既有砌體結(jié)構(gòu)多層房屋的抗震加固特點及加固技術(shù)方法

謝丹妮

（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100010）

1 多層砌體結(jié)構(gòu)抗震加固的必要性

多層砌體結(jié)構(gòu)集黏土磚、混凝土、石灰等材料于一體，屬于脆性材料，缺乏足夠的彈性，難以有效承受擠壓和拉伸作用，因此，用該類材料建設(shè)的房屋缺乏韌性，不具備足夠的抗震性能。受地震侵襲時，多層砌體結(jié)構(gòu)往往會受到明顯的損傷，甚至有大量不可修復(fù)的部位。因此，提升多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能至關(guān)重要，需要采取行之有效的方法提高砌體結(jié)構(gòu)對地震的抵御水平，以免出現(xiàn)裂縫、破碎、倒塌等問題，切實保證多層砌體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，并為使用者提供全方位的安全保障。

縱觀現(xiàn)狀，既有的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋建設(shè)方式正在持續(xù)升級，部分工程項目中采用了抗震加固技術(shù)，從實際應(yīng)用效果來看，在合理應(yīng)用抗震加固技術(shù)后，可以有效提高多層砌體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免其在地震作用下出現(xiàn)明顯的損傷。而反觀各類未采用抗震加固技術(shù)的多層砌體結(jié)構(gòu)建筑，在地震作用下往往有大范圍的倒塌，房屋的可修復(fù)價值明顯不足。

由此可以看出，抗震加固技術(shù)在多層砌體結(jié)構(gòu)房屋中具有舉足輕重的地位，無論是從人員安全還是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展層面來看，均有必要在既有多層砌體結(jié)構(gòu)建筑的加固方式上實現(xiàn)突破，妥善應(yīng)用抗震加固技術(shù)。

2 房屋結(jié)構(gòu)的抗震加固形式及基本原則

現(xiàn)階段，房屋結(jié)構(gòu)的抗震加固形式主要有兩種，即體系加固和構(gòu)件加固，各自的側(cè)重點有所不同。對于體系加固，主要適用于房屋結(jié)構(gòu)整體抗震性不滿足要求的情況，結(jié)合抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，采取行之有效的加固措施；對于構(gòu)件加固，則著重對房屋局部結(jié)構(gòu)做加固處理。對多層砌體房屋做抗震加固時，需充分遵循如下幾項基本原則：

1）加強(qiáng)對加固方案的可行性分析，確定合適的加固形式，即整體加固、構(gòu)件加固等，有效提高結(jié)構(gòu)的抗震性能；

2）在加固或新增構(gòu)件布置方面，需要盡可能注重結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，以免因局部加強(qiáng)而影響結(jié)構(gòu)的整體剛度；

3）以合理的方法連接新增構(gòu)件和原有構(gòu)件，若需要新增抗震墻、柱或其他形式的豎向構(gòu)件，則必須設(shè)置穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)；

4）合理選擇加固材料，若與原結(jié)構(gòu)類型相同，則必須保證加固材料的強(qiáng)度等級不低于原材料。

3 砌體結(jié)構(gòu)多層房屋的常見震害情況分析

3.1 基礎(chǔ)不均勻沉降

因施工缺陷，基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致個別墻體開裂，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重削弱抗震承載力。

3.2 墻體開裂

在砌體建筑中，若砌體的主拉應(yīng)變大于其自身可承受的極限拉應(yīng)變時，將由于受力異常而開裂，此時以斜裂縫為主，遇地震災(zāi)害時，在外部作用下衍生為交叉裂縫，此類形式的裂縫主要集中在山墻處?？v橫墻交接部位缺乏足夠的穩(wěn)定性時，由于雙向地震的影響，隨之顯現(xiàn)出豎向裂縫[1]。橫墻布設(shè)間距過大時，地震條件下易出現(xiàn)水平裂縫，此時的集中區(qū)域為縱墻窗口上下截面處。在整個砌體結(jié)構(gòu)中，墻腳、樓梯間兩處也較為薄弱，是裂縫的高發(fā)區(qū)域。

3.3 附屬構(gòu)件受損

較為常見的有女兒墻、陽臺等與主體的連接部位，該處往往由于偏薄弱而在地震作用下受損。

4 既有砌體結(jié)構(gòu)多層房屋的加固方法選擇

4.1 房屋存在局部不均勻沉降或倒塌情況

房屋存在局部不均勻沉降或倒塌時，可采取以下加固方法：

考慮到這三類村鎮(zhèn)銀行P值隨監(jiān)管強(qiáng)度的變動而發(fā)生改變的作用路徑是不同的，Ⅰ類村鎮(zhèn)銀行貸款的P值在θ=0時的初始值以及P值隨θ增加而下降的速率較其他兩類村鎮(zhèn)銀行更低。Ⅱ類村鎮(zhèn)銀行P值的變動同理，即分別代表 i(i=1，2，3)類村鎮(zhèn)銀行貸款業(yè)務(wù)的平均違約概率隨監(jiān)管強(qiáng)度變動而改變的路徑(如圖1)。

1）地基承載力不足可采用增大基礎(chǔ)截面法或地基注漿等工藝提高基礎(chǔ)承載力。

2）承重窗間墻的寬度不足或該結(jié)構(gòu)抗震性能不足時，增設(shè)面層板或窗框。

3）出屋面樓梯間、電梯間有倒塌風(fēng)險時，用面層或外加固柱的方法對該處做加固處理。

4）懸挑構(gòu)件錨固長度較小時，為保證穩(wěn)定性，適當(dāng)增加拉桿或在條件允許的前提下減小懸挑長度。

4.2 砌體結(jié)構(gòu)抗震承載力不足

砌體結(jié)構(gòu)的抗震承載力不足時，必須選擇行之有效的加固方法提升抗側(cè)向力性能：

1）拆砌或增設(shè)抗震墻是可行的方法，例如，原砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏低時，予以拆除，而后根據(jù)全新的抗震要求重砌。材料方面，磚、砌塊為宜，或在現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2）墻體開裂時，注重對該部分的修補(bǔ)，例如，采用壓力灌注的方法，注入足量高強(qiáng)度的砂漿，砂漿經(jīng)過凝固后起到修復(fù)墻體、加固墻體的效果。

3）面層或板墻加固。根據(jù)墻體的實際特點，在其一側(cè)或兩側(cè)施作水泥砂漿面層，起到加固的作用。

4）增設(shè)扶壁柱加固法。著重考慮的是墻體交接部位，在該處現(xiàn)澆鋼筋混凝土，利用該結(jié)構(gòu)起到加固的作用。

5）包角或鑲邊加固。取合適型號的型鋼，將該材料用于柱、墻腳或門窗洞邊的加固施工，也可用鋼筋混凝土包角。此外，鑲邊也是可行的加固方法。

6）支撐或支架加固。針對剛度不足的砌體結(jié)構(gòu)，在原基礎(chǔ)上增設(shè)支撐或支架，用此類裝置加固，具體以型鋼或鋼筋混凝土材料為宜。

5 砌體結(jié)構(gòu)多層房屋抗震加固技術(shù)方法分析

5.1 后加現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁

后加現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁的常見結(jié)構(gòu)形式有3 種：

1）臥墻式圈梁。常見于坡屋頂瓦屋面施工中，將該處的檐頭瓦揭開，穩(wěn)定支撐起屋架，經(jīng)過現(xiàn)澆施工后在墻體上形成圈梁，而后與屋架形成穩(wěn)定錨固的關(guān)系，此方法的加固效果較好。

2）外露式圈梁。該部分結(jié)構(gòu)與后加構(gòu)造柱穩(wěn)定結(jié)合，共同組成外框架結(jié)構(gòu)體系，有利于提升結(jié)構(gòu)的延性，在多數(shù)加固場景中均具有可行性。

3）半臥墻半外露式圈梁。主要施工內(nèi)容為順墻開鑿成通長凹槽，但此方法容易損傷墻體，并且難以有效保證墻內(nèi)部混凝土的質(zhì)量，例如，可能存在密實性不足的問題。

5.2 后加型鋼圈梁

沿外墻設(shè)置型鋼圈梁，沿內(nèi)墻設(shè)置鋼拉桿，此方法的操作較為便捷，對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，通常情況下外部環(huán)境不會對其造成影響。局限之處在于剛度不足，難以與墻體保持緊密貼合的關(guān)系，并且對鋼材的需求量較大。

5.3 后加鋼拉桿

對縱橫墻進(jìn)行拉結(jié)，由此提高墻體的穩(wěn)定性，避免縱墻外閃倒塌。此外，在設(shè)置好后加鋼拉桿后，還有利于保證墻體結(jié)構(gòu)的完整性。

5.4 構(gòu)造柱加固

以鋼筋混凝土為基礎(chǔ)材料，在砌體墻的內(nèi)側(cè)或外側(cè)施作構(gòu)造柱，連同既有結(jié)構(gòu)共同承受地震作用，此時砌體結(jié)構(gòu)的綜合力學(xué)性能較好，抗剪強(qiáng)度、抗變形能力均有所提升。外加構(gòu)造柱、外加圈梁、鋼拉桿共同結(jié)合，形成完善的空間結(jié)構(gòu)體系，從而提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能。在水平地震力的作用下，墻體的受力性能接近豎向懸臂梁，墻體中部的剪應(yīng)力、邊緣部位的彎曲應(yīng)力較大，容易由于受力過強(qiáng)而失穩(wěn)，此時可以在砌體的受拉邊緣處設(shè)構(gòu)造柱，充分發(fā)揮柱內(nèi)縱筋的力學(xué)性能優(yōu)勢，有效承受正截面的拉力，由此延緩砌體受拉縫的發(fā)生。

此外，在砌體受壓邊緣部位配套構(gòu)造柱，采用此方法分擔(dān)壓應(yīng)力，實現(xiàn)對邊緣處受力條件的優(yōu)化，避免該處應(yīng)力過度集中。在構(gòu)造柱和圈梁聯(lián)合應(yīng)用之下，墻體有明顯的約束作用，結(jié)構(gòu)的延性提升可避免地震作用下倒塌的問題。

5.5 墻體開裂Hel i f i x 修補(bǔ)法

墻體開裂示意圖如圖1 所示。

采用墻體開裂Helifix 修補(bǔ)法的修補(bǔ)流程如下：

1）使用專業(yè)設(shè)備沿水平方向剔除已風(fēng)化砂漿，剔除范圍為裂縫左右兩側(cè)至少500 mm 范圍內(nèi)。

2）使用清水沖洗砌塊間隙，清潔縫隙中所有雜質(zhì)。

3）使用Helifix 打膠槍將專業(yè)用膠壓入縫隙中，膠質(zhì)需深入縫隙，與內(nèi)測砂漿黏結(jié)。

4）將螺旋筋插入縫隙內(nèi)的膠質(zhì)中，并使其有合適的保護(hù)層厚度。

5）使用打膠槍在螺旋筋暴露在外的一側(cè)壓注一層至少12 mm 厚的專業(yè)用膠。

6）使用裂縫修復(fù)膠修復(fù)豎向裂縫。

5.6 鋼筋混凝土面層加固

鋼筋混凝土面層加固法屬于一種復(fù)合截面加固方法，是在原墻體的一側(cè)或兩側(cè)增加配置鋼筋混凝土面層，做法是內(nèi)置鋼筋網(wǎng)片，從而提高砌體結(jié)構(gòu)受壓、受剪承載力，其施工工藝簡單，適應(yīng)性較強(qiáng)，受力可靠，加固后承載力有較大提高，實際加固效果良好，且加固費用較為低廉，是現(xiàn)有工程中較多采用的一種加固方法。鋼筋網(wǎng)片示意圖如圖2 所示。

圖2 鋼筋網(wǎng)片示意圖

6 結(jié)語

綜上所述，多層既有砌體結(jié)構(gòu)房屋加固是保證建筑安全、提升抗震能力、延長后續(xù)使用年限的關(guān)鍵途徑，值得工程人員在此領(lǐng)域深入探索，以科學(xué)的方法進(jìn)行加固。本文圍繞多層砌體結(jié)構(gòu)的加固要點展開探討，希望能為類似工程提供參考。