砖混结构在地震区的加固技术研究

(整期优先)网络出版时间:2024-07-13
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砖混结构在地震区的加固技术研究

马仕途

河北建筑设计研究院有限责任公司,石家庄市,050000

摘要:砖混结构,作为一种建筑体系,是由钢筋混凝土材料和砖头共同构成的复合结构。它结合了混凝土的硬度与砖头的耐久性,使得这种建筑能够承受较大的压力和外力,同时保持良好的隔热和隔音性能。在地震区,人们对房屋抗震性能的要求越来越高,对房屋的抗震性能要求也越来越严格。近年来,随着科学技术的发展,加固技术也日益成熟,且加固方法多种多样,如钢筋混凝土结构加固、砌体结构加固、钢结构加固等。为使砖混结构在地震区更好地发挥其作用,本文结合工程实例,分析了砖混结构在地震区的破坏形式及原因,总结了一些提高砖混结构抗震能力的措施。同时对砖混结构房屋在地震区的抗震加固技术进行了分析和探讨。

关键词:砖混结构;地震区;加固技术

引言:

砖混结构具有施工方便、造价低廉等优点,在我国大部分地区被广泛采用。然而,随着我国经济社会的快速发展,人们生活水平不断提高,对居住环境的要求也越来越高。它是由钢筋和混凝土两种材料组成的框架结构。这种结构既具有钢筋混凝土结构的承载能力和整体性好、耐久等优点,又具有砖混结构建造简单、造价低廉等优点,因此在我国应用非常广泛。砖混结构房屋由于其建造材料和施工技术等原因,抗震能力差,在地震区应用受到限制。因此,研究提高砖混结构房屋抗震能力的措施,对于保证广大人民群众生命财产安全、促进经济社会可持续发展具有十分重要的意义。本文结合具体工程实例分析了砖混结构房屋抗震性能差的原因及加固方法。

一、砖混结构的破坏形式及原因

在研究砖混结构的抗震性能时,发现地震区内的建筑物面临着严峻的挑战。传统的砖混结构由于其材料的脆性和构造上的缺陷,一旦遭受强烈的震动,可能会发生严重的破坏。为了提高这些建筑的安全性,研究者们开始探索一系列的加固技术,这些技术的设计初衷是为了提高建筑结构的承重能力,减少地震等自然灾害带来的破坏。通过这些先进的方法,不仅能够减轻地震所造成的伤害,还能有效延长建筑的使用周期,确保其在长期内保持稳固与安全。

砖混结构在地震区的破坏形式主要有以下几种:

1、砖墙因局部倒塌而造成房屋整体倒塌。

2、由于墙体开裂,导致楼(屋)盖的倒塌。

3、由于墙体裂缝,导致楼体产生水平方向的倾覆。

5、由于房屋纵、横墙交接处破坏而造成房屋整体倒塌。

6、由于地基不均匀沉降,导致墙体产生水平裂缝并逐渐延伸至下部承重体系,导致房屋整体倒塌。

造成这些破坏的原因主要是:砖混结构材料强度不足,砌筑砂浆强度不够;砌体中有灰缝,导致砂浆强度不足;施工质量差,墙体开裂;砖混结构设计不合理,不能满足抗震要求;抗震构造措施不足等。

二、提高砖混结构抗震能力的措施

在对砌体结构进行抗震设计时,要从房屋质量、构造体系、平、面布置、构造措施等几个方面加以全面的考虑。在住宅质量上,应加大砌体强度和砂浆强度,增强结构的刚度,以增强结构的抗震性能;在结构系统上,宜采用配筋砼圈梁、构造柱;在建筑物的布局上,要尽可能地避免由于布局不当而造成的局部凸出或结构部分的不规则,应采取合理的措施,确保墙体在水平方向上的受力均匀,确保其整体性、稳定性;在结构体系上,应尽可能地避免由于平面和竖向布局的不合理而造成的局部薄弱。通过综合考虑上述因素,提高砖混结构抗震能力可采取以下措施:

1严格控制砌体工程质量

砖的强度及砂浆的强度要满足设计的需要,同时要对含泥量及砂浆的饱和度进行严格的控制,在砌墙时要边砌边挂线,到了梁、板的底部要终止拉结。对于不能一次砌满的情况,要采取切实可行、行之有效的工艺措施,保证一次施工就能完工。在施工过程中,要对墙体的大小和平整度进行严格的控制,将砖缝内的灰浆、杂物等清理干净,从而使砌体的强度得到进一步的提升,同时还应与横、纵墙相配合,增强砌体的整体性。对灰缝砂浆的密实程度进行严格的控制,对砂浆、砖的加入量进行控制,确保灰缝的砂浆饱满度在80%以上。为保证建筑物的侧向承载能力,在建筑物的外墙上、窗、顶的墙壁上都应该设置过梁。

2对砖混结构的构造要求

在砌体结构中,要重视构造柱、圈梁的合理配置。建筑墙体纵向、横向墙体应设置在同一平面上,外墙、内墙均采用现浇钢筋混凝土圈梁,建筑山墙和伸出屋面的墙体宜设钢筋混凝土构造柱。根据规范要求设置圈梁、构造柱,圈梁、构造柱宜与墙体紧扣,并与楼板及屋面牢固相连。圈梁可以是预制的,也可以是现浇的,但不能少于1.2米。抗震墙在墙体高度处设置2Φ6的拉结筋,其间距不能超过500 mm。为了确保结构的整体稳定性和安全性,必须在楼梯井、洞口以及抗震墙顶部等关键部位加强配筋。这些地方往往是建筑结构中最易受损的部分,因此应通过增加钢筋来提高它们的强度和抗震能力。这样做可以有效地减少地震或其他外力作用下的损伤风险,从而保护居住者的生命财产安全。

3合理布置结构

要严格按照建筑抗震设防分类要求,对住宅建筑进行抗震验算,确保结构在设防烈度的地震作用下能保持必要的延性。必须严格遵守建筑的抗震安全标准,根据其具体分类执行相应的抗震设防措施。在对住宅建筑实施抗震检验时,务必进行精确的计算分析,以确保建筑物能够在预期的地震强度和潜在震级下,具备足够的韧性和承受力,从而避免结构遭受严重破坏。这是保障居住者生命财产安全的关键一环,也是现代工程建设中不可忽视的重要环节。为了避免由于建筑平面设计的不均匀性以及竖向布局的不均匀性所引发的扭转效应,可能会导致房屋在长轴线上存在的刚度不符合质心的要求。这一问题可能会影响结构的整体稳定性和安全性,因此在设计和施工过程中必须给予充分考虑,确保房屋各部分之间的相互协调性和稳定性。住宅建筑的平面形态要简洁清晰,立面要一致,要避免产生长窄的平面或不规则的立面,要最大限度地减小凹凸感;外墙外侧的纵向或纵向的墙体不能太长。

[1]

4选择抗震能力强的房屋

从震害数据来看,由于结构体系简单,抗震设防水平低,施工质量差,房屋结构在地震中受到很大影响。因此,为了提高砖混结构的抗震能力,必须选择抗震性能较好的房屋。根据分析结果,提出了该结构的抗震设计方法。根据《建筑抗震鉴定标准》的规定,建筑被细致地划分为几个类别。首先是普通住宅,这类房屋通常结构简单、造价适中,适用于居住需求较低的家庭;其次是多层砖混住房,此类建筑在设计上较为坚固,能够抵抗一定程度的地震影响;最后是多层砖混结构房屋,这种类型的建筑采用了更多的砖石材料和混凝土浇筑,其抗震性能更为出色,适合那些对建筑质量要求较高的用户。在实际的建筑工程实践中,建筑师和工程师必须仔细考虑地理位置、气候条件以及所采用的建筑结构类型。他们需要精心挑选那些能够承受预期地震强度的房屋,以确保建筑物能够在未来可能发生的地震中保持安全稳定。这要求对建筑物的设计进行详尽的分析和精确计算,以达到最佳的抗震性能。

5加强房屋的整体性

要强化住宅的整体性,要注意:①要合理布局墙体,将住宅内的各个部位连成一个整体,避免“短肢”、“空斗墙”等现象;②增强住宅纵向与横向墙体的联结,使得每一纵向墙体与横向墙体既在平面上又在垂直方向上互相配合;③住宅建筑高度不宜太长,以免出现“短肢”现象,从而影响建筑整体性能;④在平面或立面设计中,尽可能避免出现“上宽下窄”;⑤在不能避免的情况下,为增强结构的整体性,可适当增加建筑物的宽度。比如增加房屋的长度,适当增加房屋的宽度等。然而,在施工的每一个环节,必须保持高度警觉,避免因设计不合理或施工不当导致平面布局不规整、立面造型复杂或是局部区域过度突出。这些问题若未能妥善处理,将会对整个建筑结构的稳定性和整体结构刚度造成不利影响。因此,在工程实践中,精细化管理与严格的质量控制显得尤为重要,以确保建筑物能够达到预期的使用功能与美学标准。[2]

三、加固前的准备工作

在着手实施加固工程的重要阶段,必须严格遵循既定步骤和规范。这包括详细规划、材料采购、安全评估以及施工前的各项检查等环节,每一步都至关重要,确保工程顺利进行并达到预期效果。这是一个至关重要的阶段,它直接影响到整个工程的成败。因此,必须提前规划和精心准备,从详细的设计图纸、材料选择、施工设备的准备到现场管理等各个方面都需要周密考虑,以确保在正式开始加固作业时能够有条不紊地推进工程,保证加固效果达到预期目标。根据原始设计资料和实地考察,对该住宅的结构形式、层数、使用功能、抗震等级、周边环境等进行检测与分析,判断该住宅的结构是否需要进行加固,并根据该住宅的实际状况及使用功能,判断该住宅是否有必要进行加固。仔细检查您的住宅是否存在潜在的安全隐患,例如电线老化、漏水或是门窗不牢固等问题。确保所有设备都运行正常,并且没有任何损坏迹象。如果有风险部位要进行适当的抗震加固,要按要求加强部位的结构形式和特点,要对它的抗震性能进行研究,要根据房子的实际状况和使用状况,来判定房子是否要加固,并且要对房子进行分类。[3]

对需要加固的砖混结构房屋进行全面勘察,重点查看结构构造、墙体裂缝及破损情况等,调查了解其破坏特点,以便确定加固方案,根据房屋的损坏情况、现状及用途等,确定加固方案。对需加强的房屋,通常可分为:拆除改建型,即在建筑结构无法达到设计要求的情况下,进行拆除改建。局部再开发类型,是指在某一特定区域内,由于局部改建而引起的使用功能发生变化的情况下,所采取的一种改造方式。对于有显著差异的房屋,或者由于其它因素造成的结构损坏,或者是由于其它因素造成的,或者是结构本身的强度不足,都需要进行加固。变更用途类别,是指建筑物发生了显著的用途变化或因其它原因而引起的使用功能变化时,应当对其进行变更。

四、震害调查

震害调查内容:①查明该住宅的结构形式,建筑布局,荷载大小,有无经过加固;②对建筑物基础形式、地基类型及土层深度进行了勘察;③检查住宅裂缝有无严重裂缝;④检查房屋有无明显裂缝和变形,有无显著的下沉和倾斜;⑤对住宅有无坍塌风险的调查;⑥对于受损较大的建筑物,应进行适当的加固处理。对于遭受较大破坏的建筑物,必须在现场进行地震观测。对于所观察到的地震灾害现象,要综合搜集各类地震现象的资料,加以比较,找出其成因,对复杂建筑物的破坏,必须根据实测资料进行综合分析,调查方法包括:现场观察、记录和拍照、问卷调查、工程地质勘察等。[4]

五、加固原则和方法

砖混结构的加固原则是:对于承重墙体不允许有明显的裂缝,但应加强其整体性。对于明显裂缝的承重墙体,应采取加强措施。根据不同情况,采取不同方法进行加固。

在建筑结构的抗震加固领域中,有几种主要的方法被广泛采用。首先,增大截面法是一种常用的技术,它通过增加结构的截面尺寸来增强其承载能力。这种方法适用于那些设计时截面过小或因地震破坏而需要加强的建筑物。其次,外包钢加固法涉及在原有结构外包裹一层高强度钢材,以此提高整个结构的抗震性能。最后,碳纤维加固法是另一项先进的技术,它利用碳纤维材料的高弹性模量和优良的抗拉强度,为结构提供额外的支撑和保护,从而显著提升结构的抗震稳定性。这些加固方法各具特点,但都旨在通过强化结构的某些特定部位来增强整体的抗震性。

在砌体结构中,增加截面法是一种比较常见的方法,它可以用来增加建筑物的部分或整体的截面。采用外包钢方法,将钢筋或钢板包覆于砖墙上,以提高墙体的承载力。本文所提出的计算方法,可用于对结构发生局部损伤而对结构整体抗震性能无明显影响的建筑物,用碳纤维布和水泥砂浆等材料制成的复合墙。

六、施工技术要点

在进行钢筋混凝土结构的加固工作时,需要遵循一系列严格的施工步骤和程序。这些步骤包括但不限于材料选择、工艺流程的制定以及现场操作的监督等,每一环节都需按照既定的建筑规范和安全标准执行,确保加固工程的质量和安全性能得到有效保障。在对混凝土结构进行加固的过程中,要先对房屋的墙体、立柱、门窗等部位进行全面的检测,并根据有关规范进行加固处理。在改建工程中,若有建筑物的外挑处,需对其外挑部位进行补强。若房屋有较大的裂缝,应认真检查裂缝位置,并根据有关规范做好相应的处理。在确认房屋没有问题之后,要根据设计者的意见,采取有效的加固措施,然后在施工前,在对混凝土结构进行加固时,要将其表面清理干净,保证水泥砂浆能够与混凝土充分接触。[5]

如果在补强区域的墙面上存在大量的尘土、污物或水泥浆,则应先清理掉,再用水冲洗,方可继续施工。对混凝土结构的加强,要在12小时之内完成,加强砌筑时,要浇透水,保证充足的湿润时间。在砌体补强过程中,应采取有效的工艺措施,确保补强后砌体的强度不下降。如果用的是水泥灰浆,必须在2个小时之内用光。在砌筑结构中,必须严格按设计图执行,如在进行砌筑工程时,为了提升砂浆的整体性能和耐久性,常会添加诸如纤维材料在内的增强材料。这些材料必须经过专门部门严格的质量检验,确保其符合国家安全标准后,才能正式投入使用,以保障建筑结构的稳定性与安全性。

结语

本文通过工程实例,分析了砖混结构房屋的震害形式及原因,并总结了一些提高砖混结构抗震能力的措施。在此基础上,通过具体工程实例,给出了改善砌体结构抗震性能的措施。在对砌体结构进行补强时,应根据具体的工程实例,合理地选用补强措施,在施工过程中,必须对设计理念的实现、执行工艺的精确度以及现场管理的严谨性给予充分重视。这些方面缺一不可,共同确保工程能够按照预定计划顺利进行。

在对建筑物进行加固之前,应先对建筑物进行测试和评估,以便于采取合理的加固措施;在对原建筑进行检验和评估时,应综合考虑其使用功能、抗震性能和原有结构的承载特性等因素。针对砖砌体结构,因使用的材料、施工工艺等因素,其加固效果存在较大差异,在实践中应因地制宜地选用适当的方法。在抗震设计与建造中,应注意改善结构的整体性与抗震性;在建筑抗震设计中应注意“小震不破,中震可修,大震不垮”的设计原则。在对建筑物进行抗震加固时,应充分考虑新旧建筑物之间的联系。新建建筑物与已建建筑物为一个整体,因此在进行加固时,应注意新旧建筑物的连接牢固。

参考文献:

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[2]李慧营,王海飙.西南地区复合木混合结构建筑经济性评价研究[J].工程管理学报,2023,37(05):87-92.

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[4]刘悦,谭新宇,姜博龙,等.浮置板轨道沿线砖混建筑物振动响应及楼内振动传播规律[J].交通运输研究,2023,9(05):97-104.

[5]王磊,尹梦环,张继旺,等.纤维对再生砖混ECC力学性能及微观结构的影响[J].硅酸盐通报,2023,42(10):3479-3488.

作者简介:马仕途(1986-12)男,汉族,本科学历,中级工程师,籍贯河北省石家庄市;研究方向:建筑结构