既有砌體結構多層房屋的抗震加固特點及加固技術方法

謝丹妮

（中交公路規劃設計院有限公司，北京 100010）

1 多層砌體結構抗震加固的必要性

多層砌體結構集黏土磚、混凝土、石灰等材料于一體，屬于脆性材料，缺乏足夠的彈性，難以有效承受擠壓和拉伸作用，因此，用該類材料建設的房屋缺乏韌性，不具備足夠的抗震性能。受地震侵襲時，多層砌體結構往往會受到明顯的損傷，甚至有大量不可修復的部位。因此，提升多層砌體結構的抗震性能至關重要，需要采取行之有效的方法提高砌體結構對地震的抵御水平，以免出現裂縫、破碎、倒塌等問題，切實保證多層砌體結構的質量，并為使用者提供全方位的安全保障。

縱觀現狀，既有的多層砌體結構房屋建設方式正在持續升級，部分工程項目中采用了抗震加固技術，從實際應用效果來看，在合理應用抗震加固技術后，可以有效提高多層砌體結構的穩定性，避免其在地震作用下出現明顯的損傷。而反觀各類未采用抗震加固技術的多層砌體結構建筑，在地震作用下往往有大范圍的倒塌，房屋的可修復價值明顯不足。

由此可以看出，抗震加固技術在多層砌體結構房屋中具有舉足輕重的地位，無論是從人員安全還是社會經濟發展層面來看，均有必要在既有多層砌體結構建筑的加固方式上實現突破，妥善應用抗震加固技術。

2 房屋結構的抗震加固形式及基本原則

現階段，房屋結構的抗震加固形式主要有兩種，即體系加固和構件加固，各自的側重點有所不同。對于體系加固，主要適用于房屋結構整體抗震性不滿足要求的情況，結合抗震鑒定標準，采取行之有效的加固措施；對于構件加固，則著重對房屋局部結構做加固處理。對多層砌體房屋做抗震加固時，需充分遵循如下幾項基本原則：

1）加強對加固方案的可行性分析，確定合適的加固形式，即整體加固、構件加固等，有效提高結構的抗震性能；

2）在加固或新增構件布置方面，需要盡可能注重結構的協調性，以免因局部加強而影響結構的整體剛度；

3）以合理的方法連接新增構件和原有構件，若需要新增抗震墻、柱或其他形式的豎向構件，則必須設置穩定可靠的基礎；

4）合理選擇加固材料，若與原結構類型相同，則必須保證加固材料的強度等級不低于原材料。

3 砌體結構多層房屋的常見震害情況分析

3.1 基礎不均勻沉降

因施工缺陷，基礎產生不均勻沉降，導致個別墻體開裂，整體結構穩定性降低，嚴重削弱抗震承載力。

3.2 墻體開裂

在砌體建筑中，若砌體的主拉應變大于其自身可承受的極限拉應變時，將由于受力異常而開裂，此時以斜裂縫為主，遇地震災害時，在外部作用下衍生為交叉裂縫，此類形式的裂縫主要集中在山墻處。縱橫墻交接部位缺乏足夠的穩定性時，由于雙向地震的影響，隨之顯現出豎向裂縫[1]。橫墻布設間距過大時，地震條件下易出現水平裂縫，此時的集中區域為縱墻窗口上下截面處。在整個砌體結構中，墻腳、樓梯間兩處也較為薄弱，是裂縫的高發區域。

3.3 附屬構件受損

較為常見的有女兒墻、陽臺等與主體的連接部位，該處往往由于偏薄弱而在地震作用下受損。

4 既有砌體結構多層房屋的加固方法選擇

4.1 房屋存在局部不均勻沉降或倒塌情況

房屋存在局部不均勻沉降或倒塌時，可采取以下加固方法：

考慮到這三類村鎮銀行P值隨監管強度的變動而發生改變的作用路徑是不同的，Ⅰ類村鎮銀行貸款的P值在θ=0時的初始值以及P值隨θ增加而下降的速率較其他兩類村鎮銀行更低。Ⅱ類村鎮銀行P值的變動同理，即分別代表 i(i=1，2，3)類村鎮銀行貸款業務的平均違約概率隨監管強度變動而改變的路徑(如圖1)。

1）地基承載力不足可采用增大基礎截面法或地基注漿等工藝提高基礎承載力。

2）承重窗間墻的寬度不足或該結構抗震性能不足時，增設面層板或窗框。

3）出屋面樓梯間、電梯間有倒塌風險時，用面層或外加固柱的方法對該處做加固處理。

4）懸挑構件錨固長度較小時，為保證穩定性，適當增加拉桿或在條件允許的前提下減小懸挑長度。

4.2 砌體結構抗震承載力不足

砌體結構的抗震承載力不足時，必須選擇行之有效的加固方法提升抗側向力性能：

1）拆砌或增設抗震墻是可行的方法，例如，原砌體結構強度偏低時，予以拆除，而后根據全新的抗震要求重砌。材料方面，磚、砌塊為宜，或在現場澆筑鋼筋混凝土結構。

2）墻體開裂時，注重對該部分的修補，例如，采用壓力灌注的方法，注入足量高強度的砂漿，砂漿經過凝固后起到修復墻體、加固墻體的效果。

3）面層或板墻加固。根據墻體的實際特點，在其一側或兩側施作水泥砂漿面層，起到加固的作用。

4）增設扶壁柱加固法。著重考慮的是墻體交接部位，在該處現澆鋼筋混凝土，利用該結構起到加固的作用。

5）包角或鑲邊加固。取合適型號的型鋼，將該材料用于柱、墻腳或門窗洞邊的加固施工，也可用鋼筋混凝土包角。此外，鑲邊也是可行的加固方法。

6）支撐或支架加固。針對剛度不足的砌體結構，在原基礎上增設支撐或支架，用此類裝置加固，具體以型鋼或鋼筋混凝土材料為宜。

5 砌體結構多層房屋抗震加固技術方法分析

5.1 后加現澆鋼筋混凝土圈梁

后加現澆鋼筋混凝土圈梁的常見結構形式有3 種：

1）臥墻式圈梁。常見于坡屋頂瓦屋面施工中，將該處的檐頭瓦揭開，穩定支撐起屋架，經過現澆施工后在墻體上形成圈梁，而后與屋架形成穩定錨固的關系，此方法的加固效果較好。

2）外露式圈梁。該部分結構與后加構造柱穩定結合，共同組成外框架結構體系，有利于提升結構的延性，在多數加固場景中均具有可行性。

3）半臥墻半外露式圈梁。主要施工內容為順墻開鑿成通長凹槽，但此方法容易損傷墻體，并且難以有效保證墻內部混凝土的質量，例如，可能存在密實性不足的問題。

5.2 后加型鋼圈梁

沿外墻設置型鋼圈梁，沿內墻設置鋼拉桿，此方法的操作較為便捷，對環境的適應性較強，通常情況下外部環境不會對其造成影響。局限之處在于剛度不足，難以與墻體保持緊密貼合的關系，并且對鋼材的需求量較大。

5.3 后加鋼拉桿

對縱橫墻進行拉結，由此提高墻體的穩定性，避免縱墻外閃倒塌。此外，在設置好后加鋼拉桿后，還有利于保證墻體結構的完整性。

5.4 構造柱加固

以鋼筋混凝土為基礎材料，在砌體墻的內側或外側施作構造柱，連同既有結構共同承受地震作用，此時砌體結構的綜合力學性能較好，抗剪強度、抗變形能力均有所提升。外加構造柱、外加圈梁、鋼拉桿共同結合，形成完善的空間結構體系，從而提高砌體結構的抗震性能。在水平地震力的作用下，墻體的受力性能接近豎向懸臂梁，墻體中部的剪應力、邊緣部位的彎曲應力較大，容易由于受力過強而失穩，此時可以在砌體的受拉邊緣處設構造柱，充分發揮柱內縱筋的力學性能優勢，有效承受正截面的拉力，由此延緩砌體受拉縫的發生。

此外，在砌體受壓邊緣部位配套構造柱，采用此方法分擔壓應力，實現對邊緣處受力條件的優化，避免該處應力過度集中。在構造柱和圈梁聯合應用之下，墻體有明顯的約束作用，結構的延性提升可避免地震作用下倒塌的問題。

5.5 墻體開裂Hel i f i x 修補法

墻體開裂示意圖如圖1 所示。

采用墻體開裂Helifix 修補法的修補流程如下：

1）使用專業設備沿水平方向剔除已風化砂漿，剔除范圍為裂縫左右兩側至少500 mm 范圍內。

2）使用清水沖洗砌塊間隙，清潔縫隙中所有雜質。

3）使用Helifix 打膠槍將專業用膠壓入縫隙中，膠質需深入縫隙，與內測砂漿黏結。

4）將螺旋筋插入縫隙內的膠質中，并使其有合適的保護層厚度。

5）使用打膠槍在螺旋筋暴露在外的一側壓注一層至少12 mm 厚的專業用膠。

6）使用裂縫修復膠修復豎向裂縫。

5.6 鋼筋混凝土面層加固

鋼筋混凝土面層加固法屬于一種復合截面加固方法，是在原墻體的一側或兩側增加配置鋼筋混凝土面層，做法是內置鋼筋網片，從而提高砌體結構受壓、受剪承載力，其施工工藝簡單，適應性較強，受力可靠，加固后承載力有較大提高，實際加固效果良好，且加固費用較為低廉，是現有工程中較多采用的一種加固方法。鋼筋網片示意圖如圖2 所示。

圖2 鋼筋網片示意圖

6 結語

綜上所述，多層既有砌體結構房屋加固是保證建筑安全、提升抗震能力、延長后續使用年限的關鍵途徑，值得工程人員在此領域深入探索，以科學的方法進行加固。本文圍繞多層砌體結構的加固要點展開探討，希望能為類似工程提供參考。