梅州加固补强纠偏加固

我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对建筑抗震概念设计的基本要求作了较全面的规定。归纳起来大体上包括以下几方面的内容:①有利的抗震场地;②优化的平面和立面布置;③设置多道设防的抗震结构体系;④“强柱弱梁、强剪弱弯”的指导思想;⑤合理的建筑结构参数设计计算分析。 2008年5月12日14点28分我国四川省汶川发生里氏8.0级大地震,由于震中汶川离甘肃省陇南地区直线距离较小,因此该地区震感较强,许多房屋都遭到了不同程度的破坏。本文主要就“5.12四川汶川大地震”后震害调查中钢筋混凝土框架结构房屋的破坏情况展开研究,认真总结震害规律,研究有效抗震措施,进行合理抗震设计,以提高框架结构房屋的抗震性能。 2地震灾害对建筑物的损害 “5.12四川汶川大地震”发生时,大部分钢筋混凝土框架结构房屋是在上世纪90年代以后建造的,凡是严格按抗震设计规范设计,施工质量较好的均未出现严重破坏,仅少数框架梁、柱或梁柱节点附近出现轻微的裂缝。房屋受损表现主要是填充墙体的震害、变形缝处的震害等。地震对房屋的影响主要表现在以下几点

2.1框架梁、柱以及梁柱节点的震害现象 

2.1.1在地震作用下,部分框架梁有斜裂缝产生,受损严重的梁,裂缝贯通。 

2.1.2 部分框架柱有水平裂缝产生,受损严重的柱,四周会有贯通的水平裂缝。 

2.1.3 梁、柱节点附近有斜裂缝产生,这是较常见的受损表现。 

2.2填充墙体的震害现象 

2.2.1 大部分受损的填充墙体都有从上向下的45度斜裂缝或“X”型裂缝,部分填充墙体粉刷层剥落,砌块开裂甚至局部酥碎。 

2.2.2 在门、窗口上、下角多见八字形或倒八字形缝,在**层的门窗上口或屋盖下水平裂缝较多。窗间墙体出现不同程度的“X”型裂缝。 

2.2.3 立面上有局部**的房屋,**的墙体常易破坏。一部分原有房屋,出现整个女儿墙坍塌的破坏,局部**的建筑的倒塌较女儿墙多一些。对于这类附属建筑,不仅因鞭梢效应而使水平地震力加大,加重了它的破坏,而且屋盖的错动、房屋的倾斜等主体结构的震害也对它产生了很大的影响。 

2.3 变形缝处震害发生的原因 

2.3.1 新旧建筑物之间未设抗震缝。 

2.3.2 两建筑物间抗震缝宽度留设不足。 

2.3.3 高低跨处变形不协调。 

2.3.4 施工时建筑垃圾掉入变形缝,使其不能发挥正常功能。  

3地震灾后建筑物的破坏等级的划分  

三、多层钢筋混凝土框架结构房屋的地震破坏等级可参考以下划分标准: 

Ⅰ级 较轻微损坏:框架梁、柱、抗震墙完好,无可见裂缝和明显变形;梁、柱、抗震墙节点无破损、无裂缝。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板无可见裂纹和变形;钢筋混凝土预制板与梁搭接处无松动和裂缝。填充墙体与钢筋混凝土梁、柱连接处可能有轻微裂缝,墙体转角处和纵横墙交接处无松动、脱闪现象。 

Ⅱ级 轻微损坏:框架梁、柱、抗震墙轻微裂缝,震前混凝土构件已有裂缝,如非预应力筋砼构件因钢筋锈蚀造成的裂缝、砼收缩裂缝等,扩展,抗震墙、节点的轻微破损和裂缝。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板有轻微裂缝,无明显变形,钢筋混凝土预制板与梁搭接处有松动和轻微裂缝。填充墙、出屋面楼梯间墙体无明显裂缝。墙体转角处和纵横墙交接处有松动和轻微裂缝。出屋面的非结构构件和饰物,可有裂缝、移位、倾斜。 

Ⅲ级 中等破坏:框架梁、柱、抗震墙轻微裂缝,如剪力墙结构和框架剪力墙结构的剪力墙出现交叉裂缝或水平裂缝,但裂缝宽度较小,未出现承载能力极限状态的标志;裂缝所在楼层无明显的层间位移;部分梁、柱、抗震墙节点有轻微破损和裂缝。个别节点破损和开裂明显。楼、屋盖现浇钢筋混凝土板显着开裂;钢筋混凝土预制板与梁搭接处有松动和明显裂缝,装配或整体式柱在装配区出现裂缝。抗震墙与钢筋混凝土梁、柱连接处有松动和明显裂缝。填充墙、出屋面楼梯间墙体有可见裂缝。填充墙严重开裂或局部酥碎,墙体转角处和纵横墙交接处有松动和明显裂缝。 

Ⅳ级严重破坏:框架柱主筋压屈,梁、柱节点破坏严重。混凝土酥碎、崩落,剪力墙结构和框架剪力墙结构的剪力墙出现交叉形裂缝或水平裂缝,且裂缝宽度达1.5mm或钢筋出现颈缩拉断、裂缝处的混凝土破碎,所在楼层有明显层间位移,部分楼层倒塌。 

Ⅴ级较严重破坏:建筑物内部多数梁、柱、板等承重构件毁坏,导致结构全部坍塌或局部倒塌。框架残留部分不足50%。 

四、加固方案 

本文以某钢筋混凝土框架结构办公楼的震后梁加固的工程实例,来阐明地震灾后框架结构受损后如何对梁进行加固。依据上文划分的破坏等级,该办公楼较终评定为中度破坏。根据现场实际情况和数据分析,经过加固方案的比选,提出了如下加固方案: 

1) 采取在原结构梁上设置有效的支撑,对受损梁在加固过程中部分卸载和安全防护。 

2) 加固施工前,用灌缝材料将构件上的裂缝封闭。 

3) 对于受损的混凝土梁构件采用外包钢筋网复合砂浆加固提高构件的承载能力及刚度等力学性能。为保证新老界面紧密连接,在界面处涂刷界面剂,并在梁体内植入锚固筋。加固详图如图5所示。 

5加固梁受弯承载力验算 

加固梁受弯极限承载力计算模型如图6所示。加固梁梁底纵向加固受力筋和原纵向受力筋等效为双层单筋矩形正截面承载力计算模型。依据普通钢筋混凝土梁正截面承载力计算的基本假定和平衡条件推导的承载力计算公司如下: 

0.8(fcb+2fst)x=fyAs+fsmAsm(1) 

Mu=fyAs(h0-0.4x)+ β1 β2fsmAsm(h+0.5d 

-0.4x) (2) 

设计已知条件:h=400mmb=200mmfc=11.9N/mm2fy=300N/mm2As=509mm2fym=300300N/mm2Asm=339mm2 h0=400-35 

解得 x=114.39mm 

 Mu=99.16KN.M>50.84KN.M 

加固梁受弯承载力满足要求。 

6增强钢筋混凝土框架结构房屋抗震能力的措施 

6.l 房屋平面布置要规则、结构力求对称 

房屋外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大,形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀、不对称,平面长度过长等,均不利于抗震。 

目前在抗震加固中采用的具体方法有: 

(1)房屋承载力不满足要求时, 可选用下列加固方法。 

 拆砌或增设抗震墙: 对强度过低的原墙体可拆除重砌。材料可以采用砖或砌块, 也可以采用现浇钢筋混凝土。该方法改变受力分配、传力途径, 甚至改变抗震分析简图, 总体上提高房屋抗震能力, 减少薄弱环节。 

 修补和灌浆: 对已经开裂的墙体, 可采用压力灌浆修补, 对砌筑砂浆饱满程度差或砌筑砂浆强度等级偏低的墙体, 可用满墙灌浆加固。该方法可以提高已开裂墙体的承载力。修补可恢复到未开裂时的承载力, 压力灌浆可按比原砂浆强度等级提高一级估计其承载力。 

 面层或板加固: 在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土板加固。该方法主要提高墙体的承载力, 也可以增加楼板的支承长度。 

(2)当房屋的整体性不能满足要求时, 可选择下述加固方法。当墙体布置在平面内不闭合时, 可增设墙段形成闭合, 在开口处增设现浇钢筋混凝土框;当纵横墙连接较差时, 可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱或外加圈梁等加固;楼、屋盖构件支撑长度不能满足要求时, 可增设托梁或采取增强梁、屋盖整体性等措施; 对腐蚀变质的构 ，

件应更换; 对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。 

(3)当圈梁设置不符合鉴定要求时, 应增设圈梁。外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土, 内墙圈梁可用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替。 

(4)对房屋中易倒塌部位, 可采用下述方法加固。 

承重窗间墙宽度过小或抗震能力不能满足要求时, 可增设钢筋混凝土窗框或采用面层、板墙等加固;隔墙无拉结或拉结不牢, 可采用镶边、埋设铁夹套、锚筋或钢拉杆加固;支撑大梁等的墙段抗震能力不能满足要求时, 可增设砌体柱、钢筋混凝土柱或采用面层、板墙加固;出屋面的楼梯间、电梯间和水箱间不符合鉴定要求时, 可采用面层或外加柱加固, 其上部应与屋盖构件有可靠连接, 下部应与主体结构的加固措施相连;出屋面的烟囱、无拉结女儿墙**过规定的高度时, 宜拆矮或采用型钢、钢拉杆加固;悬挑构件的锚固长度不能满足要求时, 可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施;当具有明显扭转效应的多层砌体房屋抗震能力不能满足要求时, 可**在薄弱部位增砌砖墙或现浇钢筋混凝土墙, 或在原墙加面层; 亦可采取分割单元, 减小扭转效应。 

(5)外加柱加固: 在墙体的交接处采用现浇钢筋混凝土构造柱加固, 柱与圈梁、拉杆连成整体, 或与现浇混凝土楼板、屋盖可靠连接。 

(6)包角或镶边加固: 在柱、墙角或门窗洞边用型钢或钢筋混凝土包角或镶边; 柱、墙垛还可用现浇钢筋混凝土套加固。 

(7)支撑或支架加固: 对刚度差的房屋, 可增设型钢或钢筋混凝土的支撑或支架加固。 

(8)其它加固方法还有: 预应力加固法。是卸荷、加固和改变结构受力三者合一的加固方法。增设支点法。增设支承点, 减小结构跨度和内力, 相应提高结构总体承载能力。增设拉结法, 在结构的周边、纵向、横向、竖向增设相应的拉结, 增强结构整体特性, 防止地震作用下的倒塌。 

本文讨论了钢筋混凝土结构抗震加固的原则, 对目前常用的钢筋混凝土结构的加固方法进行了简要的论述, 给出了各种方法的特点和适用范围和一些需要注意的问题。总的来看, 抗震加固有几种思路。 

(1)减少结构的自重, 使结构地震力减小, 从而减小构件受力, 增加结构的安全性, 如减轻自重法。 

(2)增加结构的截面或构件, 用附加材料或构件分担地震作用, 从而增加结构的安全性, 如钢构套加固法、钢筋混凝土套加固法、贴钢板加固法、碳纤维加固法、增设钢筋混凝土抗震墙等。 

(3)改变结构的体系, 和受力性质, 从而增加结构的安全性, 如消能减震法、隔震加固法、增设支点法。 

(4)恢复构件的原有性能, 如修补、灌浆、喷射等。随着经济水平、技术水平和人们观念的进步, 单一满足安全性的加固方法已无法满足需求, 开发既满足安全要求、使用要求, 又要满足美观要求的先进的加固方法, 特别是随着智能材料的发展, 用智能材料加固结构必将是今后的发展趋势。 

砌体结构, 通常是指由粘土砖、混凝土砌块等砌成的结构, 由于砌体的抗拉、抗剪强度均较低, 因而砌体房屋的抗震性能相对较差,在国内外历次强烈地震中, 砌体结构的破坏率相当高。1976年我国唐山大地震, 在1 000余幢多层砖混结构房屋中, 倒塌率为70% ~ 90%; 1991年的新疆柯坪地震、1993年的云南普洱地震, 多层砖混结构房屋的破坏率达到75%。砌体结构又是我国居住、办公、学校等建筑中普遍使用的一种结构形式, 但材料脆弱、延性较差, 因此是抗震加固的主要对象。抗震加固可以较大地减小建筑物的破坏, 从而减少人员伤亡和财产损失。1976年的唐山大地震中, 天津发电设备厂在震前对64项主要建筑物和设备进行了加固。在地震时, 加固的建筑物基本没有出现严重破坏现象, 没有一个车间倒塌, 设备也完好无损。震后仅用了一天的时间就恢复了生产。而与此相邻的天津重型机械厂, 由于震前没有采取加固措施, 地震中破坏严重, 停产半年。1996年丽江地震中, 丽江地区的大礼堂因经费不足, 只加固了礼堂的中间部位和观众厅, 两边的舞台和前厅没有加固, 结果这次地震造成舞台部分和前厅倒塌。说明在同一建筑上, 加固部位和没有加固部位在地震中的表现也是不同的。在国外的地震中如日本、美国、墨西哥、土耳其等国家的地震中情况都是类似, 说明了未进行抗震设防并未进行抗震加固的建筑物的地震破坏比进行抗震设防或采取加固措施的建筑物的破坏严重得多。