磚混結構房屋抗震加固設計方法研究

汪 盛

湖南省建筑設計院有限公司，湖南長沙 410000

作為一種無法避免，且難以預測的自然災害現象，地震對我們的日常生活帶來的影響是巨大的甚至是災難性的，一旦發生地震，將會給人們的工作和生活帶來重大的損失。我國是地震多發國家，以往發生過的地震帶給我們的教訓是慘烈的，如2008年的汶川大地震，給當地和全國都帶來了極大的經濟和生命財產損失。因此對于民用建筑，特別是磚混結構房屋的抗震加固的設計具有十分重要的意義。根據以往的統計，磚混結構一旦遭受地震，通常會受到很大程度的破壞，其中達到嚴重破壞程度的占到三成以上。磚混結構目前已經成為我國最重要的建筑形式，其通常取自當地的建筑材料進行施工，但是用到的主要結構材料屬于脆弱、延性較差的砌體，對于抗震性能設計十分不利，因此改善砌體結構的延性便成為磚混結構房屋加固的重中之重。

1 磚混結構抗震加固方法

對于結構抗震加固而言，通常有三種方法：其一是外加固法，其二是內加固法，其三是夾板墻加固法。其中，外加固法是結合磚混結構房屋的層數和抗震性能鑒定結果在建筑的外部加設符合要求的構造柱、圈梁等，保證構造柱、圈梁和墻體成為共同抗震的整體結構。顯而易見，這種改造方法對于建筑內部的使用環境影響不大，對住戶的影響較小，但是對建筑的外表立面影響較大。內加固法的基本原理和外加固法類似，均是對建筑增設構造柱、圈梁和拉桿等，不同的是，內加固法是在建筑的內部進行加固，對建筑的外部立面影響較小，但是會在一定程度上影響內部的使用面積，因此這種方法一般適用于公共建筑，尤其是街道附近的建筑。夾板墻加固法是在磚混結構房屋的原有的抗震墻體上進一步提高其抗震性能，最為常見的夾板墻加固法是鋼筋網水泥砂漿面層加固法，這種方法是將加固墻體的一面或兩面設置鋼筋網，再配合插筋、錨筋、拉筋等將其連接至建筑主體部位。

2 外加固法和內加固法的具體處理方法

磚混結構房屋的抗震加固，具體為加構造柱、圈梁，加鋼筋網墻，設圓鋼柱拉條、外包柱等（圖1）。

圖1 加固平面示意圖

2.1 外加固法

（1）加扶壁構造柱。對于所要加固的磚混結構房屋，若沒有設置構造柱，則應當在隔間處設置扶壁柱。扶壁柱采用能夠穿墻的U型筋和墻體進行連接，U型鋼筋穿墻前，要先在墻內刮掉抹灰層，使U型筋能夠緊貼墻體，同時要將外部的鋼筋做好彎鉤，并在陽角處設置L型扶壁柱，以起到良好的加強作用（圖2）。

圖2 加固構造柱

（2）加圈梁。對于所要加固的磚混結構房屋，若沒有設置圈梁，則應當根據抗震要求加設圈梁。圈梁的增設要結合磚混結構房屋的特點進行具體的設計，若加固圈梁斷面小，與原墻體的連接整體性不強，則應當多設幾道圈梁。若待加固房屋已有圈梁，可以在原有的圈梁鋼筋的基礎上焊接新的圈梁鋼筋，從而省去加設穿墻筋的步驟。

（3）加橫向拉結圓鋼。對于需要加設橫向拉結圓鋼的情況，可以每隔2～4開間在橫墻和樓板交接處的橫墻兩側加設加設圓鋼，并利用螺栓進行固定。

（4）外廊柱的加固。對于所要加固的磚混結構房屋，若磚柱的截面面積較小，則要利用外包鋼筋混凝土套或緊貼柱四角加角鋼進行外廊柱的加固（圖3）。

圖3 加固柱

2.2 內加固法

外加固法對建筑內部的使用面積影響不大，但會造成較大的外部立面影響。對于普通的居民住宅，如果處理得當，可以實現建筑立面和加固后的線條互相映襯，從而降低影響；但是對于一些公共建筑，尤其是臨近街道的建筑，采用外加固法會較大程度上影響建筑的外觀，這時便可以采用內加固法。

（1）橫墻加鋼筋網。根據所要加固的磚混結構房屋的結構情況，每隔一定的開間數加設鋼筋網，可以單面或雙面設置，單面設置時，可以采用50mm厚的C20混凝土，雙面設置時，可以采用60～80mm的C20混凝土，加固的具體間距應當有抗震設計驗算進行計算。加設的鋼筋網應當至少有一半穿透樓板，并且不得錯位。

（2）空曠房間加內扶壁柱。加設內扶壁柱和加設外扶壁柱的做法類似，不同點在于無需鋼筋穿墻，只需要在墻體內部移除磚體，并進行鋼筋錨固，然后進行混凝土澆筑即可。

（3）內圈粱。內部圈梁的增設需要沿著外墻的里皮和樓板的交接處進行施工，內圈梁的做法和外圈梁類似。

3 工程案例

3.1 工程概況

某中學宿舍樓為三層磚混結構，現澆砼樓蓋，磚條基。宿舍樓長29.94m，寬8.52m，共三層，層高3.2m。三層北側外挑走廊寬1.32m。

3.2 加固方案

（1）增加設置構造柱。構造柱由混凝土澆筑而成，具有良好的抗側向變形性能。當構造柱發揮作用時，建筑一般已經進入破壞后期，因此其對建筑物整體的強度驗算作用不大，而主要作為抗震的構造措施采用。地震作用時，如果墻體開裂無法承受建筑荷載，構造柱便可以通過自身的塑形變形和摩擦作用消耗掉地震的能量，從而減小地震對建筑的整體破壞。構造柱還可以起到對破碎墻體的限制作用，可以使得墻體只能在其所處平面內滑動，并且還可以繼續承擔一定的豎向荷載和水平向地震作用力。

（2）新增鋼圈梁。圈梁是十分重要的一種房屋抗震措施，在多層磚混結構房屋中，圈梁的抗震作用更為顯著。圈梁的特點主要體現在以下幾方面：第一，能夠加強房屋的整體性，提高建筑的抗地震水平剪切的能力，從而提高對地震的抵抗效果。圈梁將房屋連接成一個整體，減小樓板和墻體在地震時分散出去的可能性。第二，可以提高樓蓋水平方向的剛度，樓蓋在圈梁的約束作用下，受到環箍的作用，提高了建筑的整體性。第三，可以控制建筑在地震時產生的開裂程度，圈梁的存在可以限制裂縫只發生在圈梁之間，從而使得墻體的抗震性能得到提高。第四是圈梁能夠降低地震引起的建筑不均勻沉降的問題，從而更好地保護房屋不發生進一步破壞。

4 結語

磚混結構房屋是我國現存最為廣泛的建筑形式之一，作為民用建筑的重要組成部分，其安全性能越來越受到人們的高度重視，因此磚混結構房屋的抗震加固設計是十分重要的。在進行磚混結構房屋加固時，可以根據具體情況采用外加固法、內加固法或者夾板墻加固法。我國是一個地震多發的國家，房屋抗震的作用顯著，因此只有認真做好房屋的抗震加固設計，才可以保證人民的生命財產安全。