂縫、交叉裂縫、水平裂縫和豎向裂縫。經(jīng)對墻體裂縫進行分析，可采用如下加固措施：

（1）對于墻體粉刷層出現(xiàn)裂縫，而墻體未出現(xiàn)裂縫的，清除原粉刷破損部分，并將墻體清理干凈，灑水潤濕后，用水泥沙漿抹灰嵌縫，再粉刷破損面層，最后進行合理養(yǎng)護即可。

（2）對于寬度小于0.5 mm、長度小于1／3 墻長的承重墻裂縫， 或長度小于1／2 墻長的非承重墻裂縫，清除原粉刷破損部分，并將裂縫清理干凈后，采用壓力灌漿法修補裂縫，用水泥沙漿抹面并養(yǎng)護。

對于寬度小于0.5 mm、長度大于1／3、小于2／3墻長的承重墻裂縫， 或長度大于1／2 墻長的非承重墻裂縫， 清除原粉刷破損部分， 將裂縫墻體清理干凈， 采用壓力灌漿法修補裂縫后， 在裂縫兩側(cè)至少500 mm 范圍內(nèi) 用鋼筋網(wǎng)水泥沙漿單面加固。 加固時，鋼筋網(wǎng)水泥沙漿面層的厚度不小于35 mm，面層的沙漿強度等級采用M 10，鋼筋外保護層厚度不小于15 mm，鋼筋網(wǎng)與墻面的空隙不小于5 mm。 鋼筋網(wǎng)采用Φ6 方格鋼筋網(wǎng)時，方格尺寸為200 mm×200 mm； 采用Φ8 的L 形錨筋時，L 形錨筋的間距不小于500 mm，并交錯布置。 鋼筋網(wǎng)的四周應與樓板或梁、柱、墻體可靠連接，可采用錨筋、拉接筋等連接形式。當鋼筋網(wǎng)遇有門窗洞口時，應將鋼筋彎入洞口側(cè)邊錨固。

（3）對于寬度大于0.5 mm 或長度大于2／3 墻長的承重墻裂縫，將裂縫清理干凈，采用壓力灌漿法修補裂縫后， 在裂縫兩側(cè)至少500 mm 范圍內(nèi)用鋼筋網(wǎng)水泥沙漿對墻體進行雙面加固。 其具體加固要求與單面加固相似，不同的是，雙面鋼筋網(wǎng)采用Φ8 的S 形穿墻拉接筋連接，拉接筋的間距為500 mm。

（4）對于柱間或門窗間墻出現(xiàn)較大裂縫（長度大于1／2 墻寬）的，將裂縫清理干凈，采用壓力灌漿法修補裂縫后，鏟除原柱間或門窗間墻的四面粉刷，采用Φ8 鋼筋骨架外包加固，Φ8 鋼筋雙向間距為200 mm，加固要求、施工順序同雙面鋼筋網(wǎng)水泥沙漿。當窗間墻寬度小于1000 mm 時，可不設拉接筋。

4 結(jié)語

房屋建筑的震后鑒定和加固是一項復雜的綜合工程，需系統(tǒng)考慮很多問題。要對原結(jié)構(gòu)進行檢測鑒定和承載力分析計算， 對建筑物可靠性進行科學合理的評價，然后在加固過程中，對結(jié)構(gòu)連接、施工工藝和施工次序等詳加考慮， 以保證達到工程的加固目的，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟社會效益。

［1］ 姚謙峰，蘇三慶. 地震工程［M］. 西安：陜西科學技術出版社，2001：48.

［2］ 建設部.建筑地震破壞等級劃分標準［EB／OL］ .（2012－12－20）http：／ ／www.doc88.com／p－0157335160033.html.

［3］ 林 震.砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震加固評述［J］. 福建建筑，2004（3）：39－41.

［4］ 林瑋，李巨文. 多層砌體房屋抗震加固方法述評［J］. 地震工程與工程振動，2006（6）：144－146.