淺談磚混建筑結(jié)構(gòu)的隔震加固設(shè)計(jì)與施工

米爾卡米力.吐魯甫

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的建筑領(lǐng)域也得到了飛速的發(fā)展。在我國(guó)建筑領(lǐng)域當(dāng)中，一般都利用磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑，具有選材方便、施工簡(jiǎn)單、工期相對(duì)較低并且造價(jià)低廉的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的建筑房屋過程當(dāng)中。在磚混結(jié)構(gòu)當(dāng)中大多是利用粘土磚和混合砂漿共同建造的。在對(duì)于地震的設(shè)計(jì)方面，由于本身組成材料和鏈接方式的特點(diǎn)，導(dǎo)致了房屋的抗震性能相對(duì)較差。本文首先對(duì)現(xiàn)階段的磚混建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析；其次利用實(shí)際工程的應(yīng)用對(duì)其技術(shù)進(jìn)行了分析研究。

Abstract： With the continuous development of China's economy， China's construction has also been rapid development. In China， most buildings are commonly masonry-concrete structure， which has characteristics of convenient material selection， simple construction， short construction period and low cost， and is widely applied in China. Masonry-concrete structure commonly built by clay bricks and mortar mixed. So in the seismic design， due to the characteristics of the material and the link mode， the seismic performance of the housing is relatively poor. This paper first analyzes the present situation of masonry-concrete structure； and then analyzes its technology by the application of practical engineering.

關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu)；隔震加固；施工

Key words： masonry-concrete structure；isolation and reinforcement；construction

中圖分類號(hào)：TU352.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）02-0119-03

0 引言

在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，仍然存在大量的砌體結(jié)構(gòu)廣泛分布在中小城鎮(zhèn)以及農(nóng)村當(dāng)中，對(duì)于一些老舊的磚混結(jié)構(gòu)的房屋，一般情況下是沒有考慮到房屋整體的防震要求的。在此基礎(chǔ)上，就需要對(duì)一些無構(gòu)造柱、無圈梁的砌體結(jié)構(gòu)急性設(shè)計(jì)改造，對(duì)其進(jìn)行防震加固的設(shè)計(jì)，提升整體的抗震性能，利用先進(jìn)的技術(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)建造，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 現(xiàn)階段的磚混建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀

在我國(guó)的防震建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要利用兩種防震方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別是橡膠防震制作和滑動(dòng)隔震支座兩種類型。在我國(guó)的國(guó)內(nèi)，橡膠隔震支座被得到了廣泛的應(yīng)用，并且已經(jīng)制定出了相應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。利用此種方式下的防震設(shè)計(jì)，可以大大減少經(jīng)濟(jì)節(jié)約成本的同時(shí)，還可以在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面按照構(gòu)造來進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)。

在橡膠隔震支座方面，也可以分為幾個(gè)部分來進(jìn)行研究，分別是普通的橡膠隔震支座和鉛芯橡膠隔震支座、高阻尼橡膠防震支座。在普通的橡膠隔震支座當(dāng)中，主要利用薄橡膠板和薄鋼板之間的分層交替疊合的操作來完成整體的硫化，其中橡膠層和鋼板之間緊密的結(jié)合保證了對(duì)其橡膠層的變形力度的限制，從而保持縱向的受壓承受能力和水平變形能力。在鉛芯橡膠隔震支座當(dāng)中，主要是利用普通小將支座當(dāng)中進(jìn)行開孔注鉛形成的，其中的阻尼是相對(duì)較高的，可以對(duì)結(jié)構(gòu)起到有效減震的作用，減少隔震層之間所產(chǎn)生的位移現(xiàn)象。在現(xiàn)階段來說，利用橡膠隔震支座進(jìn)行減震的工藝水平是處于基本成熟的狀態(tài)，但是在材料性能方面還是有所欠缺的。就目前的水平來看，鋼板和橡膠層在進(jìn)行粘合方面還存在這一定的問題，其中的壓力會(huì)造成雙方的撕裂現(xiàn)象，因此在對(duì)粘合劑進(jìn)行選擇的時(shí)候還需要進(jìn)行充分的研究。

在高阻尼橡膠隔震支座方面，將會(huì)成為鉛芯橡膠防震支座的主要替代產(chǎn)品。在利用高阻尼橡膠隔震支座的過程的當(dāng)中，可以選擇兩種類型不同的橡膠進(jìn)行填充，也可以選擇橡膠和塑料進(jìn)行防震，還可以利用橡膠和纖維、嵌段共聚的方式進(jìn)行，也可以在橡膠當(dāng)中進(jìn)行填充劑的添加。高阻尼橡膠支座在動(dòng)態(tài)力的作用之下是具有良好的黏彈性性質(zhì)的。

在滑動(dòng)隔震支座方面，主要是利用在隔震層當(dāng)中進(jìn)行滑動(dòng)材料的設(shè)置，從而降低其中的摩擦系數(shù)，使得其中基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)只能傳遞有限的作用力，可以對(duì)上部的結(jié)構(gòu)起到保護(hù)的作用。在整體的力學(xué)表達(dá)過程當(dāng)中，可整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的自振周期和結(jié)構(gòu)的周期是相同的，在進(jìn)行滑動(dòng)之后，隔震層的剛度就成為了零，在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的共振效果就會(huì)變得無窮大。在現(xiàn)階段我國(guó)的摩擦滑移隔震層當(dāng)中一般都設(shè)置成為帶狀的滑移層，利用沙粒、石墨以及滑石粉等多種廉價(jià)的材料來進(jìn)行建造。在利用滑動(dòng)隔震支座的過程當(dāng)中，其中相對(duì)完善成熟的是滑板式隔震支座以及摩擦擺隔震支座兩種類型。

在滑板式的隔震支座當(dāng)中，一般都利用聚四氟乙烯和不銹鋼板來進(jìn)行接觸，并且鋼板和其他物質(zhì)面之間的接觸，會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦滑移支座。在不銹鋼板的摩擦表面需要經(jīng)過專門的拋光處理，在其中進(jìn)行熱硬化的樹脂進(jìn)行涂抹，可以提高耐磨性。

在摩擦擺的隔震支座方面，主要是一種具有自動(dòng)復(fù)位功能的摩擦隔震體系的裝置來進(jìn)行完成的，利用在一個(gè)凹形曲面的地盤當(dāng)中放置的滑塊，來進(jìn)行移動(dòng)，水平位置發(fā)生移動(dòng)之后，滑塊就會(huì)滑動(dòng)到地盤曲面當(dāng)中的高處，滑塊就會(huì)在上部的作用力之下向低處進(jìn)行自動(dòng)下滑，進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位的操作。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)例應(yīng)用

2.1 建筑概況

在某醫(yī)院當(dāng)中，地上為3層，結(jié)構(gòu)形式為磚混建筑結(jié)構(gòu)，其中的墻厚240mm，豎向結(jié)構(gòu)長(zhǎng)為30m，寬為13m，總共的建筑面積為390m2。在該建筑工程當(dāng)中的屋蓋和樓蓋都是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土板，外墻的厚度約為370mm，內(nèi)腔的厚度約為240mm，砌筑砂漿的強(qiáng)度大約為M2，該建筑所在地區(qū)地震設(shè)防烈度為8度，該建筑的地測(cè)過平面圖如圖1所示。

該建筑是1990年竣工一直使用到現(xiàn)在，因此需要對(duì)其進(jìn)行防震加固，經(jīng)過檢查，在該建筑當(dāng)中主要存在以下幾個(gè)問題，分別是整體構(gòu)造柱的布置存在不合理的現(xiàn)象，在該建筑當(dāng)中的樓梯間存在布置不足的現(xiàn)象，在樓面和屋面當(dāng)中需要進(jìn)行預(yù)制空心樓板，在墻體之間的局部尺寸方面存在不足的現(xiàn)象，并且在女兒墻的構(gòu)造要求也存在不合理的現(xiàn)象。經(jīng)過對(duì)其新加墻體和原有墻體中間連接處的抗震能力測(cè)量，墻體的承載力出現(xiàn)了嚴(yán)重不足的現(xiàn)象。在此種情況下，進(jìn)行施工期間需要對(duì)在保持建筑設(shè)施不移動(dòng)的情況來，利用傳統(tǒng)的加固方式對(duì)其進(jìn)行加固的話就會(huì)導(dǎo)致工期的延長(zhǎng)和投入的加大。因此需要利用隔震技術(shù)來進(jìn)行加固，對(duì)基礎(chǔ)部分進(jìn)行施工，減少對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響的同時(shí)，還可以有效減少上部結(jié)構(gòu)的地震作用。

2.2 隔震加固方案

在該工程當(dāng)中，需要利用夾梁技術(shù)來進(jìn)行墻體的托換，從而對(duì)夾梁和隔震層的樓板之間進(jìn)行現(xiàn)澆，最終形成一個(gè)剛性的地盤。就可以實(shí)現(xiàn)在地盤和基礎(chǔ)之間進(jìn)行隔震支座的安裝。另外還需要在縱橫墻之間的連接處和跨度相對(duì)較大的跨中進(jìn)行隔震支座的安裝，在外圍需要進(jìn)行鉛芯橡膠支座的安裝設(shè)置，最后還需要將原本的條形基礎(chǔ)改變?yōu)楠?dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)，經(jīng)過設(shè)置，對(duì)該工程進(jìn)行了114個(gè)鉛芯橡膠支座和天然橡膠支座的安裝設(shè)計(jì)，如圖2所示。

經(jīng)過計(jì)算，在對(duì)該建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震加固之后，該建筑水平方向的減震系數(shù)達(dá)到了0.32，在隔震之后樓層之間的剪力和原本結(jié)構(gòu)當(dāng)中樓層之間的剪力進(jìn)行相比較，最大值可以達(dá)到0.33，因此本建筑進(jìn)過改造之后的減震系數(shù)為0.33。

2.3 施工方案

在對(duì)本工程的磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行各鎮(zhèn)加固的施工過程當(dāng)中，需要利用夾梁托換的技術(shù)，來使得夾梁和隔震層之間的樓板可以形成剛性地盤來對(duì)上部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效支撐。在此基礎(chǔ)上就可以對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固了，在地盤和基礎(chǔ)之間進(jìn)行隔震支座的安裝，在進(jìn)行安裝的過程當(dāng)中需要保證支座和其中的連接可以達(dá)到有效可靠的狀態(tài)。在該工程當(dāng)中，需要利用從上到下的施工方式，對(duì)隔震加固的順利施工提供必要的保障。首先需要對(duì)水準(zhǔn)進(jìn)行有效測(cè)量，之后對(duì)土方進(jìn)行開挖，并且對(duì)施工放樣的標(biāo)高進(jìn)行控制，之后就可以對(duì)隔震層的雙托夾梁和混凝土進(jìn)行澆筑了。利用雙托梁來對(duì)上部的墻體進(jìn)行有效支撐。之后還需要對(duì)隔震支座進(jìn)行切割，使其可以位移到墻體的位置處，之后就可以對(duì)基礎(chǔ)建筑本身的基礎(chǔ)進(jìn)行加固了，最后安裝隔震支座和對(duì)支座的上支墩進(jìn)行施工，對(duì)隔震層當(dāng)中的多余墻體進(jìn)行切割，自后對(duì)隔震層的樓板進(jìn)行澆筑。

2.4 夾梁和基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)

在該工程當(dāng)中，磚混結(jié)構(gòu)的墻體在托換部分的難度是相當(dāng)大的，因此可以利用框式托換的技術(shù)進(jìn)行施工，等到具有足夠高的強(qiáng)度之后再進(jìn)行托換，對(duì)承重墻體進(jìn)行拆除活動(dòng)，從而保證施工的安全快捷。在該工程當(dāng)中的托換架主要包括兩條矩形夾梁和等間距的混凝土削鍵，在對(duì)托換框架和高度范圍內(nèi)的墻體所組成的墻梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算之后，就可以對(duì)上部的結(jié)構(gòu)當(dāng)中的荷載力進(jìn)行傳遞，將其轉(zhuǎn)換成為隔震支座當(dāng)中的集中荷載力進(jìn)行處理。在隔震加固之后，砌體結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)當(dāng)中所承受的荷載力量就可以利用支座來進(jìn)行傳遞到基礎(chǔ)上，在對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固改造之后，原先承受的荷載力量就會(huì)集中到加固之后的荷載，原先的墻體就需要進(jìn)行加固改造。在對(duì)原先墻體進(jìn)行加固改造之后，按照獨(dú)立基礎(chǔ)來進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算的過程當(dāng)中，基礎(chǔ)的加固和隔震支座的安裝圖如圖3和圖4所示。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隔震加固屬于一種新型的加固技術(shù)，可以有效提升磚混結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)的建筑的抗震能力。經(jīng)過對(duì)抗震區(qū)域當(dāng)中的多層磚混結(jié)構(gòu)的有效分析之后，采取基礎(chǔ)的隔震加固手段，可以在很大程度上減少在地震作用之下的磚混結(jié)構(gòu)的樓層剪力的同時(shí)，還不會(huì)影響上部結(jié)構(gòu)的正常使用，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳良保，何強(qiáng)，陳國(guó)平，等.磚混建筑結(jié)構(gòu)的隔震加固設(shè)計(jì)與施工[J].低溫建筑技術(shù)，2013，35（5）：76-78.

[2]王洪濤，施衛(wèi)星，汪洋，等.磚混結(jié)構(gòu)組合基礎(chǔ)隔震加固設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].工程抗震與加固改造，2016，38（1）：105-112.

[3]陳淑娟，劉萬(wàn)義，何強(qiáng)，等.某中學(xué)磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓隔震加固設(shè)計(jì)與施工[J].工程抗震與加固改造，2013，35（2）：121-128.