既有砌体结构（精选5篇）
既有砌体结构 篇1
0 引言
砌体结构在我国有着悠久的历史,迄今被广泛地应用着。但由于砌体结构具有脆性性质和整体性差的特点,与其他结构相比其抗震性能相对较差,在抵御侧向水平地震作用时,在变形极小的情况就会开裂,进而突然倒塌,造成人们的生命和财产的巨大损失,这已为唐山、汶川地震为代表的历次地震灾害所证实,因此砌体结构的应用受到了很大的限制。汶川地震后,党中央和国务院提出在三年内完成校安工程,从而确保中小学学生的生命安全和财产安全。由于各地方经济实力的差异,中小学校舍的房屋形式和质量相差较大,但大部分学校建筑的结构形式是砌体结构,特别是20世纪90年代以前,比例更是达到90%以上,而且这些老的建筑在设计和建造时很少考虑抗震问题。从房屋自身来讲存在着较多的抗震缺陷,包括设计、施工和主要材料等缺陷。了解这类建筑的抗震缺陷对于进行抗震加固和加固方法的选择有着极大好处。
1 既有砌体结构抗震缺陷
中国的建筑抗震设计规范经过了多次修改调整,圈梁构造柱系统的设置也发生多次变化。砌体房屋的建造施工方式也在不断地变化,从预制结构体系到现浇结构体系。大体上根据房屋的建造年代可将这类建筑划分为三种类型,见表1。
在这三类建筑中,第Ⅰ类建筑的抗震缺陷最多。这类建筑的抗震缺陷主要表现为以下几种情况
1.1 抗震构造不能满足要求
根据现行规范规定构造柱设置在外墙四角,错层部位横墙与外纵墙交接处,大房间内外墙交接处以及较大洞口两侧;对于圈梁规范要求在屋盖处及每层楼盖处均要设置圈梁。从房屋检测数据统计情况来看,90年代以前的砌体结构房屋的构造措施与现行规范要求相距甚远。有仅设置圈梁的,有采用预制圈梁且隔层设置的,设置构造柱的房屋较少。在90年代以后房屋的抗震构造措施就有了明显的提高,这类房屋大部分按照当时的抗震设计规范设置圈梁和构造柱。其他的构造措施亦有不能满足现行规范的情况:抗震横墙间距过大;预制钢筋混凝土屋盖或楼盖结构各构件之间连接不良;部分构件支承长度不足、连接强度或局部支承强度不够等。
1.2 主体材料存在缺陷
90年代以前的房屋建成时间已经超过20年,在检测过程发现部分校舍的建造时间为20世纪60年代,建成时间已经接近或者超过50年,房屋主体材料出现了较多的劣化现象。墙体材料出现泛霜泛碱以及砌体材料酥松等。混凝土构件出现明显的露筋、混凝土酥松开裂等现象。现场实测构件强度均偏低,不少房屋的砂浆强度经评定后在M1.0以下。这些现象都对结构的今后使用功能产生严重的影响。
1.3 承载能力不能满足使用要求
根据现行规范以及现场实测的构件材料强度,对原始结构进行复算,大部分构件的抗压承载能力、抗水平承载能力以及墙体局部承压能力不能满足要求,其中抗水平承载能力不能满足使用要求的情况占到大多数。
1.4 地基基础出现较大的变形和损伤
在一些地区砌体结构房屋的地基基础出现部分损伤现象。造成这种损伤现象的主要原因有:时间较久材料劣化,周边的使用环境出现较明显的变化造成地基出现变化等。
1.5 附属构件的连接不当
女儿墙、雨棚等房屋的附属构件与主体结构连接不能满足抗震要求。比如连接构件损伤,连接螺栓脱落等。
这些抗震缺陷或多或少对房屋的后续使用造成影响,降低了房屋安全使用系数,应采取可靠的方法对原有建筑进行加固处理。提高房屋的抗震能力,保证校舍的安全。
2 加固方法综述
砌体结构抗震加固的主要原则是:1)提高结构的整体性;2)不得对原有结构产生新的损伤;3)结构经加固后强度满足使用要求。对于增强结构整体性和提高抗水平侧力能力的方法有:增设圈梁、构造柱;钢丝网夹板墙加固;增设抗震墙。对于提高楼屋盖整体性能的方法主要有:增设整浇层;设置楼板板缝钢筋;提高楼屋盖预制楼板的支承长度等。对于墙体加固:钢丝网夹板墙;注浆法加固墙体。对于墙体材料出现劣化:拆除置换;酸液清洗等。对于砌体结构也可采用减震隔震的技术手段进行抗震加固增设构造柱、圈梁及钢拉杆。由于这类建筑中构造柱、圈梁等构造措施不能满足现行规范要求,楼屋盖以及结构的整体性不强,应增加构造柱、圈梁等进行加固以提高房屋的整体性能。后加构造柱圈梁应采用外加或者内加的方法,除建筑立面有特殊要求者外,不建议采用拆墙后增设的方法。外加圈梁应采用现浇混凝土圈梁,其截面尺寸不应小于240 mm×120 mm,并且应该拉通,形成整体;后加构造柱应按照规范要求进行布置,并与圈梁形成空间框架体系,提高房屋的整体性能。无论是后加圈梁还是后加构造柱,都要采取措施保证后加构件与原有墙体能够共同工作。2)增设结构混凝土抗震墙。由于混凝土墙体和砌体结构墙体的抗水平承载能力相比较,混凝土墙的抗震性能明显优于砌体墙,因此在可能的情况下,可将部分墙体置换为混凝土墙。增设的混凝土抗震墙的数量和面积应尽量按照今后使用功能和计算要求来确定。后加混凝土墙体应与原有墙体之间妥善拉结。3)提高楼屋盖的整体性能。这类建筑的楼屋盖结构形式多为预制空心楼板,而且多数没有设置整浇层。在对没有整浇层的楼屋盖进行抗震加固设计时,如果不考虑施工因素对加固工程的影响,只是简单的增加整浇层,可能在加固施工结束后,产生的后果是弊大于利。对楼屋盖的加固应采取审慎的态度,既要保证结构加固的安全可靠,又要保证施工的可行性。通常情况下,多数建筑进行过二次装修,后加装饰层粘合层的强度有时甚至比原有混凝土预制楼板的强度要高。这种情况下,可以采取增加预制楼板的支承长度、板底增加钢丝网片等办法,都可以减小楼屋盖的坠落可能。4)墙体注浆,提高墙体的承载能力。注浆可以将各层砌体墙粘结在一起,使得分离的各层形成一个复合的整体,从而提高墙体的承载能力。砌体结构不一样,其所使用的注浆材料也不一样。注浆材料将墙体中的空隙填实,从而提高了砌体结构的承载能力。5)耗能减震技术在砌体抗震加固工程的应用。通过在建筑内增设阻尼器,降低结构的地震响应,达到抗震加固的预期目标。6)提高结构的延性和变形能力。可以通过减震缝技术、墙体开缝耗能技术进行结构加固。建议在抗震设防区,对墙体开几道竖缝,将墙体由通长墙体分割为几段较短的墙体,改变砌体墙的受力状态,使墙体剪切变形状态变为弯剪变形状态。并在缝隙中加入粘滞或粘弹性等耗能材料,以提高墙体的变形能力和耗能能力,使其在地震时集中耗散能量从而保护墙体。开缝数量据实际情况研究确定。
3 结语
砌体结构本身存在着整体性差、具有脆性性质等特点,而且既有建筑或多或少地存在着抗震缺陷,在长期使用过程中材料存在着劣化现象,因此需要进行抗震加固的内容各不相同,应根据现场检测数据和房屋本身的实际情况及当地的施工技术水平确定加固技术、加固方法。不应盲目地确定加固方法,而不管不顾施工水平和施工难度这样会造成加固效果较差或者适得其反。
摘要：对既有砌体结构房屋的抗震缺陷进行综合分析,根据抗震缺陷阐述了各种抗震加固技术方法,指出抗震加固技术方法应因时因地而异,在充分考虑房屋整体性的情况下,确定加固方式方法。
关键词：砌体结构,抗震缺陷,加固方法
参考文献
[1]陈丽媚,黄丹,唐习龙.浅谈工程加固[J].山西建筑,2009,35(28):66-68.
砌体结构裂缝控制措施探讨 篇2
摘要：砌体结构出现裂缝是非常常见的一种质量问题，根据相关分析，砌体结构裂缝也是有一定的原因以及客观规律的。也就是说，砌体结构裂缝可以通过相应合理的应对措施来进行控制。本文根据砌体结构出现裂缝的原因，结合我国的当前国情并以实践施工为参考，提供一些砌体结构裂缝的控制措施，希望对相关人士有帮助。
关键词：砌体结构裂缝；控制措施；裂缝原因
引言
砌体结构出现裂缝，不但会影响建筑物的外观，裂缝大的砌体甚至会出现承载力下降的情况，影响到建筑物的安全使用，甚至导致出现坍塌事故，所以说，对砌体结构裂缝进行深入研究是很有必要的。砌体结构发生刘峰的原因有很多，包括地基设计的不合理引起的不均匀的沉降以及冻胀、建筑材料的选用不过关、或者是人为上的疏忽，为我们的生活带来莫大的潜在威胁。
一：砌体结构裂缝的类型及其产生的原因
（一）：砌体结构裂缝的类型
引起砌体结构出现裂缝的原因有很多，如施工材料质量不合格、设计人员经验不足出现疏忽或者是地基不合理处理以及温度、干缩等原因都会导致砌体结构出现裂缝。根据实践分析，一般的来讲，可以将砌体结构裂缝分为温度裂缝、干缩裂缝以及由温度以及干缩共同作用而产生的砌体结构裂缝等几种类型。
（二）：导致各类型砌体结构产生裂缝的原因
（1）：温度裂缝
施工材料会受到外界温度的影响，从而产生热胀冷缩的变化，当在约束条件下的温度作用力足够大的情况下，砌体结构就会产生温度裂缝。
产生温度裂缝主要有以下两个原因：第一，表面温差较大。由于混凝土在硬化的过程中会放出大量的热导致混凝土内外的温差越来越大，此时，作用在混凝土表面的温度作用力逐渐增大，而混凝土的抗拉性能低下，最终导致砌体结构出现温度裂缝。这种温差一般只表现在混凝土表面，因此裂缝一般都发生在表明，内部结构依旧完整。第二，结构温差较大。当混凝土浇筑在桩基上的时候，受到外界的约束力，又没有采取一定措施降低，内部结构很容易出现温度裂缝，从而贯穿整体。
温度裂缝的形成一般情况下是无法避免的，我们所要注意的就是如何将温度的变化对砌体结构的影响控制在允许的范围之内，不至于影响到施工质量，从而保障人们的生命财产安全。
（2）：干缩裂缝
水分的蒸发是引起干缩裂缝的最主要的一个原因，由于这种蒸发过程是由混凝土表面到内部的，湿度不均匀，产生的干缩变形也是不均匀的。
有很多因素都会导致砌体结构出现干缩裂缝：首先混凝土成型之后若对其养护不到位，受到阳光的暴晒之后，混凝土表面受温度影响较大，内部受温度影响变化较小，就会出现表面体积收缩大、内部收缩较小，从而导致内部结构对表面的拉应力变大，引起混凝土表面出现裂缝；第二，混凝土的水灰的配备比值过大，对其的早起养护不符合规定，一般的来说，单位用水量以及水泥用量多的混凝土的干缩变形比较大；第三，混凝土长期对方在户外，表面的温度以及湿度经常发生剧烈的变化，更容易导致砌体结构出现干缩裂缝。
影响砌体结构出现干缩裂缝的原因很复杂，若混凝土发生干缩变形并处于约束状态，同时，干缩的拉应力达到或者大于混凝土的抗拉性能，就会出现干缩裂缝。
（3）：温度、干缩及其他裂缝
对于灰砂砖以及粉煤等砌体，也会存在由温度和干缩共同作用下的裂缝，一般来说，这种其他结构裂缝远比由温度、或干缩而产生的裂缝的后果要严重的多。另外，材料質量的不过关、施工质量差、违反施工流程或者是砌体强度达不到预期的标准等，都会导致砌体结构产生裂缝。若不对其加以控制，必然会导致墙体出现更为严重的危机。
二：砌体结构产生裂缝的相应措施
（一）：防止温度裂缝的措施
要对砌体结构裂缝进行有效的控制，就要进行一次科学合理的预测，以保证其准确度。首先要根据国家的相关规定，并结合建筑物的实际情况设置伸缩缝，并要保证伸缩缝的合理性，才能够发挥其作用。其次，在建筑混凝土的时候，就浇筑就要开始进行测温，并及时的进行抹压和养护，浇筑完成后，合理的改正养护条件。最后，由于影响温度的因素是多方面的，对混凝土的养护也有季节性的不同，一般夏季用蓄水养护，而冬季则采用加盖草袋、海绵，等进行养护。拆膜之后要及时进行放风和保温措施，并及时回填土。
（二）：预防干缩裂缝的措施
由于混凝土本身的特性，要想完全避免混凝土出现干缩变形基本是不可能的事情，而且造成砌体结构出现干缩裂缝的原因是各种各样的。所以说只要裂缝的宽度在允许的范围之内，都属于正常情况，不必太过担心。我们所能够做的就是采取适当的措施就是减少混凝土出现干缩变形，并能够控制干缩变形的宽度。
首先，可以选择额使用干缩性能较小的水泥，并合理的调整混凝土的水灰配备比值，同时尽量采用粗砂，适当的减小水灰比例可以增加混凝土的抗拉强度，能在一定程度上减少砌体结构裂缝的产生；其次，在施工的过程中要严格的掌握振捣方法，确保混凝土的密实性，同时要对其进行科学合理的养护，延迟干缩变形的发生。最后，合理的伸缩缝在很大程度上能够减小约束范围。经实践证明，上述的方法在很大程度上对混凝土发生干缩变形的情况都能够进行有效的控制。
（三）：预防由于地基的不均匀沉降而引起的砌体结构裂缝的措施
若地基发生不均匀的沉降，沉降大的地方与沉降小的地方就会产生相应的作用力，当这种附加的力达到或超过砌体所能承受的力度时，砌体就会产生裂缝。要预防由地基的不均匀沉降引起的砌体结构裂缝，要做到以下几点：第一，在房屋外形复杂多变或砌体结构相差太远，就要设置沉降缝，此沉降缝要有一定的宽度，在就是施工的过程中要保持沉降缝内部的清洁，防止任何杂物掉落；第二，为能够适当对地基的不均匀沉降进行适当的控制，可以适当的提高砌体的抗剪能力。第三，加强地基检查工作，一旦发现任何不良地基，需要及时进行妥善处理，然后才能继续施工，以免为将来埋下隐患；第四，若必须要在刚度不同的地基上进行施工，就要事先对其进行精确的计算，减少地基不均匀沉降的情况，从而控制砌体结构裂缝的产生。
（三）：砌体结构裂缝的处理措施
（1）：针对建筑出现裂缝，不能给予对其进行处理，要先观察一段时间，在确认其裂缝已经处于稳定状态之后，再进行裂缝处理。待裂缝基本已经稳定之后，检查其周围有没有空鼓的情况，根据实际情况进行合理的处理。
（2）：若砌体结构的裂缝数量不多，裂缝较细，且裂缝基本不会再继续扩大，可以采用灌浆加固法对其进行处理。而对灌浆加固的强度要事先进行试验，并确定其允许范围。根据以往是实践经验表明。采用灌浆加固法对砌体结构进行处理之后，其强度甚至能超过原有强度。
（3）：对于老房子来说，以上的办法已经有些不适用了，如果墙体内部结构已经变得不平整或者有大面积空鼓的情况，要请专业技术人员对石膏板等进行重新处理，否则，墙体会经常出现开裂的情况。对待这种情况的砌体结构裂缝，业主要根据自己的经济状况选择合适的方式进行修补处理。
总结语
砌体结构产生裂缝不仅会影响房屋质量及其使用寿命。还给业主在感官上以及心理上都带来一定的影响，现实中有很多业主以墙体出现裂缝为由，将负责人告上法庭，为了避免这些情况的屡次发生，有效控制砌体结构裂缝的产生刻不容缓。砌体结构产生裂缝的原因是很复杂的，无法得到完全的根治，也无可避免，想要控制砌体结构产生裂缝，就要从预防上着手，各环节都要落实到位，从根本上控制砌体结构产生裂缝。
参考文献：
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既有砌体结构 篇3
随着经济建设的快速发展,土地资源日趋紧张,我国每年既有建筑改造及节能改造项目已呈增长趋势。据统计,我国城市住宅建筑平均使用年限为30a左右,根据国家相关标准要求,重要建筑和高层建筑的主体结构耐久年限一般为100a左右,一般性建筑为50～100a。目前我国建筑使用年限远没有达到国家标准所规定的要求,与国外相比相差甚远。根据相关资料显示,英国建筑平均寿命长达132a,欧洲住宅平均使用年限为80a以上,美国44a以上。经验证明,旧建筑改造投资少、见效快,既可以延长建筑使用寿命,也有利于保护城市风貌。
我国既有建筑截止2010年底,现有房屋存量为277×108m2,其中城镇住宅134×108m2。根据2005年统计,全国既有建筑70%是20世纪90年代以后的建筑,目前需要改造的建筑有30%左右。很多既有建筑耐久性、安全性、舒适性难以满足人们的需要。当然,全部推倒重建并不现实,也不符合我国的可持续发展战略。相关专家指出,加固改造费用是重建的1/15,主要费用包括社会成本、拆迁成本、垃圾处理等附加成本。解决这些问题的最佳途径就是进行合理的改造,延长建筑的使用寿命。但到目前为止,我国既有建筑加层改造尚缺乏明确的、具有推广价值的政策支持体系。
2 既有建筑加层的选择原则
在大规模对既有建筑进行加层改造的过程中,建筑物的加层与结构的加固改造紧密结合,通过对既有建筑物加层加固改造工程技术的分析,建筑物加层应以检测和鉴定结果作为其加层结构设计的依据。应根据地基条件和建筑物的重要性,提出沉降观测的具体要求。既有建筑加层结构的选择原则应符合下列要求。
2.1 安全可靠
建筑物加层的结构设计应符合国家现行有关标准的要求,加层后传力路线应明确,计算方法可靠,构造措施严密,应尽量减少由于加层给既有建筑物承重结构造成的附加应力和变形。地震区的既有建筑物加层应遵循“先抗震加固,后加层改造”的原则。
2.2 经济合理
进行多方案的经济技术比较,选择经济合理的方案。充分发挥原有建筑物的承载潜力,优先采用轻质高强材料以减少上部加层的重量。
2.3 有利抗震
建筑物的加层设计应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)的要求。建筑的加层设计应具有合理的地震力作用传递路线、足够的承载力、良好的适应变形能力和吸能耗能能力。同时应具有合理的刚度分布,防止竖向刚度突变,上柔下刚,造成柔性低层,产生过大的应力集中和塑性变形。对薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。
2.4 方便施工
施工方法应力求简单,工期短。
2.5 节约能源
在建筑物加层改造的设计施工过程中,要有建筑节能意识和相应节能法规的限制,要做到“四节一环保”的要求,建筑物加层部分要符合国家合同能源管理项目的要求。
2.6 保持原貌,美观实用
通过加层加固改造的建筑,应注重室内外环境的处理,特别是建筑外立面的处理。对有纪念意义或有文物、历史、艺术价值的建筑物,应予以修复和保存。
3 既有建筑加层加固技术
几十年来,对既有建筑的加层改造工程,由单栋建筑的小面积加层改造,发展到大面积建筑物的加层,由工业建筑的加层改造,发展到大型商场和公共建筑的加层改造。由砖混结构上的直接加层,发展到采用外套框架加层、隔震穿透加层及顶升技术,不同的加层方法各具优缺点。本文针对不同的建筑物采用不同的加层方法,以期得到合理的经济效益评价。因此,对既有建筑实行加层改造,通常根据结构的现有条件采用直接加层法、外套框架加层法、隔震穿透加层法、底层顶升加层法和建筑室内加层法等方法。
3.1 直接加层法
对既有建筑进行适当处理后,不改变结构承重体系和平面布置,在上部直接加层。该方法适用于基础承载力、墙体柱等承重结构有一定潜力的建筑,并且在加层后也有一些安全储备的结构,该方法加层一般不宜超过3层。一般既有建筑物的地基在长期荷载的作用下,由于地基土压缩固结作用,可使土的承载能力提高,随着建造时间的增加,地基的承载能力随之增加。
采用直接加层法进行设计时,先计算新加部分的结构内力,再把内力加进原有结构,对原结构承载能力进行验算。当原有建筑物不满足安全要求时,应采取相应的加固措施或通过改变荷载传递路径的方法来处理。在砌体结构上直接加层时,原房屋的女儿墙、挑檐等部位,屋顶防水等应进行全部拆除。在原屋顶增浇叠合层,然后在原屋顶增加圈梁及构造柱的植筋。在实际工程中,直接加层法根据结构的不同,通常采用不同的加固方法,如圈梁构造柱、板墙加固、增大截面加固法、外粘钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法、混凝土套加固法等。
3.2 外套框架加层法
外套框架加层法适用于加层层数较多、荷载较大或加层部分需要大开间时,原承重结构或地基基础难以满足过大的加层荷载。外套框架结构可以解决直接加层不能解决的问题,即在原建筑物外增设外套框架结构,加层荷载通过在原建筑物外新增设的外套框架结构(墙、柱等)传至新设置的基础和地基上。外套框架结构加层法适用范围广泛,不仅外套框架结构本身有多种结构形式,而且也适用于原建筑的多种结构形式,如砖混结构、框架结构、底框结构等。外套框架结构可分为两大类:一类是分离式外套框架结构体系,另一类是协同式外套受力体系。
1)分离式外套框架结构体系。原建筑结构与新外套加层结构完全脱开,独立承担各自的竖向荷载和水平荷载,其水平净空距离满足抗震及加层施工的要求。这种加层方法计算简图清晰,外套框架独立承担加层部分的荷载。但当既有建筑物层数较多或抗震设防烈度高于7度时,由于新旧建筑物没有垂直方向的联系,外套框架结构底层柱过长,导致外套框架结构上重下轻、上刚下柔,形成“高鸡脚”建筑,对抗震极为不利,因此这种方法在地震区不宜采用。
2)协同式外套受力体系。原建筑结构与新外套加层结构相互连接,共同承受加层部分的荷载。为解决分离式外套框架结构体系存在的问题,提高结构整体性及横向刚度。
协同式外套受力体系根据新增外套框架与原建筑物之间的相互连接情况,又可分为铰接和刚接。由于刚接受力比较复杂,一般很少采用。对于铰接,通常将新增外套框架与原建筑物通过设置扣件、咬合键、垫块或滑动装置等进行链接,使整个结构共同承受水平荷载,新增外套框架与原建筑物分别承受各自的竖向荷载。
3.3 隔震穿透加层法
隔震穿透加层法是外套框架结构和大跨梁结构的综合应用,是外套加层结构的拓展和进步。大致可分为三种形式。
3.3.1 外套大跨梁结构
该结构是在外套框架结构的基础上,每一层均设大跨梁。大跨梁横跨原建筑物,跨度较大,一般均超过10m以上。由于跨度比较大,所以对于外套大跨梁结构必须采用先进的技术,如预应力技术、组合结构技术等以加大梁的承载能力,减小梁的断面和变形。
3.3.2 外套框架内柱不落地结构
该结构形式的外套框架柱落地,首层为大跨梁,以上各层根据需要设单排、双排或多排内柱。内柱不落地,落在首层大跨梁上,即内柱荷载通过大跨梁传至外套框架柱,再传至基础、地基。
3.3.3 外套大跨度空腹桁架结构
该结构形式是横跨原建筑的大跨梁采用空腹桁架,该结构具有承重能力高、自重轻、节省建筑材料等优点。目前,空腹桁架技术比较成熟,在工业建筑中应用比较广泛。
3.4 底层顶升加层法
底层顶升加层法,一般可向下加1～2层。为了避免或减少土体位移与建筑物的下沉,在既有建筑物施工前,预先进行底层柱的顶升支撑,以卸除上部荷载。
底层顶升加层法可分为延伸式向下加层、向下扩展式加层两种。
1)延伸式向下加层法:是将建筑物地下室通过底层顶升加层法直接在建筑物底下向下延伸。
2)向下扩展式加层法:可利用建筑物周边地下空间进行底层顶升加层法,这种加层方式可将建筑物加层后的地下室变得宽敞,能有效地利用地下空间资源。
3.5 建筑室内加层法
建筑室内加层,俗称夹层,其形式多种多样,既有建筑的室内净空较高时可在室内加层。对保护性建筑外立面和围护结构须原样保护,内部可实施结构改造。新增结构的基础应考虑与原结构基础及室内管沟基础等的相互影响。室内加层一般采用整体式室内加层法,新增加部分与原结构连成整体,不占用室内面积。室内加层针对不同的建筑,采用的加层方法不同。室内加层大致可分为20多种,如厂房、宾馆大堂、剧场、医院等大跨度结构加层方法都是不一样的。采用整体式室内加层时,应保证新旧结构的连接可靠,并应符合下列规定:
1)单层室内增加或多层砌体建筑室内楼盖进行拆旧换新改造时,室内纵、横墙与原结构墙体连接处应增设构造柱并用锚栓与原墙体连接,新增楼板处应加设圈梁。
2)钢筋混凝土单层厂房或钢结构单层厂房室内加层时,新加结构梁与原建筑柱的连接宜采用铰接。
3)混凝土框架结构室内加层时,新增梁与原有边框架柱之间可采用刚接或半刚接,此时应对原框架边柱结构进行二次叠合受力分析,将原柱子内力与新增结构引起的内力叠加进行截面验算。
4 隔震托换技术在加层改造中的应用
传统的抗震设计方法以“抗”为主,即通过加大结构断面,增加配筋来抵抗地震。这样会带来三个方面的不足:
1)结构断面越大,刚度就越大,地震作用力也就越大,随之带来所需断面及配筋也就越大,大大增加了抗震所需的工程费用。
2)以既定的“设防烈度”作为设计依据,由于地震发生的随机性,当发生突发性超烈度地震时,加层建筑物就有可能遭受严重破坏和倒塌。
3)允许结构物在地震中出现一定程度的损坏,但它无法保证内部装饰与重要设备不受损害。
除了“抗”以外,可以通过采用隔震托换技术来隔离地震能量向建筑的输入,通过滤波强化建筑结构刚度和延性。通常在建筑物和基础之间,设置一种特殊的装置———隔震垫,通过这个装置把建筑物和地面分开,隔离地震能量向建筑物传递,减轻地震灾害,这就是隔震技术。
在我国,隔震技术在既有建筑加层加固的实践应用中并不多见。该技术通过设置隔震层来隔离及耗散吸收到的地震能,阻碍了地震能量向上部结构的传输,从而使上部结构的振动减小。该技术是一种较为成熟的建筑结构地震控制技术,通常可降低地震烈度1～2度,且具有安全性好、造价低廉等优点,在新建建筑中已被广泛采用。但在既有建筑加层改造中的应用很少,主要是隔震装置植入及托换技术复杂,严重影响了隔震技术在这一领域的应用及发展。目前,根据多年的工程实践,针对砖混结构和多层框架结构,总结出一套系统的、科学的隔震层设置及托换技术,经实践证明是行之有效的先进技术,具有明显的经济效益和社会效益。
1)砖混结构隔震支座托换技术
根据设计图纸,首先预制钢筋混凝土销梁,同时进行砖混结构基础的加固施工。对待安装隔震支座的砖混结构墙体进行开洞,安装销梁,待销梁施工完成后,再施工上下肩梁。当肩梁混凝土强度达到设计强度的70%以上时,再进行隔震支座安装部位墙上开洞施工。接下来施工上下封板,安装隔震支座,待全部混凝土强度达到设计的70%后,可拆除上下肩梁间的剩余墙体,砖混结构隔震支座托换完毕(见图1、图2)。
2)多层框架结构并联隔震支座托换技术
在框架结构基础及柱加固后,根据设计图纸进行框架柱的上下牛腿施工,每柱一般为2～4个隔震支座进行并联组合。牛腿施工应与隔震支座安放同时进行,一般先将隔震支座安放固定在下牛腿上,校准位置后与下牛腿一起灌筑,然后在灌筑上牛腿,待混凝土强度达到设计强度后切断框架柱,框架柱上的荷载直接传给隔震支座,再传给下柱,直至传给基础。(如图3所示)。
5 结语
通过对加层技术的初步探讨,可知采用加层加固综合改造的费用是拆除重建的1/15。在加层改造的同时采用隔震托换技术对既有建筑进行抗震加固,可降低地震烈度1～2度(通常上部结构的地震反应只有隔震前的1/4～1/12),从而保证了建筑物后续使用安全,达到预期的抗震标准。因此,既有建筑加层加固改造具有广阔的发展前景,同时也是一项利国利民的大事情,具有长远的社会效益、经济效益与环境效益。
摘要：科学地利用建筑加层技术解决既有建筑物的扩容,并保证建筑物后续使用安全,同时,更好地实现既有建筑的节能,已成为政府和相关企业关注和研究的焦点。既有建筑加层加固改造的同时建筑寿命也得到了延长,建筑寿命的延长是最大的节能。文章重点介绍既有建筑砌体结构、混凝土结构加层的选择原则、加层形式以及隔震托换技术在加层中的应用。
关键词：加层加固,隔震托换,抗震加固
参考文献
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既有砌体结构 篇4
随着我国现代化进程的加快、城市规模的日益扩大以及城市人口的集中, 城市建筑新旧更替, 正在朝着多元化、多样化发展, 新型的混凝土结构及钢结构房屋正在逐步替代砌体结构房屋, 但由于国情及地域的差别, 砌体结构房屋的数量在我国既有建筑中仍占有很大比例, 而且在今后一段时间内, 砌体结构房屋仍将是我国许多城乡建筑中的主要结构形式之一。
在地球环境恶化, 灾害频发的今天, 砌体结构房屋在遭受诸如地震、火灾和风等多重灾害后, 由于其材料的物理化学性能发生了变化, 结构本身也存在不同程度的损伤, 这就导致了砌体结构房屋的承载能力、使用性能下降。因此, 为了防止砌体结构房屋灾后造成“二次损伤”, 更为了能够正确客观的评价砌体结构房屋灾后的损伤程度, 是否还能加固利用, 减少灾后损失等, 对砌体结构房屋进行结构的检测鉴定和综合评估就显得十分必要, 同时更具有重大的经济意义和现实意义。
1 地震后老旧砌体结构房屋检测鉴定
地震后砌体结构房屋的检测鉴定和综合评估以某医院住院楼的检测鉴定为工程实例, 并参照相关技术标准对其进行了分析。
1. 1 工程概况
某医院住院楼为3 层砖混结构房屋, 建于1982 年, 平面布置规则, 呈矩形, 1 层~ 3 层层高均为3. 8 m, 室内外高差500 mm; 其坐北朝南, 东西长68. 9 m, 南北宽12. 5 m, 局部突出1 m, 总建筑面积约2 713 m2; 楼、屋盖均采用混凝土预制板, 外墙厚均为370 mm, 内墙厚均为240 mm。
1. 2 结构现状
根据现场调研及查看相关资料可知, 该住院楼曾因地基泡水出现下沉、墙体开裂等情况, 后采用石灰桩 ( 掺10% 豆罗砂) 对地基进行了加固处理。
2012 年12 月18 日受到太原市3 级地震的影响, 该住院楼原有裂缝又发生变化, 裂缝不断开裂加长。
此次地震后该住院楼的现场检查检测主要针对其内外观质量、抗震措施及承重墙体的砌筑砂浆强度和砖强度进行了检测。其中砌筑砂浆抗压强度采用贯入法进行检测, 依据JGJ/T 136—2001 贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程, 砖强度检测采用回弹法, 依据GB/T 50315—2011 砌体工程现场检测技术标准。具体结果如下:
1) 内外观质量检查。在现场检查中, 发现该住院楼部分楼、屋盖预制板底面抹灰层大面积脱落, 预制板间拼缝加宽出现裂缝, 局部楼、盖板底有漏水的痕迹, 少数楼、屋盖预制板出现横断裂缝。
该住院楼1 层~ 3 层的多数门窗洞口角部均出现斜裂缝, 部分裂缝内外贯通, 裂缝宽度介于细微~ 6. 5 mm。
为了解该住院楼墙体裂缝是否继续发展, 检查过程中曾在部分裂缝位置粘贴石膏饼, 现场作业完成3 d后, 经现场观察, 发现部分石膏饼开裂, 裂缝介于0. 02 mm ~ 0. 16 mm, 部分裂缝有加宽、延长发展的迹象。
2) 抗震措施。该住院楼的纵横墙体布置均匀, 在平面内对齐, 在竖向上下连续; 房间开间5. 5 m/3. 6 m, 最大抗震横墙间距7. 2 m, 外纵墙窗间墙宽1. 8 m; 房屋四角、楼梯间外纵墙一侧两角、门厅间外纵墙与横墙交接处及每隔7. 2 m的外纵墙与横墙交接处设有混凝土构造柱; 每层外纵墙、山墙及部分内纵墙、横墙上布有混凝土圈梁。
3) 材料强度检测。现场对承重墙体的砌筑砂浆进行抽样检测, 每层随机抽检6 个墙体构件, 1 层~ 3 层共抽检了18 个墙体构件; 对承重墙体的砌筑砖进行抽样检测, 每层随机抽检6 个测区, 每个测区抽检10 块砖。
通过数据处理分析可知, 该住院楼1 层~ 3 层检测的砌筑砂浆抗压强度推定值均可按M1. 0 取值; 该住院楼1 层~ 3 层墙体砌筑砖的标号均小于M7. 5。
1. 3 抗震性鉴定
参照GB 50023—2009 建筑抗震鉴定标准的规定, 该住院楼建于1982 年, 做医疗用房使用, 宜按重点设防的A类建筑进行抗震鉴定, 即分第一级鉴定和第二级鉴定。
在第一级鉴定中, 该住院楼的部分墙体裂缝及预制板拼缝裂缝等造成的内外观质量、砌筑砂浆和砖等结构材料强度、房屋的构造柱和圈梁布置等整体性连接构造、外墙尽端至窗洞边的距离等易引起局部倒塌的部件及其连接、房屋抗震承载力的简化验算等多方面均不符合抗震鉴定标准的要求。
在第二级鉴定中, 由于第一级鉴定结果多项不符合抗震鉴定标准的要求, 故不再进行第二级鉴定。
综合评定该住院楼的综合抗震能力不满足设防要求。
1. 4 安全性鉴定
参照GB 50292—1999 民用建筑可靠性鉴定标准的规定, 从构件安全性、子单元安全性及鉴定单元安全性三个层次对该住院楼进行综合性的鉴定评级。
构件的安全性评级中, 砌体结构构件 ( 墙体) 的安全性等级依据承载能力、构造要求、不适于继续承载的裂缝和位移等要求评定为Cu级; 混凝土结构构件 ( 预制板) 的安全性等级依据不适于继续承载的位移 ( 或变形) 和裂缝等要求评定为Cu级。
子单元的安全性评级中, 地基基础子单元的安全性等级依据墙体沉降裂缝的要求评定为Cu级; 上部承重结构子单元的安全性等级依据砌体结构构件 ( 墙体) 、混凝土结构构件 ( 预制板) 及结构整体性的安全等级评定为Du级。
鉴定单元的安全性评级主要依据地基基础子单元和上部承重结构子单元的评定结果, 取其中较低等级作为鉴定单元的等级, 综合评定该住院楼的安全性等级为Dsu级。
2 火灾后老旧砌体结构房屋检测鉴定
火灾后砌体结构房屋的检测鉴定和综合评估以某大学家属楼局部火灾后的检测鉴定为工程实例, 并参照相关技术标准对其进行了分析。
2. 1 工程概况
某大学家属楼为4 层苏式砖木混合结构房屋, 建于20 世纪50 年代, 屋盖采用人字形木屋架, 楼盖采用现浇混凝土板, 基础采用混凝土条形基础; 该房屋平面布置呈“L”形, 南北向总长55. 23 m, 宽13. 23 m, 东西向总长为61. 23 m, 宽为13. 23 m, 建筑面积近5 120 m2; 室内外高差0. 6 m, 1 层~ 3 层层高3. 25 m, 4 层层高3. 1 m, 檐口高为13. 58 m, 建筑总高度为15. 87 m。
2. 2 结构现状
根据现场调查及查看相关资料可知, 该家属楼建成至今已近60 年, 使用期间曾多次进行过修缮, 多数住户也均对室内进行过改造装修, 诸如地面铺瓷砖、卫生间和厨房墙体贴瓷砖、部分隔墙的拆除改造等。
2013 年6 月6 日中午12 时, 该家属楼一单元顶层出现着火点, 火势逐渐变大, 沿着木屋架逐步向二、三、四、五单元蔓延燃烧, 火灾持续约5 h, 直至下午5 时30 分左右才被完全扑灭, 最终火灾导致该家属楼4 层屋顶全部烧毁。
此次火灾后该家属楼的现场检查检测主要针对着烧物现场塌落和堆积情况、建筑物的过火面情况以及火灾范围内构件的受损情况进行了检测, 检测主要依据CECS 252: 2009 火灾后建筑结构鉴定标准。检测结果如下:
该家属楼一~ 四单元的1 层~ 3 层各住户室内承重墙体和楼板受到火灾的影响较小, 仅个别3 层顶板预制板出现横断裂缝, 部分窗户的窗框烧焦变形, 部分墙体抹灰层和饰面砖发黄、发黑, 局部脱落, 部分顶板和墙体受到灭火过程中消防用水的侵蚀变黄。
该家属楼一~ 四单元的4 层住户受到火灾的影响较大, 木屋架基本烧毁塌落, 室内堆积有大量烧焦的屋架残留, 碎砖破瓦、吊顶、家具残骸和燃烧物灰烬, 并且堆积物中大量吸收灭火水流。多数住户门窗框被烧毁, 墙体受火灼烧, 墙体抹灰层酥裂呈红色或黑色, 凿开抹灰层发现砖表面发黄, 少数墙体出现裂缝和砖面损伤的现象, 个别墙体出现局部倒塌。地面饰面砖和木地板等装饰材料基本破损, 清理堆积物并凿开地面后发现, 混凝土底板表面受高温影响呈黄色。
2. 3 房屋结构受火灾影响的分析
1) 火灾对房屋结构的直接影响。大火对该家属楼4 层的结构造成严重的损伤。其中, 屋盖全部被烧毁, 大部分承重墙体和隔墙烧灼损伤严重, 局部坍塌, 损伤等级为Ⅲ级~ Ⅳ级。
大火对该家属楼3 层的承重墙体基本无影响, 仅对局部的楼板造成烧灼影响。其中, 3 层个别顶板的顶面 ( 4 层地面) 和底面受火的灼烧影响较重, 面层颜色呈黄色或灰白色, 局部空臌, 凿开检查, 局部现浇混凝土楼板表面颜色也呈黄色, 烧伤导致混凝土底板碳化深度增大, 钢筋和混凝土的粘结力降低, 这将影响到混凝土板的承载力和耐久力, 评定这些现浇混凝土板的损伤等级推定为Ⅱb级; 3 层多数顶板的顶面 ( 4 层地面) 铺设了瓷砖、纤维复合地板或地板革, 火灾后多数瓷砖地面有爆裂、空臌现象, 有的纤维复合地板被烧变色、局部被烧焦, 凿开检查, 现浇混凝土楼板表面坚硬, 捶击声音响亮, 混凝土无明显变色。评定这些现浇混凝土顶板损伤等级为Ⅱa级。
大火对该家属楼一、二层的承重结构部分基本无直接影响。
2) 火灾对房屋结构的间接影响。4 层屋顶结构塌落在楼板上, 或灭火积水不能排除, 或楼板上的塌落物及燃烧物灰烬大量吸收灭火水流, 这都大大增加了楼板的荷重, 使部分楼板处于超负荷状态下工作。
3 层大部分顶板有渗漏水的痕迹, 水渍明显; 3 层多数砖墙体受到水的渗漏侵蚀, 墙体潮湿。2 层部分室内的局部管道周围顶板和墙上有渗漏痕迹, 水渍明显; 个别阳台顶板也受到渗漏水侵蚀。1 层个别居民家中在局部管道周围的顶板上有小范围水渍。
灭火水喷射在高温的砖表面, 由于突然的冷却降温, 造成结构表面因收缩而开裂, 表皮剥落。
3 结语
在地震、火灾等灾害后的房屋结构检测鉴定中, 应对每根构件进行详细的调查、检测, 损伤程度的评估分级应综合考虑构件表面外观特征及结构整体变形等情况。此外, 专家和技术人员的经验对检测鉴定准确度也有很大的影响。能够可靠地对灾后建筑物的整体性作出评价, 将会对灾后该建筑物的加固处理提供可靠的依据, 还对决策者果断处理灾后建筑物, 尽快恢复其使用功能有重要意义。
参考文献
[1]姚娟, 刘永福, 李芸, 等.火灾后砌体结构检测鉴定及加固修复分析[J].住宅科技, 2010 (12) :33-37.
[2]陈大川, 胡海波.某商业楼重大火灾后检测鉴定与加固修复设计[J].建筑结构, 2010, 40 (12) :105-108.
[3]GB 50292—1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].
[4]GB 50023—2009, 建筑抗震鉴定标准[S].
[5]GB/T 50315—2011, 砌体工程现场检测技术标准[S].
[6]CECS 252:2009, 火灾后建筑结构鉴定标准[S].
既有砌体房屋抗震加固措施 篇5
近年来，在全球范围内发生了许多特大地震，这对建筑结构的抗震性能提出了更高的要求。在强烈地震中，建筑结构极其容易发生破坏，特别是砌体结构，破坏率和破坏程度更高，给人们带来了巨大的生命以及财产损失，而既有砌体结构本身具有很多的缺点[1]:
1)年久失修，整体性和耐久性差，承载力低;
2)砌块强度较低，自重大，抗震性能差;
3)砌体抗拉强度低，外部荷载下极易产生裂缝;
4)保温隔热性能差，能耗高;
5)块材和砂浆间的粘结力小，因此其抗拉、抗弯和抗剪强度较低，抗震性能差;
6)施工因素影响大，若砂浆不饱满，将会极大削弱抗震能力。
目前，砌体主要在多、高层住宅、公寓及办公楼中使用，严重影响着我国的抗震防灾和能源供应，所以研究既有砌体结构的震害特点和提高其抗震能力将是一项长期而艰巨的课题。
1 既有砌体建筑抗震加固方法
相对于钢筋混凝土结构和钢结构而言，砌体结构的抗震加固多采用传统方法，在新材料及新技术方面的应用较少，且理论研究不深。
既有砌体抗震鉴定加固以GB 50023-95建筑抗震加固建设标准的设防标准为目标，即在遭遇相当于抗震设防烈度的地震影响时，一般不致倒塌伤人或砸坏重要生产设备，经修理后仍可继续使用[2]。既有砌体结构加固主要以直接加固与间接加固为主，设计时可根据实际工况和使用要求选择适宜的方法。
1.1 地基基础
对已有建筑抗震加固的首要任务是地基基础的加固，根据地基的竖向承载力、水平承载力及不利地基因素，分别采取加强上部结构刚度、加固处理地基(注浆加固法、锚钎静压桩)、加大基础底面积、加大或加钢筋、结合灌浆等措施，提高基础承载能力，延长基础的使用年限。
1.2 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。
1.2.1 适用于砌体结构的直接加固方法[3,4]
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4 mm～8 mm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。
1.2.2 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。
1.2.3 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。
2 抗震加固新技术
2.1 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。
2.2 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[5,6]是抗震加固与节能改造一体化技术中最常用的无机材料。
3 结语
既有砌体结构的抗震加固是一项长期而艰巨的课题，不论是传统抗震加固方法，还是减震隔震技术，或者抗震加固与节能改造一体化技术，均能提高既有砌体房屋的承载力、改善其抗震性能和耐久性，进而提高结构本身的整体性。既有砌体结构的加固可以大大缓解我国在防震减灾和耗能两方面的压力，因此，必须做好既有砌体房屋的抗震加固，加快研究抗震加固的新技术、新材料的研发与使用。
摘要：通过对既有砌体结构的缺点进行总结,进而说明了对既有砌体结构进行抗震加固的必要性,对既有砌体结构的抗震加固方法加以讨论,并提出了抗震加固新技术的应用,从而提高砌体结构房屋的抗震性能和耐久性。
关键词：既有砌体结构,抗震加固,减震技术
参考文献
[1]刘玉伟.既有砌体结构抗震加固与节能改造一体化的研究[D].太原:太原理工大学,2009.
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