分析工民建房屋建筑防震加固技術(shù)的運(yùn)用

張陸

（中交第四公路工程局有限公司 北京 100123）

房屋建筑的不斷增多使建筑地震破壞也越來(lái)越多，更多的人關(guān)注房屋建筑地震安全性與穩(wěn)定性。這對(duì)既有房屋建筑而言，必須做好抗震加固，而抗震加固效果主要取決于抗震加固技術(shù)。因此，有必要對(duì)抗震加固技術(shù)及其運(yùn)用進(jìn)行深入分析，只有這樣才能為實(shí)際的抗震加固提供參考依據(jù)，保證抗震加固效果。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)破壞形式

1.1 墻體破壞

與水平方向地震作用相平行布置的墻體屬于抗側(cè)力構(gòu)件，導(dǎo)致其破壞的原因?yàn)榭辜舫休d力不滿足要求，受地震作用后，如果墻體高度和寬度之比在1左右，則會(huì)在墻體上產(chǎn)生交叉裂縫；而如果墻體高度和寬度之比小于1，則會(huì)在墻體上產(chǎn)生水平裂縫，當(dāng)樓板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使，底層裂縫將比上層更加嚴(yán)重[1]。

1.2 窗間墻與墻垛破壞

細(xì)高窗間墻會(huì)受到剪、彎同時(shí)作用，出現(xiàn)水平方向的裂縫。當(dāng)窗面有很多較大的洞口時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的破壞。若窗間墻的設(shè)置不科學(xué)，或墻段長(zhǎng)度不滿足要求，則寬度較大的墻垛將由于大量吸收能量而先行產(chǎn)生破壞，而寬度較小的墻垛將由于穩(wěn)定性不足而失效。收豎向地震作用后，當(dāng)上部過(guò)梁設(shè)有較大面積的洞口時(shí)，會(huì)在中部產(chǎn)生斷裂破壞。

1.3 縱橫墻破壞

因施工中縱橫墻通常無(wú)法進(jìn)行咬槎砌筑，在縱橫墻之間會(huì)存在馬牙槎，此時(shí)墻體之間的拉結(jié)嚴(yán)重不足，或由于砌筑質(zhì)量較差，導(dǎo)致拉結(jié)強(qiáng)度不足。如果墻體之間的連接較弱，則受地震作用后，將在內(nèi)外墻之間的交接面上出現(xiàn)豎向裂縫，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致整片墻發(fā)生倒塌。除此之外，因地震作用會(huì)使地基發(fā)生不均勻沉降，所以也會(huì)使墻間產(chǎn)生豎向裂縫。

1.4 樓板和屋蓋破壞

在地震作用下，樓板和屋蓋能傳遞水平方向的作用力，它們的水平剛度直接決定了建筑整體抗震能力。有現(xiàn)澆板構(gòu)成的建筑結(jié)構(gòu)具有良好的整體性與抗震性；由預(yù)制板構(gòu)成的結(jié)構(gòu)則整體性相對(duì)較差，如果板縫很小，則混凝土的灌縫很難達(dá)到密實(shí)，而如果端部擱置長(zhǎng)度不足，同時(shí)沒(méi)有采用有效的拉結(jié)，將在地震作用下導(dǎo)致板縫拉裂，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)板體掉落[2]。

1.5 附屬物破壞

房屋建筑的附屬物包括屋頂間、女兒墻與煙囪等，有從屋面上伸出的附屬物的房屋建筑在受到地震作用后將產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，加劇地震反應(yīng)，提高破壞率。從屋面上伸出的屋頂間，很容易產(chǎn)生交叉裂縫，則屋頂?shù)臒焽杓芭畠簤θ菀桩a(chǎn)生水平方向裂縫。

1.6 樓梯間和墻角破壞

樓梯橫墻的間隔距離小，自身水平方向的剪切剛度較大，在這種情況下受到地震剪力之后，因樓梯間通常無(wú)樓板，同時(shí)空間剛度很小，踏步板嵌入到側(cè)墻當(dāng)中，對(duì)墻體有一定削弱作用，所以樓梯間處墻體會(huì)在水平方向地震作用下出現(xiàn)明顯的交叉及斜向裂縫。墻角一般處在房屋建筑的端部，橫縱向約束均明顯減弱，所以墻角部位的抗震性能往往很低。另外，因墻角剛度很大，受地震作用后，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致墻角處地震作用效應(yīng)大幅增加，最終導(dǎo)致破壞，甚至倒塌。

2 房屋建筑抗震加固

2.1 抗震加固基本要求

通常情況下，房屋建筑越高受到的地震作用影響就越大。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)而言，它屬于典型的脆性材料，根據(jù)地震調(diào)查結(jié)果可知，兩層和三層的砌體結(jié)構(gòu)建筑實(shí)際震害要比四層及五層砌體結(jié)構(gòu)建筑輕很多，而六層與超過(guò)六層的砌體結(jié)構(gòu)建筑所受震害更加嚴(yán)重。由此可以得出，即便采用了抗震加固措施，也不可能輕易的突破建筑高度與層數(shù)上的限制。

在實(shí)際的抗震加固工作中，需要從提高建筑整體抗震性能角度出發(fā)，同時(shí)充分注意滿足基本使用功能要求，并與相鄰的其它建筑保持協(xié)調(diào)；因承重墻需要承受樓層上的所有垂直方向荷載，若在地震作用下先行發(fā)生破壞，將對(duì)整個(gè)建筑的穩(wěn)定和安全造成危害，所以在完成對(duì)承重墻的加固之后，同一樓層范圍內(nèi)所有承重墻應(yīng)盡量有相近的抗震能力；對(duì)于采用非剛性結(jié)構(gòu)的建筑，在選擇具體的抗震加固措施時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，若通過(guò)支撐與支架的設(shè)置及加固柱與墻垛等措施來(lái)加固，則要增強(qiáng)變形能力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)層間位移的有效控制[3]。

2.2 地基基礎(chǔ)加固

對(duì)既有房屋建筑實(shí)施抗震加固的基本任務(wù)在于提高地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性，即應(yīng)先對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固。以地基所受水平與豎直方向承載力為依據(jù)，結(jié)合各項(xiàng)對(duì)地基基礎(chǔ)有影響的因素，采取合理可行且效果顯著的加固措施，包括對(duì)上部結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行加強(qiáng)、采用注漿或錨釬靜壓樁對(duì)地基進(jìn)行加固處理、增大地基基礎(chǔ)的底面面積、增大或增設(shè)鋼筋與結(jié)合灌漿，通過(guò)采用不同方法提高地基基礎(chǔ)整體承載力，以達(dá)到延長(zhǎng)其使用年限的目標(biāo)。地基基礎(chǔ)加固除了能杜絕因地基基礎(chǔ)沉降而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞，還能為后續(xù)上部結(jié)構(gòu)的加固或改進(jìn)奠定良好基礎(chǔ)，使建筑抗震加固重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，必須引起相關(guān)人員的高度重視。

2.3 扶壁柱法

如果墻體上的裂縫縫深或縫寬過(guò)大，則會(huì)使承載力降低，影響穩(wěn)定性，對(duì)此可采用扶壁柱法進(jìn)行加固。對(duì)于扶壁柱法，在工程中有著廣泛應(yīng)用，若按照使用材料進(jìn)行分類，可分成兩種，即磚砌與鋼筋混凝土。其中，磚砌扶壁柱直接和墻體相連，連接方法根據(jù)墻體實(shí)際情況選擇，以挖鑲與插筋兩種方法較為常用，通過(guò)可靠的連接，能使磚砌扶壁柱與墻體兩者可靠共同工作；鋼筋混凝土扶壁柱和磚砌扶壁柱相比較，能幫助墻體承受更多荷載，這使得它的墻體之間的連接更加重要，現(xiàn)場(chǎng)施工必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，保證兩者連接的可靠性。

2.4 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法

如果墻體上的裂縫縫深或縫寬過(guò)大，則會(huì)使承載力降低，影響穩(wěn)定性，對(duì)此除了可以采用扶壁柱法來(lái)加固，還能使用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法。該方法是指在清除掉墻體表面附著的粉刷層之后，分別在兩個(gè)側(cè)面設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片由直徑在4～8mm范圍內(nèi)的鋼筋構(gòu)成，完成鋼筋網(wǎng)片的設(shè)置后噴射一層砂漿（也可使用細(xì)石混凝土），當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)不具備噴射砂漿的條件時(shí)，也可由人工進(jìn)行涂抹。這一方法適合對(duì)面積相對(duì)較大的墻體進(jìn)行加固，現(xiàn)階段主要用于以下幾種情況：①由于建筑加層與超載導(dǎo)致墻體承載力降低；②由于發(fā)生火災(zāi)或受到地震作用而導(dǎo)致整片墻體剛度降低或承載力降低；③由于施工方面的問(wèn)題導(dǎo)致墻體承載力沒(méi)有達(dá)到要求；④窗間墻技術(shù)指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.5 外加鋼筋混凝土法

該方法主要用于柱加固，可分成側(cè)面外加與四周外包兩種。

2.5.1 側(cè)面外加

如果柱所受彎矩相對(duì)較大，可在受壓面或雙面上進(jìn)行混凝土的附加來(lái)加固。當(dāng)采用在受壓面上進(jìn)行混凝土附加的加固方法時(shí)，新、舊柱之間的連接十分重要，必須根據(jù)實(shí)際情況采取有效措施確保兩者可以良好共同工作。基于此，當(dāng)采用在兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行混凝土層附加的加固方法時(shí)，可設(shè)置連通箍筋來(lái)連接；當(dāng)采用在受壓面進(jìn)行混凝土層附加的加固方法時(shí)，可在柱表面先行設(shè)置膨脹螺栓及混凝土釘來(lái)保證兩者可靠連接，同時(shí)將角部按照300mm的間隔距離打去，確保后澆筑的混凝土層能夠進(jìn)入到柱中。

2.5.2 四周外包

該方法的加固效果很好，尤其是軸心受壓柱與小偏心受壓柱，更適合采用這一方法，加固后能有效提高柱的承載力。與側(cè)面外加的方法相同，加固時(shí)同樣要做好混凝土層和柱之間的連接，根據(jù)柱的實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)前施工條件，采用適宜的連接方式，保證連接可靠性。然而，雖然這種方法的加固效果要比單側(cè)或雙側(cè)面外加都要好，但其施工相比之下較為繁瑣，對(duì)施工條件有更高要求，所以適用于抗震要求較高的柱結(jié)構(gòu)。

2.6 抗震加固新方法

2.6.1 減震隔震

伴隨減震技術(shù)不斷發(fā)展，加之對(duì)以往房屋建筑震害的總結(jié)，可先通過(guò)對(duì)地震作用下房屋建筑結(jié)構(gòu)效應(yīng)的分析掌握地震效應(yīng)，然后選擇適宜的減震隔震方法，減小結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下受到的影響。就目前來(lái)看，以下幾種減震技術(shù)比較常用：①基礎(chǔ)隔震；②消能減震；③調(diào)諧減震[4]。以上幾種技術(shù)均屬于被動(dòng)減震技術(shù)，但都能起到良好的減震隔震效果，而且根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)通過(guò)對(duì)減震隔震技術(shù)的不斷改進(jìn)與更新，減震隔震效果必將得到進(jìn)一步提升，為房屋建筑的加固抗震提供可靠的技術(shù)支持。

2.6.2 抗震加固和節(jié)能改造相結(jié)合

如今，世界范圍內(nèi)的資源短缺現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，加之地震頻發(fā)，導(dǎo)致不同國(guó)家與地區(qū)的房屋建筑接連發(fā)生倒塌等重大事故，嚴(yán)重影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在這種情況下，對(duì)于房屋建筑的抗震加固與節(jié)能改造，很多學(xué)者將兩者充分結(jié)合到一起，提出一體化思想，同時(shí)對(duì)相關(guān)技術(shù)實(shí)施了深入分析。通過(guò)有效的一體化，不僅能提高房屋結(jié)構(gòu)體系的承載力，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)自身抗震性能的有效改善，相較于傳統(tǒng)的抗震加固措施，采用一體化的思想完成改造之后，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的承載力和抗震性能可以達(dá)到更高、更強(qiáng)，并能降低結(jié)構(gòu)整體耗能能力，減少能源的消耗，在保證抗震加固效果的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能改造目標(biāo)，從根本上避免了重復(fù)作業(yè)。另外，這也是使設(shè)計(jì)與施工實(shí)現(xiàn)一體化的有效途徑，能大幅降低項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本。值得一提的是，在抗震加固和節(jié)能改造相結(jié)合的技術(shù)當(dāng)中，目前以玻化微珠保溫砂漿最為常用。對(duì)于?；⒅楸厣皾{，它屬于無(wú)機(jī)保溫材料，除了能起到良好的保溫效果，還能提供與混凝土層相當(dāng)?shù)募庸套饔谩?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地震作用對(duì)房屋建筑的影響是顯而易見(jiàn)的，尤其是既有建筑，在建設(shè)時(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)水平都較低，可能無(wú)法達(dá)到現(xiàn)行抗震標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)此，要在認(rèn)識(shí)到房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震加固重要性的基礎(chǔ)上，掌握結(jié)構(gòu)破壞形式與機(jī)理，然后采用行之有效的技術(shù)措施進(jìn)行抗震加固，以此提高結(jié)構(gòu)的承載力與抗震性能，降低房屋建筑在地震中的破壞率。