分析工民建房屋建筑防震加固技術的運用

張陸

（中交第四公路工程局有限公司 北京 100123）

房屋建筑的不斷增多使建筑地震破壞也越來越多，更多的人關注房屋建筑地震安全性與穩定性。這對既有房屋建筑而言，必須做好抗震加固，而抗震加固效果主要取決于抗震加固技術。因此，有必要對抗震加固技術及其運用進行深入分析，只有這樣才能為實際的抗震加固提供參考依據，保證抗震加固效果。

1 房屋建筑結構破壞形式

1.1 墻體破壞

與水平方向地震作用相平行布置的墻體屬于抗側力構件，導致其破壞的原因為抗剪承載力不滿足要求，受地震作用后，如果墻體高度和寬度之比在1左右，則會在墻體上產生交叉裂縫；而如果墻體高度和寬度之比小于1，則會在墻體上產生水平裂縫，當樓板采用鋼筋混凝土結構使，底層裂縫將比上層更加嚴重[1]。

1.2 窗間墻與墻垛破壞

細高窗間墻會受到剪、彎同時作用，出現水平方向的裂縫。當窗面有很多較大的洞口時，也會產生很嚴重的破壞。若窗間墻的設置不科學，或墻段長度不滿足要求，則寬度較大的墻垛將由于大量吸收能量而先行產生破壞，而寬度較小的墻垛將由于穩定性不足而失效。收豎向地震作用后，當上部過梁設有較大面積的洞口時，會在中部產生斷裂破壞。

1.3 縱橫墻破壞

因施工中縱橫墻通常無法進行咬槎砌筑，在縱橫墻之間會存在馬牙槎，此時墻體之間的拉結嚴重不足，或由于砌筑質量較差，導致拉結強度不足。如果墻體之間的連接較弱，則受地震作用后，將在內外墻之間的交接面上出現豎向裂縫，嚴重時導致整片墻發生倒塌。除此之外，因地震作用會使地基發生不均勻沉降，所以也會使墻間產生豎向裂縫。

1.4 樓板和屋蓋破壞

在地震作用下，樓板和屋蓋能傳遞水平方向的作用力，它們的水平剛度直接決定了建筑整體抗震能力。有現澆板構成的建筑結構具有良好的整體性與抗震性；由預制板構成的結構則整體性相對較差，如果板縫很小，則混凝土的灌縫很難達到密實，而如果端部擱置長度不足，同時沒有采用有效的拉結，將在地震作用下導致板縫拉裂，嚴重時整個板體掉落[2]。

1.5 附屬物破壞

房屋建筑的附屬物包括屋頂間、女兒墻與煙囪等，有從屋面上伸出的附屬物的房屋建筑在受到地震作用后將產生鞭梢效應，加劇地震反應，提高破壞率。從屋面上伸出的屋頂間，很容易產生交叉裂縫，則屋頂的煙囪及女兒墻容易產生水平方向裂縫。

1.6 樓梯間和墻角破壞

樓梯橫墻的間隔距離小，自身水平方向的剪切剛度較大，在這種情況下受到地震剪力之后，因樓梯間通常無樓板，同時空間剛度很小，踏步板嵌入到側墻當中，對墻體有一定削弱作用，所以樓梯間處墻體會在水平方向地震作用下出現明顯的交叉及斜向裂縫。墻角一般處在房屋建筑的端部，橫縱向約束均明顯減弱，所以墻角部位的抗震性能往往很低。另外，因墻角剛度很大，受地震作用后，產生扭轉效應，導致墻角處地震作用效應大幅增加，最終導致破壞，甚至倒塌。

2 房屋建筑抗震加固

2.1 抗震加固基本要求

通常情況下，房屋建筑越高受到的地震作用影響就越大。對砌體結構而言，它屬于典型的脆性材料，根據地震調查結果可知，兩層和三層的砌體結構建筑實際震害要比四層及五層砌體結構建筑輕很多，而六層與超過六層的砌體結構建筑所受震害更加嚴重。由此可以得出，即便采用了抗震加固措施，也不可能輕易的突破建筑高度與層數上的限制。

在實際的抗震加固工作中，需要從提高建筑整體抗震性能角度出發，同時充分注意滿足基本使用功能要求，并與相鄰的其它建筑保持協調；因承重墻需要承受樓層上的所有垂直方向荷載，若在地震作用下先行發生破壞，將對整個建筑的穩定和安全造成危害，所以在完成對承重墻的加固之后，同一樓層范圍內所有承重墻應盡量有相近的抗震能力；對于采用非剛性結構的建筑，在選擇具體的抗震加固措施時必須十分謹慎，若通過支撐與支架的設置及加固柱與墻垛等措施來加固，則要增強變形能力，以實現對層間位移的有效控制[3]。

2.2 地基基礎加固

對既有房屋建筑實施抗震加固的基本任務在于提高地基基礎穩定性，即應先對地基基礎進行加固。以地基所受水平與豎直方向承載力為依據，結合各項對地基基礎有影響的因素，采取合理可行且效果顯著的加固措施，包括對上部結構的剛度進行加強、采用注漿或錨釬靜壓樁對地基進行加固處理、增大地基基礎的底面面積、增大或增設鋼筋與結合灌漿，通過采用不同方法提高地基基礎整體承載力，以達到延長其使用年限的目標。地基基礎加固除了能杜絕因地基基礎沉降而產生的結構破壞，還能為后續上部結構的加固或改進奠定良好基礎，使建筑抗震加固重要基礎環節，必須引起相關人員的高度重視。

2.3 扶壁柱法

如果墻體上的裂縫縫深或縫寬過大，則會使承載力降低，影響穩定性，對此可采用扶壁柱法進行加固。對于扶壁柱法，在工程中有著廣泛應用，若按照使用材料進行分類，可分成兩種，即磚砌與鋼筋混凝土。其中，磚砌扶壁柱直接和墻體相連，連接方法根據墻體實際情況選擇，以挖鑲與插筋兩種方法較為常用，通過可靠的連接，能使磚砌扶壁柱與墻體兩者可靠共同工作；鋼筋混凝土扶壁柱和磚砌扶壁柱相比較，能幫助墻體承受更多荷載，這使得它的墻體之間的連接更加重要，現場施工必須嚴格按照相關規范與設計要求進行，保證兩者連接的可靠性。

2.4 鋼筋網水泥砂漿法

如果墻體上的裂縫縫深或縫寬過大，則會使承載力降低，影響穩定性，對此除了可以采用扶壁柱法來加固，還能使用鋼筋網水泥砂漿法。該方法是指在清除掉墻體表面附著的粉刷層之后，分別在兩個側面設置鋼筋網片，鋼筋網片由直徑在4～8mm范圍內的鋼筋構成，完成鋼筋網片的設置后噴射一層砂漿（也可使用細石混凝土），當現場不具備噴射砂漿的條件時，也可由人工進行涂抹。這一方法適合對面積相對較大的墻體進行加固，現階段主要用于以下幾種情況：①由于建筑加層與超載導致墻體承載力降低；②由于發生火災或受到地震作用而導致整片墻體剛度降低或承載力降低；③由于施工方面的問題導致墻體承載力沒有達到要求；④窗間墻技術指標沒有達到設計要求。

2.5 外加鋼筋混凝土法

該方法主要用于柱加固，可分成側面外加與四周外包兩種。

2.5.1 側面外加

如果柱所受彎矩相對較大，可在受壓面或雙面上進行混凝土的附加來加固。當采用在受壓面上進行混凝土附加的加固方法時，新、舊柱之間的連接十分重要，必須根據實際情況采取有效措施確保兩者可以良好共同工作。基于此，當采用在兩側同時進行混凝土層附加的加固方法時，可設置連通箍筋來連接；當采用在受壓面進行混凝土層附加的加固方法時，可在柱表面先行設置膨脹螺栓及混凝土釘來保證兩者可靠連接，同時將角部按照300mm的間隔距離打去，確保后澆筑的混凝土層能夠進入到柱中。

2.5.2 四周外包

該方法的加固效果很好，尤其是軸心受壓柱與小偏心受壓柱，更適合采用這一方法，加固后能有效提高柱的承載力。與側面外加的方法相同，加固時同樣要做好混凝土層和柱之間的連接，根據柱的實際情況，結合當前施工條件，采用適宜的連接方式，保證連接可靠性。然而，雖然這種方法的加固效果要比單側或雙側面外加都要好，但其施工相比之下較為繁瑣，對施工條件有更高要求，所以適用于抗震要求較高的柱結構。

2.6 抗震加固新方法

2.6.1 減震隔震

伴隨減震技術不斷發展，加之對以往房屋建筑震害的總結，可先通過對地震作用下房屋建筑結構效應的分析掌握地震效應，然后選擇適宜的減震隔震方法，減小結構在強震作用下受到的影響。就目前來看，以下幾種減震技術比較常用：①基礎隔震；②消能減震；③調諧減震[4]。以上幾種技術均屬于被動減震技術，但都能起到良好的減震隔震效果，而且根據工程經驗通過對減震隔震技術的不斷改進與更新，減震隔震效果必將得到進一步提升，為房屋建筑的加固抗震提供可靠的技術支持。

2.6.2 抗震加固和節能改造相結合

如今，世界范圍內的資源短缺現象越來越嚴重，加之地震頻發，導致不同國家與地區的房屋建筑接連發生倒塌等重大事故，嚴重影響人們的生命財產安全。在這種情況下，對于房屋建筑的抗震加固與節能改造，很多學者將兩者充分結合到一起，提出一體化思想，同時對相關技術實施了深入分析。通過有效的一體化，不僅能提高房屋結構體系的承載力，還能實現對結構自身抗震性能的有效改善，相較于傳統的抗震加固措施，采用一體化的思想完成改造之后，整個結構體系的承載力和抗震性能可以達到更高、更強，并能降低結構整體耗能能力，減少能源的消耗，在保證抗震加固效果的基礎上達到節能改造目標，從根本上避免了重復作業。另外，這也是使設計與施工實現一體化的有效途徑，能大幅降低項目的運營成本。值得一提的是，在抗震加固和節能改造相結合的技術當中，目前以玻化微珠保溫砂漿最為常用。對于玻化微珠保溫砂漿，它屬于無機保溫材料，除了能起到良好的保溫效果，還能提供與混凝土層相當的加固作用。

3 結束語

綜上所述，地震作用對房屋建筑的影響是顯而易見的，尤其是既有建筑，在建設時技術標準和技術水平都較低，可能無法達到現行抗震標準要求。對此，要在認識到房屋建筑結構抗震加固重要性的基礎上，掌握結構破壞形式與機理，然后采用行之有效的技術措施進行抗震加固，以此提高結構的承載力與抗震性能，降低房屋建筑在地震中的破壞率。