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砌体结构的优缺点|浅谈砌体结构加固改造设计

来源:经济论文 时间:2019-04-08 点击: 推荐访问:砌体结构加固设计规范

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中图分类号:TU352.1+1文献标识码: A 文章编号:
  1、结构加固的现状
  建筑业是国民经济的一个非常重要的产业,是衣食住行中非常重要的一个环节。到2013年,经历了近70年的发展,建筑物的耐久性也出现了差异。进入21世纪,我国已经进入了新建与加固并存的一个时期。首先,由于人口众多,刚需依然强劲,新建建筑物依然在增长,城镇化进程加速。其次,有许多上世纪80年代之后修建的房屋,现在依然还能够满足人们居住生活的条件,只是出现了一些小问题,比如裂缝产生,抗震性能降低等等,在经过一系列的加固措施之后,就能满足现行国家规范的要求,也能够继续服务于人类,同时,免去了拆迁带来的环境问题和社会问题。
  我国现有的建筑大部分为混凝土结构和砖混结构,通过对比研究大量的检测报告,有一小部分建筑破坏严重,经过加固已经不能够满足规范需求,或者是加固方案的工程造价接近新建建筑物的工程造价,甚至高于其造价。除了不满足加固要求的这一小部分建筑物,剩下的是大部分的建筑物,通过一定的加固措施是能够满足规范需求的。经过总结,建筑结构随着时间的流逝,耐久性产生折损的原因有一下几条:
  (1)建筑初期,由于地质勘查资料的不准确性,材料质量问题,或者施工管理差,施工质量控制不严格,以及设计方案选取的不合理性等原因造成的工程安全隐患。
  (2)正常使用阶段,由于时间的洗礼,混凝土构件的磨损、裂缝产生,钢筋生锈以及碳化影响结构的耐久性能,许多关键的结构连接节点,比如墙梁,墙板,梁柱等部位,容易发生破坏。
  (3)由于自然灾害,比如暴风雨、地震、火灾和撞击等等产生的破坏,而往往这种破坏也是非常严重的。
  新建建筑物与加固设计之间,除了均要满足国家现行规范的要求和建筑结构安全性之外,还存在一个经济性问题,级在保证安全需求的条件下,合理的工程造价是非常重要的。一般情况下,对既有建筑物进行加固改造的工程造价仅为新建建筑物的30%-60%,并且具有施工工期短,能够迅速的投入使用,减少了城市建筑垃圾,避免了拆迁的种种烦恼,为社会和谐与环境保护起到了积极的作用。
  2、结构加固的原理
  长期处于周围环境的作用中,结构的使用功能会有所破坏,我们应该合理科学的评估损害,依据结构的检测鉴定报告,采用合理有效的措施保证建筑结构的安全,因此,建筑结构的加固技术的发展非常迅速,其处于一个重要的地位。
  对可靠性不足或者业主要求提供啊可靠度的承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施,使其具有现行设计规范及业主所要求的安全性、耐久性和适用性。
  3、工程案例分析
  3.1 工程概况
  本工程为某中学教学楼,4层砖混结构建筑物。自1989年9月竣工并投入使用至今。该建筑很好的体现了既有中小学校舍建筑的特点,大开间,走廊式建筑,一般情况下,楼梯间四角、内墙与外墙交接处、外墙四角、大房间内外墙交接处均无构造柱,不满足规范要求。楼、屋面为预制板装配式混凝土楼、屋面,整体性差。经过比较系统的检测鉴定,该建筑物不满足抗震要求,应进行加固处理。
  3.2新加地圈梁
  在砌体结构房屋中,沿外墙及内墙水平方向设置连续、封闭的钢筋混凝土梁称之为圈梁。圈梁设置在房屋的墙体中,可以提高房屋的整体抗震性能,由于形成封闭式圈梁,将房屋的墙体拉结在一起,地震中,可以抵抗水平地震力,吸收地震耗能。除此之外,还可以抵抗墙体中产生的由不均匀沉降引起的弯曲应力。
  根据《砌体结构设计规范》要求,对于有地基不均匀沉降或者较大振动荷载的房屋,可按本节规定在砌体墙中设置现浇混凝土圈梁。住宅、办公楼等多层砌体结构,且层数为3层~4层时,应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。
  如图3.1所示,阴影部分为新加地圈梁,其布置原则是沿着纵向贯通加固,并且在中部、端部楼梯间以及建筑物的角部进行重点加固,使得刚度分布均匀,提高结构的抗震性能。图3.2为新增地圈梁配筋详图,通过钢筋的拉结与原基础加强连接,提高整体性。
  
  
  图3.1新增地圈梁做法
  
  图3.2新增地圈梁配筋图
  3.3钢筋网水泥砂浆面层双面加固墙体
  在地震中,砖砌体墙体主要破坏形式为承重墙体开裂和整体倒塌。钢筋网水泥砂浆面层双面加固墙体,对墙体的能够起到很大的约束作用,提高墙体的抗压抗弯能力。其适用于开裂的墙体加固也适用于抗震承载力不足的墙体加固。采用这种方法对开裂不严重的砌体墙体加固,是一种经济合理,有效的加固方式。
  该工程中,由于楼梯间的结构比较复杂,墙体承受压弯扭荷载,在地震中,这属于一个薄弱区,墙体破坏很严重,因此需要在此处进行墙体加固,来提高抗弯抗压抗扭能力。如图3.3所示,阴影墙体为钢筋网水泥砂浆面层双面加固墙体。
  
  图3.3角部楼梯间采用钢筋网水泥砂浆面层双面加固墙体
  3.4新加角钢增加预制板支撑长度
  在20世纪八九十年代,中国建造了大量的砖砌体结构的建筑物,而且此结构大部分均采用预制楼板。预制板具有施工简便,工期短,造价低的优点,但是也暴露了一个很严重的问题,由于采用预制楼板,与墙梁连接处为简支,整体性能差,在地震中破坏严重。
  从图3.4中可以很明显的看出,预制板中部破坏不严重,主要是破坏截面在于预制楼板与墙梁的支撑连接部位,地震中,墙体晃动,预制楼板很容易脱离墙体支撑,砸落下来,这种破坏很突然,危害也最大。
  
  图3.4汶川地震中预制板的破坏
  因此为了避免这种破坏,对于预制楼板的支撑长度和连接方式提出了一定的要求。根据《砌体结构设计规范》中,预制钢筋混凝土板在混凝土圈梁上的支撑长度不小于80mm,板端伸出的钢筋应与圈梁可靠连接,且同时浇筑;预制钢筋混凝土板在墙上的支撑长度不应小于100mm。与此同时,楼板与墙体的连接也很重要,如果没有可靠连接,此部位会出现裂缝,甚至破坏。
  本工程是一所建造年代比较早的中学,楼板和墙体基本上没有可靠连接,不满足国家对中小学校舍的抗震要求,因此需要加固。加固设计方案为新加角钢连接墙体与预制楼板,并用螺母进行拉结固定。图3.5所示为新加角钢平面布置图。
  
  图3.5沿着梁两侧的粗线段即为新加角钢
  加固措施中,采用L125*80*8的角钢,通长布置,螺母采用M12规格,每隔400mm进行穿透墙体拉结固定,这样有效的提高了楼板与墙体的连接。同时,防止平面外失稳破坏,每隔400mm设置一道5厚加劲肋。图3.6所示为角钢支撑构造详图。
  
  图3.6角钢支撑构造详图。
  3.5钢筋混凝土外加层加固法
  经过现场鉴定和抗震验算,在墙体与墙体交汇处,支撑梁的墙体以及建筑物的拐角处都是比较薄弱的地方,局部承载力不足,抗扭性能比较差,因此要合理的布置角柱和构造柱,提高承载力。布置的位置如图3.7所示:
  
  图3.7构造柱平面布置
  
  图3.8构造柱配筋详图
  这种方法可以有效的约束墙体,特别对于墙墙交汇处,,当建筑物处于地震中,建筑物会产生晃动,连接处会产生扭转效应,这样对墙体破坏非常严重,墙体无法消耗地震能,因此产生裂缝,甚至整体倒塌,造成重大危害。如果设置圈梁和构造柱,在地震中,建筑物的整体性会更好,圈梁和构造柱吸收地震能破坏,但是,这是一种延性破坏,因为圈梁和构造柱中配置钢筋,并且延伸入连接的墙体内,在破坏时会产生延性变形,使得建筑物不至于迅速倒塌。
  
  4、总结与展望
  砌体结构房屋,大致包括设置圈梁、构造柱,增大截面面积,窗间墙增设钢筋混凝土柱,增设或扩大扶壁柱,托梁加垫,外包钢法,外套钢筋混凝土墙法等传统加固,对于不同的建筑物,选择的加固方案必然不同,但是,最终的目的是一样的,就是加固后满足规范要求和使用要求。
  伴随着新型材料的出现,加固的思路也在发生变化,一些新的加固方法开始在工程中应用,虽然没有传统方法的范围广泛,但是其特有的一些性能能更好的提高建筑结构的坚固性,同时还能节约造价,具有一定的环保价值。
  随着加固设计理论的进一步研究和工程实例经验的积累,砌体结构加固技术的发展将日趋成熟与完善。
  参考文献
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