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摘 要：砌体结构由于材料来源广泛,施工方便,相对造价低廉,因而得到了普遍的应用.但由于设计、施工等方面的原因,在工程中常常出现墙体的强度不足,墙体错位和变形,甚至墙体局部倒塌等事故.因此,在工程中应采取适当的方法对结构进行加固.
关 键 词：砌体结构；整体加固；构件加固；承载力；抗震
中图分类号：TU74文献标识码：A
以砌体为主制作的结构称为砌体结构,它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构.分为无筋砌体结构和配筋砌体结构.砌体结构在我国有着悠久的历史,我们的祖先在砖石结构上给我们乃至世界留下了许多宝贵的文化遗产,举世文明的万里长城、赵州桥、灵谷寺的无梁殿等,无不凝聚着古代劳动人民汗水和智慧的结晶.砌体材料在当今仍然发挥着巨大的作用,我国现在相当一部分办公楼、商店特别是住宅都是砌体结构的建筑.虽然随着国民经济以及建筑科学技术的发展,钢筋混凝土结构、钢结构正在得到大规模的应用,但是砌体结构现在乃至将来相当长的一段时间内仍将继续发挥它的巨大作用.由于砌体结构自身的一些特点,在实际工作中经常会遇到一些针对砌体结构加固的问题需要我们工程技术人员去研究解决.比如一些砌体结构古建筑的修缮加固以及一些砌体结构个别房屋因功能改变或加层改造等原因需要对原有房屋进行墙柱的加固处理.对砌体结构进行加固的方法虽然很多,但一般主要采用的方法有两种,即整体加固和构件加固.
整体加固方法有增设抗测力结构、捆绑法增设构件、改变受力形式加固等.增设抗测力结构包括增设抗震墙、水平支撑、柱间支撑、闭合墙段、设置钢筋混凝土边框等；捆绑法是在原砌体结构中加混凝土构造柱（组合柱、约束住）和圈梁,形成约束砌体结构体系；或拆除部分抗震墙,减少地震力；采用钢拉杆、长锚杆、外加柱或圈梁增强纵横墙的连接；增设满足楼屋盖支撑长度的托梁；在建筑物纵向、横向、竖向增设预应力拉杆；预制楼盖或预制屋面上增浇钢筋混凝土叠合层.
构件加固方法有钢筋混凝土面层加固法、砂浆面层加固法、混凝土加大截面法、外包型钢加固法、砌体托换加固法、外粘纤维材料加固法.下面我们着重介绍这几种加固方法.
1.钢筋混凝土面层加固法：该法就是通常所说的钢筋网夹板墙,加固砌体墙可大幅度提高墙体的受压、受剪承载力,大幅度提高刚度和抗震性能,该法施工工艺简单,并具有成熟的设计和施工经验,是砌体结构加固最常用的方法,但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物面积有一定的减少.
2.水泥砂浆面层加固法：该法属于复合截面加固法的一种,其优点与钢筋混凝土面层加固法相近,但提高承载力不如前者,适用于砌体墙的加固.砂浆面层加固按材料组成分为三种,即高强度等级的水泥砂浆面层、水泥砂浆内配置钢筋网面层、聚合物砂浆和钢绞线面层,三种方法均可不同程度的提高墙体的受压、受剪承载力,提高砌体刚度提高抗震性能.砂浆面层施工可采用喷涂,也可采用手工抹制,是砌体结构加固中较常用的方法.在水泥砂浆中如果掺入短玻璃纤维丝,形成具有较高抗拉强度和抗裂性能的复合材料,经济合理,便于施工,增强加固效果.
3.混凝土加大截面法：该法是用钢筋混凝土、钢筋网砂浆围套加固砌体柱,从而加大砌体柱的截面面积,显著提高构件承载能力和变形能力.常用的是外加钢筋混凝土加固,包括侧面外加混凝土层加固和四周外包混凝土加固两类.
(1)侧面外加混凝土加固
当砖柱承受较大的弯矩时,常常采用仅在受压增设混凝土层或双面增设混凝土层的方法予以加固.
采用侧面加固时,新旧柱的连接结合非常重要,应采取措施保证两者能可靠的共同工作.因此,两侧加固应采用连通的箍筋；单侧加固时应在原砖柱上打入混凝土钉或膨胀螺栓等物件,以加强两者的连接.此外,为了使混凝土与砖柱更好地,无论单侧加固还是两侧加固,应将原砖柱的角砖每隔300mm打去一块,使后浇混凝土嵌入砖柱内.施工时,各角部被打去的角砖应上下错开,并使施加预应力顶撑,以保证安全.
混凝土强度等级宜用C15或C20,受力钢筋距砖柱的距离不应小于50mm,受压钢筋的配筋率不应小于0.2%,直径不应小于8mm.
侧面外加混凝土层加固后的砖柱成为组合砖砌体.其受压承载力可按式计算.
(2)四周外抱混凝土加固
四周外包混凝土加固砖柱的效果较好,对于轴心受压砖柱及小偏心受压砖柱,其承载力的提高尤为显著.
外包层较薄时也可采用沙浆,沙浆的强度等级不宜低于M7.5.外包层内应设置Φ4~Φ6的封闭箍筋,间距不宜超过150mm.
由于封闭箍筋的作用,使砖柱的侧向变形受到约束,其受力类似网状配筋砖砌体.
4.外包型钢加固法：该法也称湿式外包钢加固法,在构件四周或两个角部包以型钢并焊接缀板,对原柱形成约束,提高砌体柱承载力和抗变形能力,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所.适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要大幅度提高其承载能力的构件加固.该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠,但需采用类似钢结构的防护措施.
5.砌体托换加固法：该法是指构件有严重缺陷和裂缝的部分用新的砌体代替,适用于砌体墙的加固.必要时托换前应对原构件加以有效的支顶,应对原结构、构件在施工全过程中的承载状态进行验算、观测和控制.托换部分的材料强度等级不应低于建造时规定的强度等级,砂浆强度宜比原设计提高一级,用整砖填砌.
6.外粘纤维材料加固法：纤维增强复合材料在砌体结构加固中主要应用在柱的抗剪加固,环绕型粘贴在构件四周、或U形粘贴在梁的两个侧面和底面、或粘贴在构件侧面,提高抗剪承载力和抗震能力,提高柱的延性；抗震墙加固是纵横向或斜向交叉分条粘贴在墙的侧面,与水平力作用下砌体中的主应力方向相应,使砌体受力更均匀,对砌体的有效约束面积增大,有利于维持砌体的整体性,提高砌体的抗剪能力,从而使得砌体加固效果更明显.
上面详细介绍的几种加固方法在工程实践中都有其一定的可行性,通过这些加固方法处理后的砌体结构房屋,往往都能够较好的提高结构的安全性从而满足建筑物的使用功能.尽管如此,我们还应该看到这些加固方法仍然存在着一些不足,不能解决砌体结构结合面上抗剪强度很低的问题,即加固部分和原有构件之间存在着整体受力问题,从而使得加固部分的作用不能充分发挥.解决这个问题目前常用的方法是在原构件和新加部分内设置水平拉筋,但是这种方法施工起来往往不太方便,很难使加固构件真正共同作用.目前开发生产的一些新型多功能建筑胶粉粘接力强,施工起来也比较简单,其自身的抗剪强度及粘接力都大于混凝土和砂浆自身的强度,能够提高加固体结合面上的抗剪强度,从而为我们在砌体加固过程中提供了一种新的选择.