河北省地震局唐山中心臺 趙建明

砌體結構抗震加固技術

Techniques of seismic resistance reinforcement by using brickwork structure

河北省地震局唐山中心臺 趙建明

地震作為一種不可抗拒的自然現(xiàn)象，給人類的生命財產造成了重大的損失，尤其是近年來，全球范圍內發(fā)生了許多較大地震，給建筑結構抗震性能帶來了嚴峻的考驗。因此，加強房屋的抗震性能設計是非常有必要的，而對于既有的未考慮抗震設防或抗震設防級別較低的建筑物，則有必要進行抗震加固。砌體結構作為一種抗拉和抗剪強度較低的結構形式，目前在我國大量存在著，因其本身的抗震性能較差，破壞形式多呈脆性，在歷次地震中破壞最為嚴重，且破壞程度最大。因此探究如何提高既有砌體結構的抗震性能，如何對既有砌體結構進行加固已成為一項艱巨的課題，有著極為重要的意義。

砌體結構房屋震害特點

對砌體結構在地震作用下的破壞特征進行研究，找出砌體結構的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性的進行加固與改造，這是抗震加固設計方案的基礎。砌體結構的破壞特征可以分成兩類：一是磚砌墻體的抗剪強度不足，在震害發(fā)生時，砌筑墻體發(fā)生整體的水平移動，各構件之間也存在較大的相對位移，由于墻體抗剪強度較低，導致檐口和支撐檁條的山墻處出現(xiàn)水平裂縫或斜裂縫，并伴有墻體的滑移或錯位，導致房屋破壞。二是豎向支撐構件強度不足，包括墻體、獨立的磚柱、扶壁柱等構件，在震害發(fā)生時，由于應力集中，在門窗洞口的角端會產生斜裂縫；在縱墻交接處，由于馬牙砌筑交接面連接性能較差，會出現(xiàn)縱向的裂縫；在屋架下的支撐墻上，由于應力集中，會出現(xiàn)八字形或豎向的裂縫。局部支撐強度的不足，使墻體沿屋蓋或樓蓋的支撐處產生斜裂縫，導致墻體的抗剪能力進一步下降，因此震害發(fā)生時往往造成比較嚴重的后果。

砌體結構加固技術

針對砌體結構整體性差、脆性破壞較嚴重的特點，對未進行抗震設防的建筑進行加固的主要內容是加強房屋的整體性，提高構件的承載能力，以增強結構的抗震能力，滿足“大震不倒”的設防要求。目前，我國常用的砌體結構加固技術包括以下幾方面：

增設圈梁和構造柱

在砌體結構破壞中，房屋的整體性不滿足要求，是導致結構大面積破壞的主要原因，而構造柱的設置，可以起到分割墻體的作用，提高墻體的抗剪能力和抗變形能力；圈梁的設置可以增加結構的約束作用，提高整體性。增設圈梁和構造柱的加固方式，雖然在墻體的抗剪強度方面提高不明顯，但是能夠有效的推遲墻體裂縫的出現(xiàn)，降低砌體結構在地震發(fā)生時的破壞程度，增強結構的整體穩(wěn)定性，防止發(fā)生倒塌性破壞。

墻體抗震加固

砌體結構的另一個主要加固內容就是提高構件的承載能力，砌體結構墻體加固方法較多，主要包括以下幾種方式：

（1）高強鋼絲網片抹壓聚合物砂漿加固法：加固前需要首先去除墻面原有的抹灰，清除浮灰，沿著垂直裂縫方向鋪設高強鋼絲網片，之后按照標準抹涂聚合物砂漿。該方法多適用于開裂不嚴重的門窗洞口上方。

（2）壓力灌漿配合鋼筋網水泥砂漿面層加固法：加固前首先去除破損墻體的抹灰，采用壓力灌漿設備，將裂縫修補專用膠或高強膨脹灌漿料注入到裂縫中，待膠體固化后，在墻

體外表面綁扎鋼筋網，鋼筋直徑為4mm～6mm，并與墻體連接，以提高墻體的抗剪承載力和抗變形能力。此方法多適用于裂縫較多但是裂縫寬度較小的墻體，如圖1所示，為某砌體結構房屋墻體加固。

（3）鋼筋混凝土面層加固法：此加固方法與鋼筋網水泥砂漿面層加固法類似，可以單面或雙面加固，此方法適用于墻體開裂較嚴重，裂縫寬度一般在1mm以上，砂漿等級在M2.5以上。鋼筋網應與原結構進行可靠連接，豎向鋼筋應與樓板相連，沿豎向貫穿所有加固樓層。

（4）粘鋼加固法：指在砌筑墻體或磚柱的外側，以鋼板或型鋼包圍，以建筑結構膠進行粘結，同時在橫向采用連接綴板進行連接的加固方法，如圖2所示，為某商場采用粘鋼加固技術對底層柱進行加固。粘鋼加固法按照連接方式的不同，分為干式和濕式兩種，干式是直接用角鋼加固構件的四周，無需保證結合面的有效連接；濕式是指采用水泥砂漿或建筑結構膠連接鋼板和加固構件，需保證連接的可靠性。試驗表明：采用鋼板粘貼于墻體表面，可以起到鋼筋混凝土圈梁的作用，而豎向粘貼的角鋼，可以起到鋼筋混凝土構造柱的作用。采用粘鋼法加固的砌體結構，抗剪承載力明顯提高，砌體結構的整體性能有效提高。該方法適用于砌體截面尺寸受限，而又需要大幅度提高構件承載力的情況。

（5）碳纖維布加固法：碳纖維布修復技術在上世紀90年代開始在美國和日本等發(fā)達國家興起，作為一種新型砌體結構加固技術，該技術克服了粘鋼加固技術粘結膠和鋼板接觸面容易銹蝕的缺點，能夠保證加固墻體的耐久性。碳纖維加固技術以其優(yōu)越的材料性能，良好的耐久性等優(yōu)點，在土木工程加固中得到了越來越廣泛的應用，如圖3所示，為采用碳纖維布加固的梁和樓板。碳纖維布加固技術適用面廣，施工方便，但是在加固工程中需要注意，墻體四角端處的錨固問題，以及碳纖維布與加固墻體之間的有效連接問題。

圖1 砌體結構房屋墻體加固

圖2 粘鋼加固技術

圖3 碳纖維布加固梁和樓板

新型加固技術

加強建筑物抗震性能包括兩個方面的內容，一方面是提高建筑物的整體性和承載力，以抵抗地震能量。另一方面是通過隔震或消能裝置，降低地震能量的輸入，以減輕建筑物的破壞程度。目前，新型的隔震和消能減震技術得到了越來越多的認可，該技術是指在上部結構和基礎之間設置某種隔震消能裝置，以減小地震能量的傳輸，從而減小上部結構振動。該技術主要適用于體型規(guī)則的低層和多層建筑，因此適用于砌體結構加固。目前在美國和新西蘭均有此技術加固砌體結構的工程實例。

地震給人類的生命財產造成了巨大的損失，尤其是建筑物的破壞與倒塌，嚴重威脅著人類的生命安全，因此對不滿足抗震設防要求的砌體結構房屋進行抗震加固，是減輕地震災害的有效措施。對既有砌體結構的加固無論是采用傳統(tǒng)的加固方法還是新型的隔震消能技術，都能夠有效的提高房屋整體性能，降低砌體房屋的破壞程度。因此要做好既有砌體結構房屋的抗震加固工作，必須加快對新技術、新材料的研發(fā)，從而保護震時人民群眾生命安全。