既有磚混結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)

王軼霞，董 成

（河北水利電力學(xué)院基礎(chǔ)部，河北滄州 061001）

自建國(guó)以來(lái)，我國(guó)地震區(qū)劃分圖已經(jīng)經(jīng)過(guò)五次修改，全國(guó)大部分區(qū)域抗震標(biāo)準(zhǔn)隨之變化，這就意味著既有建筑面臨承載力不足、延性不足、變形不足等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，需要相關(guān)部門(mén)對(duì)既有建筑進(jìn)行抗震能力鑒定，并根據(jù)鑒定結(jié)果的要求進(jìn)行相應(yīng)加固。本文針對(duì)以上情況，就磚混結(jié)構(gòu)的抗震加固現(xiàn)狀進(jìn)行研究、總結(jié)。力求為本地區(qū)既有磚混建筑的抗震加固提供參考。

磚混結(jié)構(gòu)是本地區(qū)2000 年以前使用較多的結(jié)構(gòu)形式，多用于多層住宅樓、辦公樓、教學(xué)樓等民用建筑中。它的豎向承重構(gòu)件為砌體墻，水平方向主要承重構(gòu)件為鋼筋混凝土板和鋼筋混凝土梁，而此種結(jié)構(gòu)整體性差、脆性破壞較嚴(yán)重是其主要受力缺陷。為此，在磚混結(jié)構(gòu)中加入了圈梁和構(gòu)造柱，而圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置主要跟當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防等級(jí)有關(guān)。但隨著時(shí)間及抗震標(biāo)準(zhǔn)的改變，當(dāng)時(shí)的抗震構(gòu)造已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在對(duì)抗震設(shè)防的要求，一旦發(fā)生震害，破壞必將在所難免。因此針對(duì)不同的建筑情況，需要進(jìn)行相應(yīng)的抗震加固，且國(guó)內(nèi)外對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)抗震加固的研究較為成熟，現(xiàn)將各類加固方法總結(jié)如下：

1 水泥砂漿和鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固

磚混結(jié)構(gòu)較為常用的加固方法之一就是水泥砂漿和鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固。該方法的主要工藝是首先磚墻表面去除面層，接著磚墻一側(cè)或是兩側(cè)加設(shè)一定厚度的水泥砂漿面層或是采用直徑為4mm 或6mm，間距為300mm×300mm 的鋼筋網(wǎng)，再抹砂漿面層的方法，以此提高墻體的抗震能力。

該方法主要施工工藝簡(jiǎn)單，適用于磚墻砂漿強(qiáng)度等級(jí)較低的情況，若既有建筑的磚墻砂漿強(qiáng)度較高，采用此方法抗震加固效果不明顯。

2 鋼筋混凝土板墻加固

鋼筋混凝土板墻加固法是另一種常使用在磚混結(jié)構(gòu)中的抗震加固方法。該方法一般有兩種形式，一種是首先把磚墻一側(cè)表面去除面層，然后在墻表面鋪設(shè)單層雙向鋼筋，間距宜為150～200mm，強(qiáng)度一般采用HPB300 或HRB335 級(jí)，鋼筋需錨入原墻體不小于120mm，最后在其上澆筑或噴射60～100mm 的鋼筋混凝土，此種方法，原有墻體與新澆筑墻板共同受力，大大提高了墻體的抗震承載能力。

另一種形式是雙面鋼筋混凝土墻板，方法同單面墻板。但雙面墻板鋼筋錨固時(shí)采用穿墻筋與原墻體連接。雙面鋼筋混凝土墻板加固時(shí)，相當(dāng)于改變了既有墻體的結(jié)構(gòu)形式，把砌體結(jié)構(gòu)承載改變?yōu)殇摻罨炷良袅Y(jié)構(gòu)承重。

此方法可以有效提高加固后砌體墻的承載能力。它主要對(duì)既有墻體砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高的情況，較為適用。若砂漿強(qiáng)度低時(shí)，砌體墻開(kāi)裂后與面板可能會(huì)產(chǎn)生剝離脫落，會(huì)影響加固后的承載力。

3 增設(shè)抗震構(gòu)件加固

3.1 增設(shè)抗震墻

增設(shè)抗震墻也是一種傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)抗震加固方式，墻體是砌體墻或是鋼筋混凝土墻體，若計(jì)算允許，應(yīng)優(yōu)先選擇砌體墻。此方法適合于墻體間距過(guò)大，超過(guò)抗震設(shè)防規(guī)范時(shí)或鑒定要求增設(shè)抗震墻的情況。增設(shè)的抗震墻體根據(jù)鑒定結(jié)果確定具體位置，再來(lái)對(duì)抗震墻進(jìn)行施工，抗震墻須與既有磚混結(jié)構(gòu)通過(guò)鋼筋或是預(yù)埋件有可靠連接，同時(shí)應(yīng)在抗震墻體下方設(shè)置基礎(chǔ)。

3.2 外加圈梁-構(gòu)造柱加固

傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)中必備的抗震構(gòu)件是圈梁和構(gòu)造柱，它對(duì)提高磚混結(jié)構(gòu)的整體性、延性及變形能力有重要的作用，可以有效地降低震害，減少損失。

外加的構(gòu)造柱多設(shè)置在建筑物的四角、縱橫外墻相交處、樓梯間和不規(guī)則平面的轉(zhuǎn)角處，并由底部開(kāi)始設(shè)置，沿全高布置，同時(shí)對(duì)應(yīng)增加圈梁，形成封閉的系統(tǒng)。施工時(shí)注意，外加圈梁-構(gòu)造柱須與原有結(jié)構(gòu)有可靠連接，并且外加柱下方需設(shè)置基礎(chǔ)。

此方法適用于未按抗震設(shè)防要求設(shè)置圈梁構(gòu)造柱的既有磚混結(jié)構(gòu)房屋。

4 鋼絞線網(wǎng)片-聚合物砂漿加固

鋼絞線網(wǎng)片-聚合物砂漿加固法的原理是通過(guò)加固砌體墻來(lái)提高抗震能力的一種方法。其在加固前首先去除粉刷層，然后把鋼絞線網(wǎng)片鋪設(shè)在墻體表面，同時(shí)鋼絞線應(yīng)與四周結(jié)構(gòu)有可靠連接，一般鋼絞線采用金屬股芯鋼絞線，直徑不低于3mm，強(qiáng)度不低于1000MPa，最后在鋪設(shè)完成的鋼絞線表面涂抹30mm 左右厚度的聚合物砂漿，涂抹的聚合物砂漿應(yīng)使鋼絞線的保護(hù)層厚度不小于15mm。此方法可用于單側(cè)或雙層加固，加固后可有效提高磚墻的抗震承載力，適用于既有磚墻實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)較高的墻體。

5 粘鋼加固法

粘鋼加固法是在砌體墻的外側(cè)使用建筑結(jié)構(gòu)用膠，在高度方向粘貼鋼板或是型鋼，為保證鋼板或型鋼的抗震效果，還會(huì)在垂直高度方向布置綴板或是綴條進(jìn)行連接的加固方法。此方法中，豎向鋼板或型鋼的作用類似于既有結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱，另外鋼材是一種很好的建筑材料，它的使用可以有效提高震害發(fā)生時(shí)墻體抗剪承載力，還可以使其破壞性質(zhì)轉(zhuǎn)為延性破壞。此方法適合于砌體結(jié)構(gòu)截面尺寸受限，又需要大幅提高構(gòu)件承載力的情況。

6 碳纖維布加固法

碳纖維布的抗拉能力非常好，是一種新型的磚混結(jié)構(gòu)加固材料，優(yōu)點(diǎn)非常突出，它可代替粘貼鋼加固技術(shù)中的鋼板和型鋼，也克服了鋼材容易生銹、后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。碳纖維布加固技術(shù)性能優(yōu)越，施工簡(jiǎn)單，在加固中必定會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

7 預(yù)應(yīng)力抗震加固法

預(yù)應(yīng)力抗震加固法是近些年研究的一種加固技術(shù)，由北京市建筑工研究院有限公司提出。此加固方法首先在沿墻體兩側(cè)高度方向?qū)ΨQ布置鋼筋，鋼筋為預(yù)應(yīng)力鋼筋，施工時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋需與墻體有可靠的錨固，最好把鋼筋錨固到構(gòu)造柱中；接著給鋼筋施加一定的預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力通過(guò)鋼筋傳遞給墻體，墻體既獲得了預(yù)壓應(yīng)力。

經(jīng)試驗(yàn)表明，此方法對(duì)提高房屋的受剪承載力有非常顯著的效果，如圖1 所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力加固磚墻

8 隔震加固

隔震加固是利用隔震裝置來(lái)隔離地震能量，隔震裝置一般安裝在基礎(chǔ)和建筑物上部結(jié)構(gòu)之間，隔震裝置多數(shù)為支座形式，它把結(jié)構(gòu)分成了上下兩部分，使結(jié)構(gòu)由“剛性”抗震體系變成“柔性”抗震體系，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的抗震目的。隔震加固裝置的加入使建筑物自振周期延長(zhǎng)、阻尼增大，這樣在發(fā)生震害時(shí)，可以有效的保護(hù)建筑本身，同時(shí)建筑仍然發(fā)揮其功能。隔震加固具有很好的抗震效果，應(yīng)用非常廣泛。

9 減震加固

減震加固是利用增設(shè)阻尼器來(lái)耗散地震能力，增設(shè)的阻尼器一般設(shè)置在結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件中，阻尼器的增設(shè)使結(jié)構(gòu)體系可以達(dá)到“以柔克剛”的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)規(guī)范中規(guī)定的“三水準(zhǔn)”設(shè)防目標(biāo)。減震加固對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性提高較為明顯，它使主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性工作狀態(tài)，地震反應(yīng)較小。減震加固抗震效果好，適用范圍廣泛。

磚混結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)研究較早，種類較多，合適加固方案的選擇需根據(jù)抗震鑒定報(bào)告要求，同時(shí)考慮相應(yīng)的抗震加固原則來(lái)確定。要綜合提高磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力，確定的抗震加固方案一般包括整體加固、區(qū)段加固或構(gòu)件加固。方案確定時(shí)以下幾點(diǎn)要特別注意：

（1）由于自承重墻體只承受自身重力作用，所承受的地震作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于承重墻體。所以在同一個(gè)樓層中，加固優(yōu)先考慮承重墻體。

（2）若磚混結(jié)構(gòu)經(jīng)鑒定為非剛性結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)優(yōu)先選擇改變結(jié)構(gòu)體系的抗震加固方案。如選用樓蓋現(xiàn)澆鋼筋混凝土層、增設(shè)抗震墻等。

（3）抗震加固方案的選擇還需考慮加固后的墻段應(yīng)受力均勻，避免出現(xiàn)明顯的薄弱區(qū)，否則一旦震害發(fā)生，薄弱區(qū)馬上發(fā)生破壞，可能導(dǎo)致墻體連續(xù)倒塌，發(fā)生嚴(yán)重破壞。

（4）抗震加固方案的選擇還需考慮加固后房屋各個(gè)樓層的抗震承載力分布應(yīng)較為均勻，防止樓層間抗震承載力相差過(guò)大，一旦震害發(fā)生，出現(xiàn)明顯薄弱層，以致使整棟結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，損失巨大。

磚混結(jié)構(gòu)抗震方案的選擇除了考慮以上原則外，還需考慮施工可行性，經(jīng)濟(jì)性，安全性等問(wèn)題，力求找到最優(yōu)方案。在既有磚混結(jié)構(gòu)的加固中，也要做到因地適宜，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，制定出符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的切實(shí)可行的抗震加固方案。