砌体结构房屋抗震加固设计方法探讨

　第23卷　第1期华　南　地　震Vol123,No11

　2003年3月SOU TH CHINA J OU RNAL O F S EISMOL O G Y Mar1,2003

砌体结构房屋抗震加固设计方法探讨

陈华冠,刘　锐

(中国石化集团茂名石化公司抗震办公室,广东　茂名　525011)

摘要:对砌体结构房屋常用的加固技术手段进行了探讨。结合茂名石化公司抗震加固设

计与施工经验,提出了砌体结构房屋抗震加固设计与施工时应注意的问题。

关键词:抗震加固;砌体结构房屋;构造柱;圈梁;钢筋网水泥砂浆面层;现浇钢筋混

凝土板墙

中图分类号:TU35211　文献标识码:A　文章编号:1001-8662(2003)01-0087-06

前言

地震发生时,房屋易遭破坏的主要原因是现有房屋大部分是砌体结构房屋,而砌体结构房屋的抗震性能较差。1976年唐山地震中,砌体结构房屋的倒塌是24万余人死亡的主要原因。砌体结构房屋主要以脆性材料(粘土砖,多孔砖和混凝土中小型砌块)为主,其特点是:本身自重大,刚度大,材料本身的抗拉、抗弯、抗剪强度均较低,延性差,因此在地震中极易造成脆性破坏,给人类带来巨大的灾害和损失。据权威统计,在海城和唐山地震中,砖砌体结构房屋在地震烈度达到6度时就有损坏,8度时有40%损坏并倒塌,9度时有80%破坏和倒塌。因此,对砌体结构房屋的抗震加固设计与研究一直是抗震加固工作的重点。

茂名石化公司自1993年开始,按七度设防标准对建、构筑物进行抗震加固。经抗震鉴定,目前茂名石化公司尚需进行抗震加固的建、构筑物为620栋,总建筑面积778543m2,而砌体结构房屋的加固占抗震加固总工程量的80%。本文结合茂名石化公司抗震加固设计与施工经验,对砌体结构房屋常用的加固技术手段进行探讨。

1　砌体结构房屋抗震加固设计基本要求

一般来说,砌体结构房屋如果有以下问题,地震时容易损坏:

(1)一些内外墙未咬砌且无圈梁与外墙拉结的多层砖房。地震时,外墙会大面积倒塌。海城和唐山地震中,均出现前后外纵墙甩出而内墙完好的震例。相反,在苏联阿什哈巴地震中,凡墙角配有钢筋的砖房,其墙角均无破坏;我国邢台、通海地震中,凡墙角设有拉结材料的房屋,均破坏轻微。

收稿日期:2002208220

作者简介:陈华冠(1964-),男,工程师1主要从事企业防震减灾管理工作1

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(2)整体性不足。大梁、屋架与墙体的连接不良,如未设置梁垫或虽有梁垫而无锚固。地震时墙体局部承压能力不足而损坏,或梁垫发生错动。

预制钢筋混凝土楼板与大梁、墙体的连接不良,在地震中会被拉开移位或楼板滑落。

板底圈梁明显加强了房屋的整体性。在墙体的斜向或交叉裂缝中,还没有发现裂缝穿过圈梁的例子。

(3)体型复杂。砖房平立面不规则,地震中往往因扭转效应、局部应力集中或各部位变形不一等,造成损坏或加重震害。

另外,砌体结构房屋还有一些易损部位。多层砖房局部易损部位包括平砌或弧形砖砌过梁,出屋面楼梯间、电梯间,附墙烟囱、出屋面小烟囱和女儿墙,悬挑的阳台、雨篷、挑檐,坡屋顶的山尖墙,悬吊重物的顶棚等等。

按建筑抗震加固技术规程要求,对于不符合鉴定标准要求的房屋,抗震加固应从提高房屋的整体抗震能力出发,并注意满足建筑物的使用功能和同相邻建筑相协调,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不超过同一层楼层承重墙体的抗震承载力,采取加固措施控制层间位移和提高其变形能力。

在进行抗震加固设计时,对以上提出的问题及易损部位要特别关注。针对每栋建筑物的不同特点和具体情况,采用不同的设计方案。

2　加固设计方法及需要注意的问题

211　采用外加钢筋混凝土构造柱和圈梁进行加固

当砌体结构房屋的整体性能不能满足要求时,可采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁加固,利用外加钢筋混凝土构造柱、圈梁和替代内墙圈梁的拉杆,在水平和竖向将多层砌体结构的墙段加以分割和包围,形成对墙段的约束,用来加强房屋的整体性,提高抗倒塌能力。这也是唐山地震以后从加固实践中总结出来的行之有效的抗震加固措施。试验结果表明,外加构造柱加固墙体后墙体的抗剪强度提高虽然不大,但推迟了墙体裂缝的出现,尤其与圈梁共同作用,大大提高了墙体的延性和变形能力,增强了结构的稳定性,对防止结构发生突然倒塌有显著的效果。

在结构布置上,应特别注意尽量使构造柱、圈梁(或拉杆)和基础联合布置,保持抗震受力的完整性。外加构造柱设置的位置,应在房屋四角、楼梯间和不规则平面的转角等应力集中的部位,外加构造柱应沿房屋全高贯通,不得错位,还应与圈梁或钢拉杆连成封闭系统。外加构造柱、圈梁与原墙体连接时,可通过设置拉结钢筋和销键、胀管螺栓、压浆锚杆或锚筋与墙体连接。钢筋混凝土销键适用于砂浆强度等级低于M215的墙体,砂浆强度等级为M215及以上时,可采用其他连接措施。圈梁应连续闭合,圈梁遇阳台、楼梯间、变形缝时,应妥善处理。拉杆设置,应按照替代内墙圈梁的要求,并满足与墙体锚固的规定。

图1为一幢二层砌体结构房屋的抗震加固结构平面图,该房屋的楼板为预制钢筋混凝土空心楼板,砌筑墙体的砂浆强度等级为M1,尚未设置钢筋混凝土构造柱和圈梁,经鉴定必须进行抗震加固。本方案采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁和钢拉杆联合布置的加固方式,圈梁沿外墙设置,中间横墙处设钢拉杆代替圈梁,房屋角部设置L型构造柱。

图1　建筑抗震加固平面图

Fig 11　Plane figure of reinforcement of earthquake resistance

图2～4是加固该房屋的构造柱和构造柱基础详图

。

图2　构造柱GZ1详图 图3　构造柱GZ2详图

图4　构造柱基础Fig 12　Detail drawing of structure pole GZ1;

Fig 13　Detail drawing of structure pole GZ3;Fig 14　Foundation of

structure pole ;在构造节点设计时需注意以下问题:

(1)构造柱和圈梁的混凝土强度等级不应低于C20,柱的纵筋宜采用变形钢筋(如Ⅱ级钢),如采用光圆钢筋,在浇注混凝土过程中,往往会因碰动钢筋骨架,造成箍筋滑脱和位移,从而影响工程质量。构造柱在楼、屋盖上下各500mm 范围内的箍筋间距不应大于100mm 。

(2)当砌体结构设置外加构造柱时,宜在楼层1/3和2/3层高处同时设置拉结钢筋和销键(俗称马牙搓),加强与原墙体的连接,销键的主要作用是传递剪力,销键的截面尺寸宜为240×180mm ,伸入墙内不应小于180mm ,销键应配4Φ18钢筋和2Φ6箍筋,销键与外加柱必须同时浇灌。试验表明按要求配置混凝土销键是保证外加构造柱与原砌体共同作用的有效措施,加固设计时不可忽视。

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