论文部分内容阅读
摘要:新中国成立以来，许多经济欠发达地区仍存在大量的砌体结构房屋。部分房屋已投入使用多年而从未进行抗震鉴定和加固处理。其房屋结构的抗震性能已不能满足目前抗震设防要求。本文结合实例介绍了该类房屋的抗震鉴定方法和加固技术，对今后砌体房屋抗震鉴定提出了一些建议。
[关键字]砌体结构；震害特点；抗震鉴定；抗震加固
中图分类号： TU352 文献标识码： A 文章编号：
一，砌体房屋的震害特点
砌体房屋承重构件主要以脆性材料(砖、砌块)为主，其刚度较大，抗剪强度低、延性较差，在地震等外力的作用下的变形能力较差。地震发生时，承重构件的开裂、变形往往导致房屋结构的局部损坏，甚至整体倒塌，使人民群众的生命财产安全受到严重影响。砌体房屋的震害特点主要有以下几种：
1、墙体承载力不足产生的X型裂缝或单向斜裂缝。例如，绵竹市汉旺镇砌体房屋窗下墙出现多道X型裂缝的原因，由于砌体结构纵向开有较多的门窗洞口，抗震能力低，地震时易开裂破坏，裂缝发生窗间或窗下墙部位，且贯通整个墙段。
2、内外墙交接处的破坏。纵横墙连接处薄弱，地震力容易导致外纵墙大片闪落。
3、墙体转角部位应力集中容易产生破坏。特别是房屋的四角，兼受扭转等复合应力，特别容易产生破坏，甚至引起倒塌。
4、圈梁、构造柱未设置或设置不当导致结构破坏。设置圈梁及构造柱能提高砌体结构的整体性，是结构抗震的重要措施。
5、楼屋盖破坏。部分砌体房屋采用装配式或装配整体式预制板楼屋盖，预制空心板间无可靠连接，整体性差，地震时破坏严重。
6、墙体局部破坏或楼梯间破坏。
7、屋面局部突出破坏或非结构构件破坏。
8、结构体系、布局不合理引起的震害。
二，砌体房屋的抗震鉴定方法
抗震鉴定的内容及其目的主要是为了了解房屋结构的现状，对其抗震性能和安全性进行定性的评估，并根据存在的问题提出相应的、合理的处理意见。砌体房屋抗震鉴定主要采用的规范标准有：《建筑抗震鉴定标准》（GB50223-2009）、《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010）、《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T 50315-2011）等。抗震鉴定使用的仪器主要有经纬仪、裂缝测宽仪、砂浆回弹仪、砖回弹仪、钢筋分布探测仪等。
砌体房屋的抗震鉴定主要从结构体系的合理性、墙体实际材料强度、主要构件连接的可靠性、局部易损构件自身及与主体结构连接的可靠性和抗震承载力验算要求等方面进行综合评定。现有建筑应根据实际需要和可能，按抗震规范规定选择其后续使用年限。不同后续使用年限的现有建筑，其抗震鉴定方法应符合规定的不同类建筑抗震鉴定方法的要求。抗震鉴定分为两级，第一级鉴定应以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价，第二级鉴定应以抗震验算为主结合构造影响进行综合评价。以下举例介绍砌体房屋抗震鉴定的方法：
某部队通信站男兵宿舍建于1974年，为三层砌体结构房屋，按照《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）的规定，其后续使用年限不应少于30年，应将其划分为A类建筑。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）的规定，该建筑的抗震设防类别划为标准设防类（丙类），其抗震构造措施应按本地区设防烈度的要求进行核查，抗震验算应按不低于本地区设防烈度的要求采用。海口市抗震设防烈度为8度，因此，本房屋的结构布置与构造鉴定按8度的要求进行核查。
第一级鉴定：该宿舍总高度为11.3m，层数为3层，满足最大高度和层数限值的规范要求。然后对结构体系进行检查，该宿舍最小墙厚为240mm，房屋高宽比为1.4，抗震横墙最大间距为6.4m，纵横墙布置均匀对称，沿平面内对齐，上下连续，宽度均匀，无大于6m的大梁，采用现浇楼屋盖，以上均满足规范要求，结构体系合理。材料实际强度方面，块材实际强度(普通粘土砖)推定为MU5.0，小于MU7.5，不符合规范要求，砌筑砂浆实际强度推定为小于M0.4，不符合规范要求。整体性连接及构造方面，实际墙体布置及纵横墙连接部位平面内闭合，纵横墙交接处咬槎砌筑，墙与构造柱连接处，沿墙高每隔500mm配有2φ6拉结钢筋，符合规范要求。圈梁布置、构造与配筋方面，该宿舍采用现浇楼屋盖，符合规范规定现浇和装配整体式钢筋混凝土楼盖、屋盖可无圈梁的要求。局部宜倒塌部件及其连接方面，承重的门窗间墙最小宽度为0.5m，不符合最小宽度1.0m的规范要求。由于该房屋抗震烈度为8度且砌筑砂浆强度小于M0.4，房屋抗震承载力无法采用抗震横墙间距和宽度的限值进行简化验算。
第二级鉴定：A类砌体房屋采用综合抗震能力指数方法进行第二季鉴定时，应根据房屋不符合第一级鉴定的具体情况，分别采用楼层平均抗震能力指数方法、楼层综合抗震能力指数方法和墙段综合抗震能力指数方法。由于该宿舍结构体系、楼屋盖整体连接、圈梁配置及构造符合要求，但局部宜倒塌部件及其连接项目不符合要求，因此采用楼层平均抗震能力指数方法进行第二级鉴定。采用中国建筑科学研究院PKPM计算分析软件对该宿舍进行承载力验算，楼层综合抗震能力指数βci =Ψ1×Ψ2×βi，其中Ψ1为体系影响系数，根据房屋不规则性、非刚性和整体性连接不符合第一级鉴定要求的程度，经综合分析后确定；也可以按《建筑抗震鉴定标准》表5.2.14-1表各项系数的乘积确定。Ψ2为局部影响系数，可根据易引起局部倒塌各部位不符合第一级鉴定要求的程度，经综合分析确定；也可以按《建筑抗震鉴定标准》表5.2.14-2表各项系数中的最小值确定，单项不符合的程度超过表内规定时，直接判定为不符合二级鉴定要求。βi 为楼层平均抗震能力指数βi = A i/ (A bi×ξ0i×λ)。
根据第一、二级鉴定结果，结合现场调查所得的结构构件存在缺陷情况，依据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）对该砌体房屋的子项、子单元及整体单元逐一进行评定，该房屋安全性评定结果为地基基础Bu级，上部承重结构Du级，整体结构安全性等级为Dsu级。鉴定结论为该房屋综合抗震能力不满足抗震鉴定要求。处理建议为严重影响整体承载，必须立即采取抗震加固补强处理。房屋的适修性差，建议对其进行拆除处理。
三，砌体房屋的加固方法
既有砌体房屋大多建于上世纪60年代至90年代，主要作为普通民宅、办公及校舍使用。既有砌体房屋的加固方法，按加固体系可分为静承载力加固和抗震承载力加固两种。静承载力加固的重点是结构的安全性和房屋的正常使用性；抗震承载力的加固重点是结构的整体抗震性能。加固方法包括基础补强、上部损伤结构的结构补强、既有建筑功能改造加固、单体构件截面承载力加固以及墙体抗震性能加固等。砌体房屋的加固方法主要有以下几种：
1、地基基础加固。地基基础加固方法有基础底面积扩大法、补强注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法等。砌体房屋的基础大多为浅基础。地基基础的不均匀沉降往往会导致上部结构构件产生变形、开裂，从而降低构件的抗震承载能力。采用补强注浆法较为合理，既不用对基础进行大面积开挖，对周边土体造成影响，又能有效地达到稳定基础沉降的效果。
2、墙体加固方法。砌体房屋的主要依靠纵、横墙承载上部荷载，而墙体也是主要吸收地震作用力的构件，因而对墙体加固是砌体房屋加固里极为重要的一环。目前墙体加固的方法主要有：砂浆面层法、钢筋网砂浆面层法、钢筋混凝土板墙法、纤维复合材料加固墙体法等。既有砌体房屋投入使用时间较长，砂浆的风化、磨损速度较块材快，强度下降较快。钢筋网水泥砂浆面层法和增设钢筋混凝土板墙法能较大幅度地提高墙体的变形能力。纤维复合材料加固法可以明显提高墙体的开裂荷载、极限荷载和极限位移等，加固后墙体的变形能力和耗能能力得到了有效的提高。
3、加固构造柱和圈梁。现行规范对各类砌体房屋的构造要求有明确的规定。有无设置构造柱和圈梁是评定该砌体房屋整体性和抗震措施是否符合要求的重要检查项目之一。现行规范要求在房屋四角、主要纵横墙交界处、楼梯间设置构造柱；圈梁则应设置在房屋外部，也可以增设在房屋内部，内墙处可采用钢拉杆代替圈梁的作用。增设的构造柱和圈梁应与原结构有可靠的连接，通过这样来提升砌体结构的变形能力和抗剪强度。
4、砖柱加固。常用方法有外包钢加固法、混凝土围套加固法等。当构件截面抗弯和抗剪承载力不满足要求时，可采用混凝土围套加固法；当截面抗弯承载力不足而不适宜增大截面尺寸时，可采用外包钢法。
5、楼屋盖加固。砌体房屋楼板較多采用混凝土预制楼屋盖，通常采用角钢板托和新作混凝土整浇层方法。角钢板托能增加预制板的搁置长度，避免结构整体因较大位移导致预制板脱离承重墙。增加混凝土现浇层能增加结构整体性，在不允许在房屋外围设置圈梁的情况下，还可以通过新作整浇层提高楼板承载力和整体性。
四，结语
目前我国还存在大量砌体结构房屋，面对日益频繁的地震灾害，我们应对既有的砌体结构房屋进行规范的抗震鉴定并采取合理的抗震加固措施，以确保人民的生命及财产安全得到保障。通过不断地实践和总结，提高抗震鉴定和加固技术水平。
[参考文献]
[1]台玉红;史铁花;石海亮;正交L形多层砌体房屋综合抗震能力评定方法[J];建筑结构;2011年02期
[2]张玉梅;砌体结构中小学校舍抗震加固探讨[J];建筑结构;2012年04期
[3]张鑫明;砖混结构砌体加固施工技术;魅力中国;2010.03
[4]GB50023－2009建筑抗震鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社;2009
[5]JGJ116－2009建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社;2009
[6]GB50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社;1999
[关键字]砌体结构；震害特点；抗震鉴定；抗震加固
中图分类号： TU352 文献标识码： A 文章编号：
一，砌体房屋的震害特点
砌体房屋承重构件主要以脆性材料(砖、砌块)为主，其刚度较大，抗剪强度低、延性较差，在地震等外力的作用下的变形能力较差。地震发生时，承重构件的开裂、变形往往导致房屋结构的局部损坏，甚至整体倒塌，使人民群众的生命财产安全受到严重影响。砌体房屋的震害特点主要有以下几种：
1、墙体承载力不足产生的X型裂缝或单向斜裂缝。例如，绵竹市汉旺镇砌体房屋窗下墙出现多道X型裂缝的原因，由于砌体结构纵向开有较多的门窗洞口，抗震能力低，地震时易开裂破坏，裂缝发生窗间或窗下墙部位，且贯通整个墙段。
2、内外墙交接处的破坏。纵横墙连接处薄弱，地震力容易导致外纵墙大片闪落。
3、墙体转角部位应力集中容易产生破坏。特别是房屋的四角，兼受扭转等复合应力，特别容易产生破坏，甚至引起倒塌。
4、圈梁、构造柱未设置或设置不当导致结构破坏。设置圈梁及构造柱能提高砌体结构的整体性，是结构抗震的重要措施。
5、楼屋盖破坏。部分砌体房屋采用装配式或装配整体式预制板楼屋盖，预制空心板间无可靠连接，整体性差，地震时破坏严重。
6、墙体局部破坏或楼梯间破坏。
7、屋面局部突出破坏或非结构构件破坏。
8、结构体系、布局不合理引起的震害。
二，砌体房屋的抗震鉴定方法
抗震鉴定的内容及其目的主要是为了了解房屋结构的现状，对其抗震性能和安全性进行定性的评估，并根据存在的问题提出相应的、合理的处理意见。砌体房屋抗震鉴定主要采用的规范标准有：《建筑抗震鉴定标准》（GB50223-2009）、《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010）、《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T 50315-2011）等。抗震鉴定使用的仪器主要有经纬仪、裂缝测宽仪、砂浆回弹仪、砖回弹仪、钢筋分布探测仪等。
砌体房屋的抗震鉴定主要从结构体系的合理性、墙体实际材料强度、主要构件连接的可靠性、局部易损构件自身及与主体结构连接的可靠性和抗震承载力验算要求等方面进行综合评定。现有建筑应根据实际需要和可能，按抗震规范规定选择其后续使用年限。不同后续使用年限的现有建筑，其抗震鉴定方法应符合规定的不同类建筑抗震鉴定方法的要求。抗震鉴定分为两级，第一级鉴定应以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价，第二级鉴定应以抗震验算为主结合构造影响进行综合评价。以下举例介绍砌体房屋抗震鉴定的方法：
某部队通信站男兵宿舍建于1974年，为三层砌体结构房屋，按照《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）的规定，其后续使用年限不应少于30年，应将其划分为A类建筑。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）的规定，该建筑的抗震设防类别划为标准设防类（丙类），其抗震构造措施应按本地区设防烈度的要求进行核查，抗震验算应按不低于本地区设防烈度的要求采用。海口市抗震设防烈度为8度，因此，本房屋的结构布置与构造鉴定按8度的要求进行核查。
第一级鉴定：该宿舍总高度为11.3m，层数为3层，满足最大高度和层数限值的规范要求。然后对结构体系进行检查，该宿舍最小墙厚为240mm，房屋高宽比为1.4，抗震横墙最大间距为6.4m，纵横墙布置均匀对称，沿平面内对齐，上下连续，宽度均匀，无大于6m的大梁，采用现浇楼屋盖，以上均满足规范要求，结构体系合理。材料实际强度方面，块材实际强度(普通粘土砖)推定为MU5.0，小于MU7.5，不符合规范要求，砌筑砂浆实际强度推定为小于M0.4，不符合规范要求。整体性连接及构造方面，实际墙体布置及纵横墙连接部位平面内闭合，纵横墙交接处咬槎砌筑，墙与构造柱连接处，沿墙高每隔500mm配有2φ6拉结钢筋，符合规范要求。圈梁布置、构造与配筋方面，该宿舍采用现浇楼屋盖，符合规范规定现浇和装配整体式钢筋混凝土楼盖、屋盖可无圈梁的要求。局部宜倒塌部件及其连接方面，承重的门窗间墙最小宽度为0.5m，不符合最小宽度1.0m的规范要求。由于该房屋抗震烈度为8度且砌筑砂浆强度小于M0.4，房屋抗震承载力无法采用抗震横墙间距和宽度的限值进行简化验算。
第二级鉴定：A类砌体房屋采用综合抗震能力指数方法进行第二季鉴定时，应根据房屋不符合第一级鉴定的具体情况，分别采用楼层平均抗震能力指数方法、楼层综合抗震能力指数方法和墙段综合抗震能力指数方法。由于该宿舍结构体系、楼屋盖整体连接、圈梁配置及构造符合要求，但局部宜倒塌部件及其连接项目不符合要求，因此采用楼层平均抗震能力指数方法进行第二级鉴定。采用中国建筑科学研究院PKPM计算分析软件对该宿舍进行承载力验算，楼层综合抗震能力指数βci =Ψ1×Ψ2×βi，其中Ψ1为体系影响系数，根据房屋不规则性、非刚性和整体性连接不符合第一级鉴定要求的程度，经综合分析后确定；也可以按《建筑抗震鉴定标准》表5.2.14-1表各项系数的乘积确定。Ψ2为局部影响系数，可根据易引起局部倒塌各部位不符合第一级鉴定要求的程度，经综合分析确定；也可以按《建筑抗震鉴定标准》表5.2.14-2表各项系数中的最小值确定，单项不符合的程度超过表内规定时，直接判定为不符合二级鉴定要求。βi 为楼层平均抗震能力指数βi = A i/ (A bi×ξ0i×λ)。
根据第一、二级鉴定结果，结合现场调查所得的结构构件存在缺陷情况，依据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）对该砌体房屋的子项、子单元及整体单元逐一进行评定，该房屋安全性评定结果为地基基础Bu级，上部承重结构Du级，整体结构安全性等级为Dsu级。鉴定结论为该房屋综合抗震能力不满足抗震鉴定要求。处理建议为严重影响整体承载，必须立即采取抗震加固补强处理。房屋的适修性差，建议对其进行拆除处理。
三，砌体房屋的加固方法
既有砌体房屋大多建于上世纪60年代至90年代，主要作为普通民宅、办公及校舍使用。既有砌体房屋的加固方法，按加固体系可分为静承载力加固和抗震承载力加固两种。静承载力加固的重点是结构的安全性和房屋的正常使用性；抗震承载力的加固重点是结构的整体抗震性能。加固方法包括基础补强、上部损伤结构的结构补强、既有建筑功能改造加固、单体构件截面承载力加固以及墙体抗震性能加固等。砌体房屋的加固方法主要有以下几种：
1、地基基础加固。地基基础加固方法有基础底面积扩大法、补强注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法等。砌体房屋的基础大多为浅基础。地基基础的不均匀沉降往往会导致上部结构构件产生变形、开裂，从而降低构件的抗震承载能力。采用补强注浆法较为合理，既不用对基础进行大面积开挖，对周边土体造成影响，又能有效地达到稳定基础沉降的效果。
2、墙体加固方法。砌体房屋的主要依靠纵、横墙承载上部荷载，而墙体也是主要吸收地震作用力的构件，因而对墙体加固是砌体房屋加固里极为重要的一环。目前墙体加固的方法主要有：砂浆面层法、钢筋网砂浆面层法、钢筋混凝土板墙法、纤维复合材料加固墙体法等。既有砌体房屋投入使用时间较长，砂浆的风化、磨损速度较块材快，强度下降较快。钢筋网水泥砂浆面层法和增设钢筋混凝土板墙法能较大幅度地提高墙体的变形能力。纤维复合材料加固法可以明显提高墙体的开裂荷载、极限荷载和极限位移等，加固后墙体的变形能力和耗能能力得到了有效的提高。
3、加固构造柱和圈梁。现行规范对各类砌体房屋的构造要求有明确的规定。有无设置构造柱和圈梁是评定该砌体房屋整体性和抗震措施是否符合要求的重要检查项目之一。现行规范要求在房屋四角、主要纵横墙交界处、楼梯间设置构造柱；圈梁则应设置在房屋外部，也可以增设在房屋内部，内墙处可采用钢拉杆代替圈梁的作用。增设的构造柱和圈梁应与原结构有可靠的连接，通过这样来提升砌体结构的变形能力和抗剪强度。
4、砖柱加固。常用方法有外包钢加固法、混凝土围套加固法等。当构件截面抗弯和抗剪承载力不满足要求时，可采用混凝土围套加固法；当截面抗弯承载力不足而不适宜增大截面尺寸时，可采用外包钢法。
5、楼屋盖加固。砌体房屋楼板較多采用混凝土预制楼屋盖，通常采用角钢板托和新作混凝土整浇层方法。角钢板托能增加预制板的搁置长度，避免结构整体因较大位移导致预制板脱离承重墙。增加混凝土现浇层能增加结构整体性，在不允许在房屋外围设置圈梁的情况下，还可以通过新作整浇层提高楼板承载力和整体性。
四，结语
目前我国还存在大量砌体结构房屋，面对日益频繁的地震灾害，我们应对既有的砌体结构房屋进行规范的抗震鉴定并采取合理的抗震加固措施，以确保人民的生命及财产安全得到保障。通过不断地实践和总结，提高抗震鉴定和加固技术水平。
[参考文献]
[1]台玉红;史铁花;石海亮;正交L形多层砌体房屋综合抗震能力评定方法[J];建筑结构;2011年02期
[2]张玉梅;砌体结构中小学校舍抗震加固探讨[J];建筑结构;2012年04期
[3]张鑫明;砖混结构砌体加固施工技术;魅力中国;2010.03
[4]GB50023－2009建筑抗震鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社;2009
[5]JGJ116－2009建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社;2009
[6]GB50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社;1999