多层砌体结构房屋抗震鉴定及加固措施研究

所谓砌体结构，是指各种块材(砖、石、砌块)通过胶凝材料砌筑而成的结构。砌体结构因选材方便、施工简单、造价低等特点，在住宅、办公楼、医院、学校、商店等建筑中得到广泛应用。砌体结构使用的材料决定了其脆性性质，因而抗震性能较差，一旦遭受地震，可能造成较为严重的后果。而多次地震中的统计数字及实例表明，抗震鉴定加固是减轻灾害的有效措施，基于此，本文就多层砌体结构房屋抗震鉴定及加固措施进行探讨。
1多层砌体房屋的震害分析
在地震中，砌体结构的房屋破坏率相当高。1976年唐山大地震，据对烈度为10度及11度区的123幢2～8层的砖石结构房屋的调查显示，倒塌率为63.2%，严重破坏的为23.6%，尚可修复使用的为4.2%．实际破坏率高达9l%。根据历次地震的宏观调查结果显示，砌体结构房屋的震害特征主要表现如下：
1.1 房屋倒塌。当房屋墙体特别是底层墙体整体抗震强度不足时，易造成房屋整体倒塌；当个别部位构件间连接强度不足时，易发生局部倒塌。
1.2墙体开裂、破坏。形式主要为斜裂缝、水平裂缝、交叉裂缝及竖向裂缝。当墙体平面外受弯时，易出现水平裂缝，当纵横墙交接处连接不好时，易出现竖向裂缝。
1.3 墙角破坏。墙角为纵横墙的交汇点，地震作用下其应力状态复杂因而破坏形式多种多样，有受压竖向裂缝、受剪斜裂缝、块材被压碎或墙角脱落。
1.4 纵横墙连接破坏。一般是因为施工时纵横墙没有很好的咬槎、连接槎，又由于地震时两个方向的地震作用，使连接处受力复杂，应力集中，此破坏可能导致整片纵墙外闪甚至倒塌。
1.5 楼梯间破坏。主要是墙体破坏，而楼梯本身很少破坏。
1.6 楼盖与屋盖破坏。主要是因楼板支撑长度不足，引起局部倒塌，或是其下部的支撑墙体破坏倒塌，引起楼、屋盖倒塌。
1.7 附属构件的破坏。主要是由于这些构件与建筑物本身连接较差等原因，在地震时造成大量破坏。如：突出屋面的烟囱、女儿墙的倒塌，隔墙等非结构构件、室内外装饰等开裂、倒塌。
2对现有多层砌体房屋进行抗震鉴定加固的意义
通过典型房屋分析和大量的调查研究发现，我国现有砌体结构房屋存在大量的问题，是结构抗震的隐患。主要有：1）房屋超高、超层。房屋越高，层数越多，地震中严重破坏和倒塌的比例越大，采取防倒塌的抗震措施也越困难。2）缺构造柱、圈梁或构造柱、圈梁配筋不够，形同虚设。3）房屋顶层为大空间，砖墙数量突然减少，而结构上又未采取有效措施，成刚度突变，发生地震时易破坏。我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，截至1974年才正式颁布了第一本《建筑抗震设计规范》，而在此前建设的大量房屋都未经过抗震设计，抗震能力存在着不同程度的问题。据调查，在我国的十二个抗震防灾重点地区和城市中共有16.9亿平方米建筑，其中6.4亿平方米需要加固。此外，当前很多建筑因建筑功能发生了转变，也需进行改造加固，以更好的满足建筑使用要求，减少房屋的空置与浪费。
3多层砌体房屋的抗震加固技术
3.1 房屋承载力不满足要求时，措施如下：1）拆砌或增设抗震墙：对强度过低的原墙体可拆除重砌。材料可采用砖、砌块及现浇钢筋混凝土。2）面层或板加固：在墙体的一侧或两侧采用钢筋网砂浆面层、水泥砂浆面层或现浇钢筋混凝土板加固。该法可提高墙体的承载力及增加楼板的支承长度。3）修补和灌浆：对已开裂的墙体可采用压力灌浆修补，对砌筑砂浆饱满程度差或砌筑砂浆强度等级偏低的墙体，可用满墙灌浆加固。修补可恢复到未开裂时的承载力，压力灌浆可按比原砂浆强度等级提高一级估计其承载力。
3.2当房屋的整体性不能满足要求时，措施如下：1）当墙体布置在平面内不闭合时，可增设墙段形成闭合，在开口处增设现浇钢筋混凝土框；2）当纵横墙连接较差时，可采用长锚杆、钢拉杆、外加圈梁、外加柱或等加固；3）楼、屋盖构件支撑长度不能满足要求时，可增设托梁或采取增强梁、屋盖整体性等措施；更换腐蚀变质的构件；对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。
3.3 当圈梁设置不符合鉴定要求时，应增设圈梁。外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土，内墙圈梁可用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替。
3.4对房屋中易倒塌部位，措施如下：1）承重窗间墙宽度过小或抗震能力不能满足要求时，可增设钢筋混凝土窗框或采用板墙、面层等加固；2）隔墙无拉结或拉结不牢，可采用镶边、埋设铁夹套、锚筋或钢拉杆加固；3）支撑大梁等的墙段抗震能力不能满足要求时，可增设砌体柱、钢筋混凝土柱或采用面层、板墙加固；4）出屋面的电梯间、楼梯间及水箱间不符合鉴定要求时，可采用面层或外加柱加固，其上部应与屋盖构件有可靠连接，下部应与主体结构的加固措施相连；5）出屋面的烟囱、无拉结女儿墙超过规定的高度时，宜拆矮或采用型钢、钢拉杆加固；6）悬挑构件的锚固长度不能满足要求时，可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施；7）当具有明显扭转效应的多层砌体房屋抗震能力不能满足要求时，可优先在薄弱部位增砌砖墙或现浇钢筋混凝土墙，或在原墙加面层；亦可采取分割单元，减小扭转效应。
3.5外加柱加固：在墙体的交接处采用现浇钢筋混凝土构造柱加固，柱与圈梁、拉杆连成整体，或与现浇混凝土楼板、屋盖可靠连接。
3.6包角或镶边加固：在柱、墙角或门窗洞边用型钢或钢筋混凝土包角或镶边；柱、墙垛还可用现浇钢筋混凝土套加固。
3.7支撑或支架加固：对刚度差的房屋，可增设型钢或钢筋混凝土的支撑或支架加固。
3.8碳纤维加固法。碳纤维材料的抗拉强度高于普通钢筋的10倍、弹性模量是钢筋的数倍，因此可利用高性能结构胶将碳纤维织物（布）粘贴于构件表面，从而达到对结构构件的加固补强及改善抗震性能的目的。
3.9能减震法。该法是消能减震技术在抗震加固领域中的应用，通过在结构中放置一定数量的消能设备，当结构遭遇设防烈度地震作用时，通过增加体系的阻尼系数以减小结构地震反应。
3.10隔震加固法。该法是隔震技术在抗震加固领域中的应用，通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上，从而起到减小原结构地震反应的目的。目前已研究出的隔震法有：橡胶垫隔震；滑移隔震；滚珠或滚轴隔震；摆动隔震；悬吊隔震；弹簧隔震等。
3.11 其他。预应力加固法：是卸荷、加固和改变结构受力三者合一的加固方法；增设拉结法：在结构的周边、纵向、横向、竖向增设相应的拉结，增强结构整体特性，防止地震作用下的倒塌。