房屋建筑抗震加固设计应用

房屋建筑抗震加固设计及应用研究摘要

我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育，是地震高发地区，发震频率高，地震灾害损失惨重。2008年四川省汶川县发生8.0级地震，造成2300多万间房屋损坏，650多万间房屋倒塌，直接经济损失达1.1万亿人民币[1]。而我国地震又大多发生在西部地区，这些地区砖混结构房屋较多，抗震无设防或设防不足，抗震能力较低，地震易损性高，急需进行抗震鉴定和加固处理。文章从房屋抗震加固设计目的、程序、原则以及常用抗震加固方法等方面进行了探究分析，并以汶川灾区房屋抗震加固为例做了论述探讨，应用实践证明取得了良好的经济效果。

关键字：房屋加固；抗震设计；汶川；实践应用

一、房屋建筑抗震加固设计目的及工作程序

1、房屋建筑抗震加固设计的目的

房屋加固改造施工技术措施是否可行关系到施工过程的安全，质量的好坏直接关系到房屋的结构安全，加固工程要针对技术措施及施工控制严格把关，方可确保工程施工满足要求[2]。

房屋建筑抗震改造的目的是提高结构的延性和增强房屋的整体性及承载能力，改善构件的受力状况，提高综合抗震防灾的能力，提升房屋建筑的功能，从适用性、环保、经济性、舒适性等方面考

虑满足抗震使用要求[3]。

2、抗震加固设计工作程序

房屋抗震加固工作遵循程序如图1所示：

图1 房屋抗震加固程序

未经鉴定的房屋,不得作加固设计；没有设计或设计未审查批准的工程不得施工；施工未完成或施工质量不合格的工程不得验收。

二、房屋建筑抗震加固设计的原则及常用加固方法

1、结构抗震设计原则

“三水准”设计原则：1）当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震影响时，建筑物一般应不受损坏或不需修理仍能继续使用；2）当遭受到本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能有一定的损坏，但经一般修理或不经修理仍能继续使用；3）当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

加固设计原则：1）结构的刚度和强度要分布均匀，避免新的薄弱层；2）竖向受力构件要连续，传力清晰；3）增加或加强构件时，应考虑结构整体扭转效应的降低；4）考虑加固引起的地震作用的增加，加强薄弱层的抗震构造；5）使构件受力合理，防止脆性破坏，消除强梁弱柱、强构件弱节点等不利抗震的受力状态。

“两阶段”设计方法：

第一阶段：按多遇震作用效应和其它荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结构的弹性变形。

第二阶段：在罕遇震作用下验算结构的弹塑性变形。

2 常用的抗震加固方法

抗震加固就是要提高建筑物的整体抗震性能，改善变形耗能能力，并针对薄弱部位加强构造措施，常用加固措施如下[4]：1）外加构造柱或附墙柱

在外墙四角、隔开间外纵墙与横墙交接处、外纵墙转角处、错层部位横墙与纵墙交接处、大房间内外墙交接处、较大洞口两侧及楼梯间等薄弱部位外加附墙柱，并与墙体与圈梁进行可靠拉结。

2）墙体夹板墙加固

对砌体墙身用钢筋网水泥砂浆面层或钢筋网混凝土面层进行加固，提高砌体墙身的抗压、抗弯、抗剪以及抗裂和变形能力。

3）外加圈梁加固

在需要设置圈梁的相应部位外浇圈梁，并与构造柱及墙体可造连接。

4）混凝土梁、柱加固

对混凝土梁柱的加固方法可采用加大截面加固法、外抱钢筋混凝土面层、外包型钢等加固方法。上述这些加固方法都需要大量的湿作业，施工工艺复杂，施工工期长，并且会使结构截面尺寸加大较多，改变了建筑物的外观，影响使用效果。

三、房屋抗震加固设计改造在汶川灾区的应用

1、受损房屋的分类

汶川受损房屋结构型式主要有砖混、底框、框架、框剪；评估后房屋被分为a(可以使用)、b(加固后使用)、c(停止使用)、d(拆除)四级；d 级房屋已被定义为拆除，其拆除重建的资金及损失可以直接评估出来，不需加以讨论。a 级房屋若没有设防烈度的调整，其工作量仅为简单加固。c级房屋要进行加固或拆除的经济比较，在设防烈度调整之后，部分 c级的房屋应要转为d 级拆除。b 级房屋数量较大，是房屋维修加固工作的重点和难点，b 级房屋有两种：一是关键部位受到破坏，加固、修复部位较少；二是受损较轻、但数量较多的情况。

2、检测与鉴定

所有被评为b、c 级的房屋由有资质的单位进行检测、鉴定之后，进行加固设计。上万幢房屋的检测、鉴定工作量巨大，检测、鉴定必须得到受损房屋的详细资料，包括现有建筑的材料强度、裂缝的具体情况及破坏形式，以作为加固设计的设计依据。

3、抗震加固设计措施

3.1新建房屋的抗震设防要求

(1)正确选择建设场地。建设场地宜选择地势在比较开阔平坦、土质坚硬均匀的场地。应尽量避开不利于建房的场地, 如河流、湖泊、池塘岸边,山顶、陡崖、斜坡,软弱或不均匀土层等等。在软

弱土层等不利地段建房, 基础沟槽必须宽厚,槽底均匀铺设灰土层

并分层夯实后,用水泥浆砌砖或石料混凝土做好基础, 还可用复合

桩基等技术加固地基。

(2)房屋体形要合理。设计房屋时,要避免立面上突然变化, 平

面形状也宜简单、规则, 墙体布置宜均匀、对称。

(3)屋顶上不要做笨重的附属物。屋顶上的附属物, 如女儿墙、高门脸等, 既笨重又不稳定, 地震发生时这些构件最易破坏。所以, 应当尽量不做或少做这类装饰性的附属物, 如果必须建造时, 就

必须采取一定的固定方法(图2)。

图2 女儿墙的固定方法图3外加扁构造柱加固

(4)确保施工质量。对于一般居住房屋, 保证施工质量是指砖石的砌筑质量以及混凝土浇筑和养护质量要好,夯土墙坚实, 各构件

之间的连接可靠等。施工时要做到墙、柱错缝咬砌,砖石块体错缝咬砌, 内外墙同时砌筑。砖要浸水,砂浆要均匀、饱满。构造柱、圈梁的配筋要符合规范要求。

3.2既有房屋的抗震加固措施

对于目前房屋破坏的情况，分类分析其经济性及可能性，形成

标准化设计，编制标准加固设计图集及施工基本要求，可提高设计速度，加快加固进度，具体有如下几种措施：

1）外加扁构造柱加固。用外加扁构造柱加固墙片时, 往往在构