| 砖混结构一种新抗震加固方法的探讨 |
| 日期：2016-6-21 15:19:00 来源：互联网 浏览数： |
1· 概述
砖混结构在我国使用甚多，建国以来，该结构迅速发展，成绩显著。已从过去的单层低矮建筑发展到近代大量的多层住宅、学校、办公楼等领域的建筑。砖混结构采用材料可就地取材、廉价，施工简单方便，在70 年代～90 年代的相当长时间内广泛应用。但砖混结构的材料抗拉、抗剪强度低，脆性强，延伸性差，整体结构刚度大，致使发生地震时结构动力作用大，地震作用由砖墙身吸收。因此，发生地震作用时，地震水平作用力对墙体的作用较快地达到材料抗剪强度，致使墙体开裂、倒坍，最后整个结构破坏。 为减少地震造成重大损失，保证群众生命安全，在经济而且有效的情况下提高砖混结构的抗震能力，对新建建筑按规范规定地震设防要求设防，既有未考虑抗震设防或设防标准不满足现行标准要求的建筑，应先行抗震安全性鉴定，在此基础上进行抗震加固。 2· 震害原因分析 通过5.12 汶川地震中砖混结构在大震下的性能表现以及有关材料分析，砖混结构在地震中的主要震害原因有以下几点： （1）墙体材料强度不足，破坏严重。从主应力分布图可以看出，底部应力比顶层大，破坏严重，横墙应力分布从墙角沿对角延伸，破坏从墙角开始；纵墙在洞口对角位置，部分墙体因应力集中首先产生破坏，与横墙类似，应力主要是沿着斜向产生破坏。前纵墙的破坏比后纵墙严重。这是由于墙体本身材料强度不足导致的破坏，应采取相应措施进行加固。特别是大多数学校建筑属于这类外廊单跨式结构，前纵墙由于门窗开洞，开洞率更大，破坏更为严重。 （2）结构纵横向刚度悬殊，单向薄弱破坏严重。在众多地震中倒塌的中小学校舍调查中可知，中小学校校舍一般为保证教室具有良好的自然采光和通风，建筑纵向一般布置了较多大尺寸的采光、通风窗。同时也为了解决消防安全问题，均在纵向布置疏散走廊。该种砖混结构的建筑，则出现了纵墙相对横墙少的现象。地震作用下，从薄弱的纵向先开始破坏，从而倒塌。 （3）结构体系缺陷。以往很多砖混建筑由横墙承重，楼屋面大多采用搭接于承重墙的预制空心板，纵向不能有足够强度的拉结，再者抗震措施不满足要求，整体性弱，施工质量和经历时间长等因素影响，地震来临时，结构很容易出现坍塌，部分跨度大的砖混结构更容易倒塌。 3· 传统加固方法 3.1 增设圈梁构造柱 增设圈梁构造柱，顾名思义即为既有建筑结构未考虑圈梁构造柱的抗震措施或考虑不足的，在既有结构纵横墙交叉部位或墙中按需求增设一定数量的钢筋混凝土构造柱，在楼板底增设钢筋混凝土圈梁，与既有砖墙紧密结合，共同承担地震作用，形成了具有一定程度吸能和延性的可靠稳定空间结构，使得原结构抗剪增强和变形能力加大。这种结构在唐山地震后的砖混抗震加固广受设计人员推崇。 砌体结构的关键性缺点是整体性能差，脆性大。强震下的普通砖房，在地震反应前期极易开裂破损，后期则常导致解体、崩塌。圈梁构造柱系统对于提高现有砌体结构房屋的抗震能力起着重要作用。当水平地震力作用在钢筋混凝土构造柱和圈梁封闭的砌体墙平面内时，该墙体的受力性能接近一个竖向悬臂梁，墙体中部剪应力大，墙体边缘弯曲应力大。这时在砌体的受拉边缘设置构造柱，利用柱内的纵筋承受正截面的拉力，可以防止砌体过早出现受拉裂缝；在砌体受压边缘设置构造柱，可以承担部分压应力，避免砌体墙边缘应力过度集中。有了构造柱与圈梁的共同约束，整个结构具有较高的延性。经过合理的设计，这种结构有可能做到在高烈度地震下裂而不倒。 3.2 钢筋网砂浆面层技术 砌体的抗弯、抗剪强度约为抗压强度的10%，因此砌体构件要通过加固或增设抗震构件来达到抗震目的。钢筋网砂浆面层加固墙体，可以较大幅度地提高墙体的强度和抗侧刚度，以及其变形能力。该方法应用广泛，既可用于结构墙体承载不足的加固，也可对遭受地震破坏开裂墙体的加固补强，在建筑内外面墙体均可实施。 采用钢筋网砂浆加固后的砌体，开裂后仍具有较大的抗水平剪切能力，初裂荷载与破坏荷载比较接近，属于脆性破坏。其抗侧刚度可提高1~3 倍，抗剪强度可提高1.5~2 倍。因此，钢筋网水泥砂浆面层是一种较好的增加多层砖房抗震性能的修复加固方法。但是其湿作业时间长，施工比较不方便。 4· 体外预应力筋抗震加固方法 这是一种新型的加固方式，对于单个构件，斜拉筋可以抵抗水平方向的剪力，使墙体自身承担的剪力减小，推迟了裂缝的出现，同时也提高了墙体的抗压承载力。一些学者做了预应力斜拉筋加固单片砌体墙的研究。 结果表明：①单片墙体经斜拉筋加固后，墙体的抗裂、抗剪性能得到有效改善，裂缝发展得到抑制。与普通墙体相比，斜拉筋加固后墙体的开裂荷载与极限承载力依次提高了10%左右。②斜拉筋加固砖砌体有效增加墙体的刚度与水平极限承载力，增大墙体的整体性。斜拉筋直径越大，墙体水平抗侧移能力越大，刚度退化越慢。③经预应力加固后，结构具有良好的抗震性能，在水平低周反复荷载作用下，试件的滞回曲线比较饱满，各片墙体具有较好的延性，试件的刚度退化缓慢，荷载下降段平缓，表明墙体具有良好的恢复力特性和耗能性能，预应力加固效果较非预应力好。 此外，通过预应力对结构整体进行加固，在3 个方向把结构“箍”起来，纵横墙体的连接得到加强，建筑物墙体的抗剪强度、变形能力和整体性有效提高。因此这种方法对于提高结构的整体性和防止倒塌能力具有很大的作用。 以往关于砖砌体加固的研究基本是基于构件的加固，很少考虑整个体系的抗震性能。根据前面的震害分析及加固思想，体外预应力筋抗震体系加固方法能够很好解决、提高既有砖混的整体抗震性能。此方法是将经过防腐处理的带有钢套管的钢绞线水平和竖向布置于砖混结构体外，通过千斤顶张拉钢绞线达到加固目的的一种方法。预应力体系每层隔开间布置，如图1，图2 某砖混结构体外预应力加固工程所示。   构造柱与各楼层的外加圈梁和穿过房屋内部的预应力筋及钢套索形成一个空间体系，预应力筋与钢套索既可受拉，又可受压，而且可作为整个结构的约束构件，可以加强纵横墙之间的连接，增强楼面的整体性，有利于砖墙本身抗震能力的发挥，该体系使结构具有较为可靠的空间稳定性能。 5· 小结 本文从提高结构的抗倒塌能力出发，分析探讨了体外预应力筋抗震体系加固和圈梁构造柱砖混结构的方案。预应力体系作为一种新的加固方法，可以作为整个结构的约束构件，加强纵横墙之间的连接，增强楼面的整体性，使结构具有较为可靠的空间稳定性。同时与传统的加固方式做了对比，并对这两种方案的具体施工措施进行了介绍。 |
| 相关阅读 |