砌体建筑抗震设计及加固新方法
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【摘要】砌体结构作为在我国应用最为广泛的结构形式，其抗震性能的好坏直接影响着人民的生命财产安全。本文对砌体建筑在地震作用下的破坏进行了分析，并对抗震设计与加固措施进行了阐述。
中图分类号：U457+.3文献标识码： A 文章编号：
砌体结构是以砌体为主制作的结构，它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。但是自重大、体积大，砌筑工作繁重。
1、多层砌体结构房屋在地震作用下的破坏分析
在地震作用影响下，结构类型和抗震措施不同，多层砌体结构房屋的破坏情况则不同。其破坏情况主要有以下两种：一是由构件连接不好而造成的破坏。有些结构构件由于连接不牢，支撑系统不完善，或者整体性差而导致破坏。二是由构件承载力不足而造成的破坏。当水平地震沿房屋纵向作用于房屋时，其主要是通过楼盖传至纵墙，然后再传至基础和地基。若窗间墙很宽，纵墙则以剪切破坏为主，若窗间墙很窄，纵墙则以压弯破坏为主；当水平地震沿房屋横向作用于房屋时，其主要通过楼盖传至横墙，然后再传至基础和地基，此时横墙承受剪切，当墙体内的剪力超过砌体抗剪承载力时，砌体、墙体就会产生交叉裂缝或者斜裂缝。
二、抗震设计
1、建筑体型和结构布置
（1）平、立面布置和防震缝的设置。多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规整；尽量减少平面上凹凸曲折、立面上的高低错落与局部的突出、错层；纵横墙要均匀、对称、贯通，避免水平地震作用下的扭转影响和鞭梢效应。
（2）承重结构的布置。多层砌体房屋的横向地震力主要由横墙承担，不仅要求横墙具有足够的承载力，而且楼盖必须具有足够的水平刚度，以便将地震力传给横墙。因此对横墙最大间距应加以限制，以使楼盖满足传递水平地震力所需的刚度要求。
（3）房屋的高度、层数及层高.多层砌体房屋的总高度和层数是业主和设计人员最关注的问题，但历次地震的宏观调查表明，房屋的总高度和层数与震害成正比。因此对房屋的高度和层数作为强制性条文加以限制。对医院、教学楼等横墙较少(同一楼层内开间大于4.2m的房屋占该层总面积的40%以上)的多层砌体，要适当降低总高度，减少层数；并规定多层砌体层高不宜超过3.6m，底框-抗震墙砌体房屋层高不应超过4.5m。
（4）房屋高宽比。抗震规范对多层砌体房屋不要求作整体弯曲的承载力验算。为了使多层砌体房屋有足够的稳定性和整体抗弯能力，对房屋的高宽比进行限制。
（5）楼梯间的布置。楼梯间空间刚度较差，不宜设在房屋的尽端或平面转角处。由于水平地震作用为横向和纵向2个方向，所以在多层砌体房屋转角处纵横2个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的2个外墙角容易发生破坏，而且平面上的其他凸出部位的外墙阴角同样容易破坏。楼梯间比较空敞，顶层外墙的无支承高度为一层半，在地震中的破坏比较严重，尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。
（6）对地基和基础的要求。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基土上；同一结构单元宜采用同一类型的基础；基础底面宜埋设在同一标高上，如设置在同一标高处困难时，则基础圈梁应按1∶2的台阶逐步放坡过渡，高差不宜有过大的突变。在软弱地基上的房屋应在外墙及所有承重墙下增设圈梁以加强抵抗不均匀沉降和增强房屋基础部分的整体性。
2、钢筋混凝土构造柱、芯柱的设置
钢筋混凝土构造柱虽然对墙体的抗剪强度提高有限，约为10%~20%左右，提高幅度与墙高宽比、竖向压力和开洞情况有关，但对墙体的约束和防止墙体开裂后的散落起非常显著的作用。构造柱与圈梁一起形成带钢筋混凝土边框的抗侧力体系，大大增强了砌体结构的整体作用。构造柱一般应设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中的部位。
3、钢筋混凝土圈梁的设置
设置钢筋混凝土圈梁可以加强多层砖房纵横向各墙体与楼盖间连接，增强房屋的整体性和空间刚度。圈梁形同一个箍紧楼盖、屋盖的水平横箍;圈梁连同构造柱一起，不仅加强了楼屋盖、墙体的整体性与稳定性，还可以缓解因地震和其他因素引起的不均匀沉降对房屋带来的破坏。
三、加固技术与方法
1、高强钢丝网片抹压聚合物砂浆法
在墙体两侧裂缝出现处，垂直裂缝方向或构件开裂表面铺设高强钢丝网片、抹压20~30mm厚的聚合物砂浆的一种裂缝修补技术。其多适用于开裂不严重的门洞上方及窗洞四角等部位，墙面裂缝宽度通常不超过0.2mm，可以双面施工.施工技术上，要求铲除墙面原有抹灰层，剔凿灰缝砌筑砂浆10mm，清除浮灰，洒水湿润两边，抹压聚合物砂浆至规定厚度，其墙体裂缝修补示意图及实地墙体加固情况如图1所示。
图1高强钢丝网片抹压聚合物砂浆加固窗洞四角裂缝
2、压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固法
去除原受损墙面抹灰层，采用专用灌浆设备或工艺，将裂缝修补专用胶、水泥乳胶砂浆或高强无收缩灌浆料等浆液在一定压力下注入砌体裂缝内；浆液固化后裂缝两侧重新粘结在一起，在开裂墙体表面绑扎直径φ4或φ6、间距200mm×200mm的钢筋网，与原构件固定，以提高墙体抗剪承载力和延性目的。此法主要针对裂缝较多但开裂不严重(裂缝宽度在0.2~1mm之间)、原砂浆强度等级不高于M2.5的墙体.施工时不用支模板，所需配筋量少。
图2 钢筋网水泥砂浆面层加固示意图
需要指出的是钢筋网水泥砂浆面层加固墙体的强度，主要是通过砂浆与旧墙体间的粘结形成的，并不是靠钢筋拉接而成.如果旧墙面清除不干净，就会影响两者之间的粘结效果。施工技术上特别强调，施工前必须铲除原有墙面再灌浆，待浆液凝固后才可绑扎钢筋网。抹灰层的砂浆强度等级宜采用M10，注意分层抹灰、养护。其墙面裂缝加固方法如图2所示。
3、钢筋混凝土面层加固法
此加固方法与钢筋网水泥砂浆面层加固法在加固思路上是一致的。待加固砖墙表面除去粉刷层后，单面或两面铺设钢筋网，间距宜为150~200mm，竖向钢筋可采用φ12，横向钢筋可采用φ6，然后喷射混凝土。此法主要针对开裂严重(裂缝宽度通常大于1 mm)、原砂浆强度等级不低于M2.5的墙体.施工时需要支模板，所需配筋量较多。钢筋网应与原结构有可靠连接，竖向钢筋应与楼板和屋面板连接，沿竖向贯通所有加固楼层。实地常见做法是以高于加固钢筋两个级别以上的(φ14~φ18)、间距为1 000 mm的钢筋加强楼板处的连接，底层钢筋网需锚固在基础上。水平钢筋亦应与原墙体有可靠连接，墙体两侧的钢筋网节点需间隔交错设置拉结筋。
4、新增钢筋混凝土构造柱和圈梁加固法
当砌体结构房屋的整体性不满足要求时，可采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁加固。外加构造柱加固墙体后，抗剪强度提高不大，但其与圈梁共同作用，大大提高了墙体的延性和变形能力，对防止结构发生突然倒塌有显著的效果，是提高砌体结构抗震能力最有效的措施之一。外加构造柱设置的位置，应在房屋四角、纵横墙交接处、楼梯间四角及不规则平面转角处等应力集中的部位；外加构造柱应沿房屋全高设置，由底层设起，不得错位，与圈梁或钢拉杆连成封闭系统。外加构造柱、圈梁可通过设置拉结钢筋、销键、胀管螺栓或压浆锚杆与原墙体连接，新增圈梁和构造柱应与原构造柱、圈梁体系统形成整体。此法的施工难点主要集中在新增构造柱、圈梁与原有墙体的可靠连接、连接构件如何穿过原有楼板及新增构造柱基础施工等技术环节。
结束语
由于砌体结构具有就地取材、施工方便、造价低廉、良好的保温性能等优点，结合我国的基本国情，砌体结构仍是近期或相当一段时期内被广泛使用的结构形式。实践证明，按照国家规范正规设计、施工的砌体房屋同样具有良好的抗震性能。
参考文献
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[3] 赵彩飞，韩磊. 多层砌体结构房屋抗震构造措施及方法研究[J]. 科学之友. 2010(23)