张泽平 张辉敏 孙伟苹

1 概述

我国是多地震国家，尤其是汶川地震和玉树地震造成重大的人员伤亡和财产损失。地震造成的人员伤亡大部分是由于建筑物倒塌所致，根据国内外成功经验，地震前对无抗震设防和不满足抗震设防的房屋进行抗震加固可以提高其使用寿命和抗震能力，从而保障人民的生命财产安全。在我国不满足现在抗震要求的建筑大多是由于当时未进行抗震设计或不满足现行抗震规范的砌体结构，且大部分地处欠发达地区或乡镇。对此类既有建筑进行抗震加固时，由于不同砌体结构体系的差异性和不同地区地震破坏形态的复杂性，因而就存在加固方案的选择和优化。

2 抗震加固的理论依据

房屋抗震加固是在抗震鉴定的基础上，根据相关加固规程以及抗震规范结合具体的结构体系进行设计和施工。传统的加固理论是通过提高房屋的强度、整体性和变形能力，改善结构体系和构件的受力状况来抵抗地震作用。抗震加固计算方法一般采用楼层综合抗震能力指数法，该方法是在抗震鉴定的基础上对加固后的结构体系进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计和验算，其综合抗震能力指数应大于1.0。

3 抗震鉴定结果中的问题

抗震鉴定是抗震加固的基础，是进行加固设计的计算依据。抗震鉴定分为两级，第一级鉴定应以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价，第二级鉴定应以抗震验算为主结合构造影响进行综合评价。我国属于多地震国家，国土多半以上为地震区，各地区的抗震设防烈度不尽相同。现结合山西省2010年中小学的房屋抗震加固实例，综合诸多鉴定结果可以看出，对于普通砌体结构，不符合鉴定规范第一级鉴定中的主要有:1)材料的强度，尤其砂浆的强度不足;2)整体性连接中，圈梁和构造柱的设置不合规范;3)易损易倒部位，尤其承重窗间墙、洞口至承重外墙距离偏小。而且，由于学校对大空间的使用要求，因此房屋的抗震横墙间距较多不符合要求，再者此类房屋大多使用预制空心板，且有个别空心板的支撑长度不符合规范的要求。第二级鉴定是在不符合一级鉴定要求的基础上，采用楼层综合抗震能力指数法进行鉴定。分析鉴定结果表明，由于砌筑砂浆强度偏低，纵墙门窗洞口多且尺寸偏大，而且窗间墙的高宽比偏大，从而多导致楼层纵向不满足要求。在鉴定过程中应当注意的事项主要有:1)抗震鉴定设防目标的确定;2)通过鉴定对房屋的综合抗震能力作出判断，对抗震构造措施和结构整体性能作出评价;3)通过汶川地震对房屋震害的分析，对不同结构类型的重点破坏部位和一般破坏部位作出判断。在鉴定中对不同部位做到重点检查和一般检查;4)对于建筑场地和基础，一般只要不是地基存在缺陷或者处于不利地段的场地，可不进行抗震鉴定。

4 砌体结构抗震加固的方法

1)对抗震承载力不足的墙体可采用面层加固，面层材料可采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层、钢绞线网—聚合物砂浆面层或现浇钢筋混凝土板墙。对已开裂的墙体可采用压力灌浆修补，对局部强度过低的原墙可拆除重砌，对门窗周围的墙体用型钢或钢筋混凝土包角或镶边。2)对整体性不足的砌体房屋可采用外墙加构造柱、圈梁、内墙加钢拉杆或锚杆等加强纵横墙及其与楼屋盖的连接。可增设钢筋混凝土现浇层或增设托梁加固楼、屋盖。3)对房屋中易倒塌部位应采取局部加固，如跨度大于6 m的梁由砖柱支承，或支撑大梁的墙段抗震能力不满足要求时，可增设砌体柱、组合柱、钢筋混凝土柱或采用钢筋网砂浆面层、板墙、组合柱加固。对于非结构附属构件如女儿墙、烟囱宜拆除，降低高度或采用型钢、钢拉杆加固。

5 砌体结构加固方案优化

砌体结构抗震加固设计时，通过考虑以下几个方面达到加固优化目的:1)抗震设防目标的细化。在GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准中规定，70，90年代建造经耐久性鉴定可继续使用的房屋经过加固其后续使用年限分别不少于30，40年，80年代的宜为40年，且不得少于30年。但由于场地类别、使用环境、当时的施工质量和材料质量等因素，因此在鉴定分类时要特别考虑。即对房屋鉴定分类时要综合考虑多方面因素，如加固成本和后续使用年限，不宜单依据其建造年代来判别其建筑类别。2)加固时要注意的加固原则。保证整体抗震性，尽量不损伤原结构的强度。防止局部刚度突变和质量不均匀，不仅要防止由于加固以后产生的刚度突变和质量不均匀分布，而且要通过加固改善或消除原结构的刚度突变和质量分布不均匀的不利影响。为了防止在抗震加固中出现局部刚度突变，要求加固楼层综合抗震承载力不超过下一楼层的抗震能力的20%，非承重或自承重墙体加固后的抗震能力不超过同一楼层承重墙体加固后的抗震承载力。当超过下一楼层综合抗震能力指数的20%时，同时应增强下一楼层的抗震能力。3)改变结构体系。GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准规定房屋的高宽比不宜大于2.2，但是根据以往尤其是汶川地震的震害特点，大多数尤其采用预制板楼盖的外走廊单面教学楼的走廊破坏严重，因此在2010年山西省中小学校舍加固中，针对一些高宽比接近2.2房屋采用改变结构体系的加固方法。即在外走廊的挑梁端部加排架柱，排架柱之间沿着走廊加连梁，使得另外一侧的构造柱、圈梁和排架柱以及其之间的连梁形成整体框架，从而提高其抗震能力。4)抗震加固概念设计。如同抗震概念设计、结构抗震计算和抗震构造措施的关系一样，抗震加固概念设计和基于综合抗震能力指数法的抗震加固计算同等重要。抗震加固概念设计的依据主要有震害特点、抗震构造措施和结构抗震的理念。JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程规定加固或新增构件的布置，应消除或减少不利因素，防止局部加强导致结构刚度或强度突变。因此在抗震加固设计方案选择时要注意结构体系的规则性，结构构件和整体的延性。如外墙加构造柱时要尽量使其布置对称，防止局部刚度突变甚至扭转破坏;在加固设计中，抗震设计的基本原则如强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件也应当遵循，如在加固跨度过大的梁时，如果仅对梁粘钢板加固而对支撑梁的下部墙体无局部加固，此时极有可能出现强梁弱柱;汶川地震的震害再次表明楼梯间为加固的重点，因此建议除了在楼梯间四角布置构造柱和对墙面进行面层加固外，还应加强楼梯板与墙体的连接。总之，抗震加固设计宗旨是提高房屋整体性、改善结构和构件的受力状况、提高结构综合抗震能力。

6 结语

本文结合具体加固的案例，对砌体结构鉴定和加固的设计方案进行总结，并强调抗震加固概念设计的重要性，最后对抗震加固的设计方案进行优化。此外为响应国家关于既有建筑节能改造工程，寄希望抗震加固工程能与节能改造相结合，做到一体化施工。因此希望砌体结构抗震加固和节能改造得到进一步研究，使其能够在一次设计一次施工中完成。

［1］ GB 50023-2001，砌体结构设计规范［S］.

［2］ GB 50023-2009，建筑抗震鉴定标准［S］.

［3］ JGJ 116-2009，建筑抗震加固技术规程［S］.

［4］ 吕 毅.多层砌体房屋抗震设计中有关问题的探讨［J］.山西建筑，2010，36(3):97-98.