张钥

【摘 要】本文对影响砌体房屋抗震性能的因素进行了分析，并提出了对砌体结构房屋的抗震加固方法。

【关键词】建筑结构；抗震；加固

我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一，由于受太平洋板块、亚欧大陆板块和印度洋板块的挤压，地震断裂带纵深发育水平很高，导致我国地震活动频度高、强度大。大陆Ⅵ～Ⅸ度地震区占国土面积的80%以上，并且地震区中很大一部分为抗震设防相对较薄弱的村镇地区。历次震害表明，砌体结构建筑物的楼层数越高其所受的震害就越严重。

1.影响砌体房屋抗震性能的因素分析

1.1砌体房屋纵墙的影响

随着住宅商品化和住宅功能要求的提高，使得一些多层砌体住宅房屋的客厅增大，个别的设计方案和实际工程在客厅的外纵墙没有设置，形成构造柱、圈梁与阳台门相连，使得外纵墙的开洞率大于55%。众所周知，多层砌体房屋的抗震性能主要依靠砌体墙，而地震作用在水平方向是两个方向的，房屋的纵向相对于横向弱得多，在地震作用下纵向则率先开裂和破坏。由于是纵向墙体又是横向墙体的支承，所以纵向墙体的开裂和破坏则会削弱对横向墙体的支撑作用，对多层砌体房屋的整体抗震能力产生非常不利的影响。

在实际的多层砌体住宅房屋中，还有纵向阳台门和窗的中间砌筑240mm×240mm的砌体墙垛。这个方案虽然较阳台全部为开洞要好一些，但是该砌体墙垛的高宽比远大于4，在地震作用下为弯曲破坏，由于砌体墙垛的抗弯能力很差，所以该墙垛对房屋的整体抗震能力几乎没有什么贡献。

提高多层砌体住宅房屋的纵向抗震能力，应满足以下两个方面的要求：

（1）多层砌体住宅房屋至少有一道通长且基本贯通的内纵墙，门洞的宽度不宜大于1.5m；所谓基本贯通，就是不宜有大于720mm的错位。

（2）外纵墙的开洞率应进行控制。在仅有一道内纵墙的情况下，6度和7度时外纵墙的开洞率不宜和不应超过55%；8度时不宜超过50%。

1.2 砌体墙段的局部尺寸

《建筑抗震设计规范》明确规定：“局部尺寸不能满足时应采取局部加强措施弥补。”这里有两个问题值得讨论：

1.2.1局部尺寸不足的量化

从局部尺寸的限值是为了在地震作用下该轴线的墙段各个击破即个别墙率先开裂和破坏的概念出发，局部尺寸不足者不宜小于[GB50011—2001建筑抗震设计规范]给出的限值0.8；其墙段的宽度可以从墙体外边缘算起。

1.2.2采取加强措施

（1）加大墙边处构造柱的截面和配筋。

（2）对局部尺寸不足的墙段采用水平配筋砌体等。

1.3 砌体房屋的层数及高度

现行建筑抗震设计规范（GB5001l-2001）对多层砌体房屋的总高度和总层数有了强制性规定。在设计中房屋总高度及总层数应同时满足限值，因为楼盖重量占房屋总重的一半左右，房屋总高度相同，多一层楼盖就意味着增加半层楼的侧向地震作用，同时加大对底部的倾覆力矩。在中、强地震作用下，因倾覆力矩过大，使得底部墙体产生过大的压力或剪而被破坏，故此减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。

1.4墙体的高宽比

由于砌体墙的破坏形态与墙体的高宽比有关。当砌体墙的高宽比小于1.0时，墙体形成剪切破坏的x形裂缝；当砌体墙的高宽比不小于1.0且不大于4.0时，墙体为剪弯破坏；当砌体墙的高宽比大于4.0时，为弯曲破坏。在墙体中部增设构造柱后，其墙体的破坏形态按构造柱和圈梁（或钢筋混凝土带）包围的两个子墙体呈现出不同高宽比的破坏形态。若砌体墙沿高度方向的中部也设置钢筋混凝土带，则按构造柱和圈梁（或钢筋混凝土带）包围的四个子墙体呈现出不同高宽比的破坏形态。因此，在应用新的GB50011-2001建筑抗震设计规范横墙较少关于“在横墙内的柱距不宜大于层高”时，也要注意不要造成构造柱和圈梁所包围墙体的高宽比大于1.0。当出现构造柱和圈梁所包围墙体的高宽比大于1.0时，宜在墙体高度的中部增设60mm高的钢筋混凝土带，配筋可采用3Φ6。另外，对于横墙较少的多层砌体住宅房屋的方案设计申，一般宜控制一层内大于4.2m的房间占该层总面积不超过60%，否则不会在横墙较少的多层砌体住宅房屋的抗震验算中通过，则必然增加方案的修改工作量。

2.砌体结构房屋的抗震加固

上部结构根据实际工程概况分析加固原因和目的，进而确定结构的抗震加固方法。对抗震承载力不足或开裂受损的房屋而言，宜采取面层或板墙加固、拆除重砌、增设砌体或钢筋混凝土抗震墙、裂缝灌浆加固等措施。对于整体性差的砌体结构，采用增设构造柱、圈梁、钢拉杆或锚杆等措施加强纵横墙及其与楼屋盖的连接；也可采取增设托梁、预制楼屋盖增设叠合层等方法加强楼屋盖，从而提高结构的整体性。局部薄弱部位，如无拉结筋的填充墙、“女儿墙”、悬挑构件、平面不规则处等，采取有关拉结、增强承载力、拆除或平面切割等措施。以上的加固措施均属于传统加固方法，其基本原理是提高砌体结构的抗震承载力或整体性，主要措施是增大材料强度、加大构件截面、增设新构件等。

2.1适用于砌体结构的直接加固方法

（1）钢筋混凝土外加层加固法——属于复合截面加固法。其优点是施工工艺简单、适应性强，加固后的承载力提高明显，技术经验比较成熟；常用于加固柱、带壁墙，但其现场湿作业施工时间长，加固后建筑结构的净空有所减小。

（2）钢筋水泥砂浆外加层加固法——属于复合截面法。其原理是把欲加固墙体表面粉刷层剔除，在墙体两侧附设Φ4mm～Φ8mm的钢筋网片，然后抹水泥砂浆面层，常用于砌体墙加固及钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

（3）增设扶壁柱加固法——属于加大截面加固法。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近，但承载力提高有限，不易满足结构的抗震要求，一般仅用于非抗震设防地区。

2.2 适用于砌体结构的间接加固方法

（1）包钢加固——也称粘结外包型钢加固法，以环氧树脂化学灌浆等方法粘结时，称之为湿式包钢加固。这种措施受力可靠，施工简便，现场作业量小，但用钢量较大，加固费用高，防护措施要求较高，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结构承载能力的加固。

（2）预应力撑杆加固法——其优点是最大幅度地提高砌体柱的承载能力，适用于加固高应力、高应变状态的砌体结构；缺点是不能在600℃以上的高温环境中使用。

2.3 砌体结构构造性加固与修补

（1）增设圈梁——这种措施可用于既有砌体结构的圈梁设置不符合抗震要求、纵横墙交接处有明显缺陷及房屋整体性较差等工况。

（2）增设梁垫——该措施可用于大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体局部产生竖向裂缝等工况。

（3）砌体局部拆砌——当房屋发生局部破裂，且未影响承重及结构性安全时，将破裂墙体局部拆除，并采用高一级强度的（下转第341页）（上接第238页）砂浆及整砖砌筑。

（4）砌体裂缝修补——可根据砌体构件的受力状态和裂缝特征及其产生原因，针对性地进行裂缝修补或加固。常采用水泥砂浆填缝修补、配筋水泥砂浆填缝修补、灌浆修复等措施。

3.抗震加固新技术

3.1减震隔震

随着减震技术的发展，以及对历次强烈地震中建筑结构破坏形式的总结，我们可通过分析地震作用效应，采用减震隔震技术，减小既有砌体房屋在强震中所承受的地震作用。目前在既有建筑结构中常用的减震技术主要有基础隔震技术、消能减震技术以及调谐减震技术等被动减震方法。

3.2 抗震加固与节能改造一体化

当今世界资源越来越短缺，地震频发，针对抗震加固和节能改造这两项工程，许多学者提出了抗震加固与节能改造一体化，并对其技术进行了深入的研究。一体化技术可以提高既有结构承载能力、改善既有结构的抗震性能，与传统抗震加固技术相比，一体化技术改造后结构的承载能力更高、抗震性能更好，能使既有建筑耗能能力有所降低，节约能源，实现了抗震加固与节能改造有机结合，避免二次作业，设计施工一体化，降低运营成本。目前，玻化微珠保温砂浆是抗震加固与节能改造一体化技术中最常用的无机材料。

【参考文献】

[1]信任，何成学.震后多层砌体结构的抗震鉴定与加固设计.西安建筑科技大学土木工程学院[期刊]地震工程与工程振动，2011-02-15.