多层砌体房屋的抗震加固原则
多层砌体房屋的抗震加固实质是通过改善结构的构件、结构受力的途径, 以提高结构的抗震能力, 从而减少结构的地震破坏。其抗震加固原则如下:
(1)多层砌体房屋的抗震加固, 要以结构的抗震鉴定结果为基础。抗震鉴定是通过检查现有建筑的设计、施工质量和现状, 按规定的设防要求, 对结构在地震作用下的安全性进行评估。根据抗震鉴定的结果有针对性地进行加固。可选择整体加固、区段加固和构件加固。
(2)在确定加固方案时, 要对结构的现状进行深入的调查, 特别应查明结构是否存在局部损伤, 对已有的损伤应进行专门的研究, 在抗震加固时加以考虑。
(3)在确定抗震加固方案时, 如果是抗震鉴定不合格, 要重点考虑结构总体功能的恢复, 而不要求每个构件都恢复功能; 如果是静载下出现的破坏, 以各种承重墙(柱)等的加固为主。
(4)在承载力和变形能力的协调中, 首先以承载力为主, 侧重于利用承载力的提高来弥补变形的不足;但抗震鉴定结果仅为整体性不足时, 仍以改善整体性的加固方案为主。
(5)加固后的楼层综合抗震能力不应**过规定值的30% , 且不宜**过下一楼层综合抗震能力的20%,**过时, 应同时增强下一层的综合抗震能力。
(6)同一楼层内, 非承重墙体和自承重墙体加固后的综合抗震能力不宜**过未加固的承重墙体的综合抗震能力, 否则应加固承重墙体。
(7)加固方案的选择要避免发生内力重分布形成新的薄弱部位或导致薄弱部位转移, 如果发生转移, 应对新的薄弱部位进行处理。
(8)增设砖墙等改变砖房受力体系和传力途径时, 应对结构计算简图作相应改变使受力体系和传力途径符合实际, 并力求减少原房屋的地震作用。
(9)抗震加固是以结构的安全性为重点, 也应考虑到结构适用和美观, 达到科学合理以及安全美观的**统一。
(10)应选用经济的加固方法, 且便于施工, 尽量减小对生产和生活的影响。
2砌体房屋的抗震加固技术分析
目前在抗震加固中采用的具体方法有:
(1)房屋承载力不满足要求时, 可选用下列加固方法。
拆砌或增设抗震墙: 对强度过低的原墙体可拆除重砌。材料可以采用砖或砌块, 也可以采用现浇钢筋混凝土。该方法改变受力分配、传力途径, 甚至改变抗震分析简图, 总体上提高房屋抗震能力, 减少薄弱环节。
修补和灌浆: 对已经开裂的墙体, 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。该方法可以提高已开裂墙体的承载力。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。
面层或板加固: 在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土板加固。该方法主要提高墙体的承载力, 也可以增加楼板的支承长度。
(2)当房屋的整体性不能满足要求时, 可选择下述加固方法。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;当纵横墙连接较差时, 可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱或外加圈梁等加固;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; 对腐蚀变质的构
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预应力加固主要是采用外加预应力钢拉杆对结构进行加固,钢拉杆的方式是多种多样的,主要由分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆或撑杆等几种。这是一种可以显著降低被加固构件应力水平的加固方法,也可以大幅度提高墙体正截面和斜截面的承载能力。
3、结构构造性加固法
结构构造加固主要用于砌体的承载力严重不足,或者是用于应对砌体发生严重碎裂可能会导致倒塌等情况时。对砌体结构进行构造性的加固时主要可以采用以下几种方式:
3.1增加横墙。对于空旷房屋增加足够刚度的横墙,其间距不**过一定的标准,应该按照《砌体结构设计规范》所规定的标准进行,并且要将房屋的静力计算方案由弹性改为刚性。
3.2砖柱承重改为砖墙承重。砖柱承重的显著缺点是承载能力严重不足,应该改为砖墙承重。
3.3托梁换柱。托梁换柱主要用于应对砖柱承载力的严重不足状况的发生,需要在加设临时支撑后卸除砖柱荷载,然后,根据计算确定新砌砖柱的材料强度和截面尺寸,并在柱梁下增设梁垫。
3.4托梁加柱,主要在大梁下的窗间墙承载能力严重不足时使用。
4、混凝土结构加固方法
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
4.1 直接加固的一般方法
4.1.1 加大截面加固法
该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
4.1.2 置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
4.1.3 有粘结外包型钢加固法
该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600℃以上,高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承截能力的混凝土结构加固。
4.2 间接加固的一般方法
4.2.1 预应力加固法
该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下不能用于温度在600℃以上的环境中,也不宜用于混凝土收缩变形大的结构。
4.2.2 增加支承加固法
该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
4.3 与混凝土结构加固改造配套使用的技术
4.3.1 托换技术
托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墙,以下同)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构**升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、*、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。
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我国现存的建筑结构,大部分未按照相关规范要求考虑抗震设防,其中包括大量的中小学教学楼等建筑物。依据相关规范和法规的要求,对于抗震能力不满足要求的建筑物,应先评估其抗震能力,包括对建筑物进行抗震验算和抗震构造措施的评定。根据抗震鉴定的结论和处理建议对结构进行加固处理,以保证该建筑在遭受该地区抗震设防烈度地震作用时,不会导致人员伤亡或重大经济损失。校舍安全直接关系到广生的生命安全,关系到社会的和谐稳定。在全国中小学校开展抗震加固,提高综合防灾能力建设,使中小学校舍达到重点设防类标准。一般来说,如果地基基础没有严重静载缺陷时,可以不加固。但在如下几种情况下,就要考虑原有建筑地基基础的加固。
1地基缺陷加固
房屋的全部荷载终通过基础传给地基,而地基在荷载作用下,其应力是随深度而扩散,深度大,扩散愈大,应力愈小;在同一深处,也总是中间,向两端逐渐减小。也正是由于土壤这种应力的扩散作用,即使地基地层非常均匀,房屋地基应力分布仍然是不均匀的,从而使房屋地基产生不均匀沉降,即房屋中部沉降多,两端沉降少,形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀,且房屋的长高比不大的情况下,房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的,一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥土质或软塑状态的粘性土上时,由于土的强度低、压缩性大,房屋的沉降量和相对不均匀沉降量都可能比较大。如果房屋设计的长高比较大,整体刚度差,而对地基又末进行加固处理,那么墙体就可能出现严重的裂缝。裂缝对称的发生在纵墙的两端,向沉降较大的方向倾斜,沿着门窗洞口约成45。呈正八字形,且房屋的上部裂缝小,下部裂缝大。这种裂缝,必然是地基附加应力作用使地基产生不均匀沉降而形成的。
当房屋地基土层分布不均匀,土质差别较大时,则往往在不同土层的交接处或同一土层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降,造成墙体开裂,其裂缝上大下小,向土质较软或土层较厚的方向倾斜。在房屋高差较大或荷载差异较大的情况下,当未留设沉降缝时,也*在高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝。此时,裂缝位于层数低的荷载轻的部分,并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜。当房屋两端土质压缩性大,中部小时,沉降分布曲线将成凸形,此时,往往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外,也常在纵墙**部出现竖向裂缝。 在多层房屋中,当底层窗台过宽时,也往往*因荷载由窗间墙集中传递,使地基不均匀沉降,致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲,引起窗台中部的竖向裂缝。
此外,新建房屋的基础若位于原有房屋基础下,则要求新、旧基础底面的高差H与净距L的比值应小于0.5~1。否则,由于新建房屋的荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝。同理,在施工相邻的和低层房屋时,亦应本着先高、重,后低、轻的原则组织施工;否则,若先施工了低层房屋后再施工房屋,则也会造成低层房屋墙体的开裂。
从以上分析可知,裂缝的分布与墙体的长高比有密切关系,长高比大的房屋因刚度差,抵抗变形能力差,故*出现裂缝;因纵墙的长高比大于横墙的长高比,所以大部缝发生在纵墙上。
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不断的实践过程中发现,提高建筑结构抗震能力只是一个方面,还需要对已建成的房屋建筑工程进行抗震性能的预测和鉴定,对于某些抗震性能达不到要求的房屋需要实施加固处理,**人们的安全。
1、砌体结构建筑的震害特点
在我国农村地区,砌体结构房屋的主要承重构件为各种砌块,其抗剪能力和延性都非常弱,当遭遇到强大的外力作用时不具有一定的变形能力。地震过程中,承重构件开裂,导致建筑局部破坏甚至是整体倒塌,造成较为严重的危害。以下介绍砌体机构建筑的主要震害特点:,墙体的承载力不足产生裂缝,在汶川地震中汉旺镇的房屋裂缝多在窗下,呈现X型,贯穿整个墙段;*二,内外墙交接出发生严重破坏,导致外纵墙倒塌;*三,墙体转角处如房屋的死角*受到破坏,引发倒塌;*四,楼屋盖发生严重破坏,由于砌体建筑多使用装配式或者是整体式的楼屋盖,整体性非常差,所以地震中往往破坏严重;局部的墙体和楼梯间破坏等。
2、砌体结构建筑的安全鉴定方法
对砌体结构房屋进行安全鉴定主要就是为了掌握房屋建筑结构当前的状态,对其抗震性能以及安全性能进行合理的评估,基于评估过程中发现的问题与建设原则提出合理的改进意见。当前,我国砌体建筑安全抗震鉴定使用的规范和标准有:《民用建筑可靠性鉴定标准》、《建筑抗震鉴定标准》以及《砌体结构设计规范》等。在砌体结构建筑安全鉴定过程中使用的仪器主要有:砖回弹仪、砂浆回弹仪以及裂缝测宽仪、经纬仪等。砌体结构建筑的安全鉴定工作主要从建筑结构的合理性、主要建筑构件的连接可靠性、材料的强度、易损构件以及主要结构的连接等进行综合性的鉴定和评估。已建成的建筑根据其实际功能和需要,根据抗震规范对使用年限进行规定,房屋的后续使用年限不一样,要求满足的鉴定方法与原则也不一样。总的来说,抗震鉴定分为两个等级,一级鉴定为对建筑的构造一级宏观进行综合性鉴定与评价;二级鉴定则是对建筑进行抗震验算、构造影响等评估。文章以某学校宿舍为例,探讨砌体结构建筑的安全鉴定方式:
某学校宿舍为三层砌体结构建筑,建成时间已经**过30年,根据《建筑抗震鉴定标准》中的相关规定,其后续使用年限应当在30年以上,所以将该宿舍归类为A类。依照相关的规范,该三层宿舍的抗震设防类别为丙类,即标准设防类,建筑的安全构造措施应当依据地区的设防烈度进行检查,同样的抗震验算工作也应当按照不低于本地区设防烈度的要求进行。首先进行一级鉴定,学生宿舍为三层砌体建筑,总高度为11.6m,与相关规范中高度以及层数的要求限值相符,对建筑的结构体系进行鉴定,发现宿舍的小墙厚为240mm,抗震横墙间距达到6.4m。宿舍的横墙与纵墙呈对称布置的状况,沿着平面连续、对齐,建筑中没有出现长度在6m以上的大梁,使用现浇楼屋盖,上述指标均与规范中的要求一致,总体来说,该宿舍楼的建筑结构体系较为合理;再对材料进行鉴定,其实际强度与规范相比要低出很多,不满足要求,房屋使用的砌筑砂浆不能满足相关标准;建筑的整体性方面与规范中的要求一致,纵横强的连接处平面闭合、交界地方咬槎砌筑,墙体与构造柱的连接位置,沿着墙高每500mm有规格为2Φ6的拉结钢筋;用于承重的门窗的间墙小宽度不能达到1.0m的要求。然后是二级鉴定,基于上一级的鉴定结果分别使用楼层平均抗震性能指数的方式以及综合抗震性能和墙段总能抗震性能指数方式。
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