房屋结构抗震签定及加固的探讨

2022-09-11

1 房屋抗震鉴定及加固设防目标存在问题与争议

当今建筑结构的抗震设防目标与设计规范, 对新建工程提出了“三个水准”, 即“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”。对于现有的建筑结构, 按国家的抗震防灾政策, 通常认为其设防的目标要低于新建工程, 具体表现为抗震能力验算时承载力调整系数以及结构构造要求如圈梁、构造柱设置等均低于设计规范。近年来, 抗震鉴定的设防目标, 其争议之处在于:一是新规范要求本地基本地震加速度比周边地区提高0.05g, 如河南油田中心区隶属南阳市宛城区, 因地处南阳、新野、唐河三县交界, 故要比周边地区提高0.05g, 这样抗震构造要求就要提高很多, 相当一部分房屋抗震鉴定不能满足抗震设防目标要求就是一例;二是随着住房制度改革, 人们对现有房屋的抗震能力、居住安全十分关心, 包括对一些办公、娱乐建筑, 都希望能满足“三个水准”设防要求;三是改造的旧房如按新建工程的50年设计基准期进行设计不太经济、不太合理, 希望能按鉴定标准的要求进行设防。而抗震加固是对不满足规定使用目的的建筑结构进行实质性修理的。注意到GB50023—95抗震鉴定标准在采用现行设计规范方法进行抗震验算时, 抗震承载力调整系数的取值是设计规范的0.85倍, 可以认为, 对于已经使用20年左右的结构, 鉴定时对结构抗震承载力的构造要求也能通过类似的方法, 明确降低要求后的概率水准, 则鉴定标准所具有的抗震设防目标对已经使用20年的建筑结构, 完全能在同等概率含义下达到设计规范的设防目标, 而不是降低了设防目标。

2 鉴定与加固设计中抗震理念的延伸

(1) 现有房屋综合抗震能力判断。不仅要从抗震构造和抗震承载力两个侧面进行综合分析, 还要区分结构构件失效后的影响是整体性的还是局部性的, 当现有承载力较高时, 除了保证结构整体性的构造外, 其它延性方面的构造要求可稍低。承载力较低时, 可用较高的延性构造要求来补充、弥补。 (2) 抗震鉴定的重点部位和一般部位。进行抗震鉴定时, 可区分重点部位与一般部位, 对影响整体抗震性能的关键部位做认真检查, 关键部位的确定则依据结构的震害特征, 不同的结构类型有不同的部位。 (3) 建筑场地条件和基础类型。一般只要不是地基存在缺陷或处于不利地段的场地, 可不进行抗震鉴定, 例如河南油田地理位置优越, 地质情况一般都比较好, 可以只对上部结构进行鉴定, 对结构构造方面也可适当降低。对于不利地质或场地, 上部结构的有关构造鉴定需要加强。 (4) 合理性检验。抗震鉴定时, 如旧房规则而且传力途径合理, 与新建工程需采用相同的尺度衡量。如果不规则、不合理, 则处理要求与设计应有所不同, 对有关部位应提高鉴定要求, 对传力途径不合理的结构, 要注意抗震薄弱的程度, 相应提高相关的鉴定要求。 (5) 材料要求。抗震鉴定时应首先明确结构构件实际达到的材料强度等级, 加以控制。这样做的目的一是为了判断结构实际具有的承载力;二是为了在一定程度上缩小鉴定时抗震验算及后期加固的范围。 (6) 加固的整体布置和宏观控制。抗震加固不同于工程事故的修复。需加固的一般正常使用都是安全的, 而抗震加固是要使结构达到规定的设防要求。抗震鉴定与抗震加固是前后连贯的, 加固应以鉴定结果为依据, 验算方法相同, 仅加固计算时参数按加固后的状态取值。针对房屋存在的缺陷, 弄清使结构达到规定设防要求的关键, 尽可能清除不利于抗震的因素, 考虑使用功能、施工方法、环境影响等, 将加固方法进行比较分析, 确定是以提高承载力为主还是以提高变形能力为主, 还是两者同时提高, 方可按加固的规定进行设计与施工。

3 常用的加固设计思路及具体加固措施

(1) 针对抗震鉴定结论, 根据建筑结构不同体系及不同特点, 在抗震加固时宜从以下几个方面来考虑具体的加固方法:对于原有结构体系存在明显不合理的情况, 条件许可时可采用增设构件的方法予以改善, 否则采取能同时提高承载力和变形能力的方法, 使整体抗震能力满足要求;对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况, 可以增设构件, 扩大原截面, 设置套箍等方法;对于结构的整体性连接不符合抗震要求的情况, 可以以提高变形能力为思路;对于局部构造不符合要求时, 可进行局部处理或改变传力途径, 使地震作用由增设的构件承担, 从而保护局部薄弱构件;对于次要的非结构构件不符合抗震要求的情况, 可仅对可能倒塌伤人的部位加以处理。 (2) 多层砖混结构, 在鉴定时容易出现很多明显或不太明显的不满足要求的现象, 如结构体系不是很明确, 传力路线不清晰;结构整体性差, 连接薄弱;横墙间距过大, 不满足规范要求, 承载力不足;房屋宽度不满足要求;窗间墙长度不够等。

根据以上思路, 对于多层砖混结构, 常用的加固措施可采用以下几种: (1) 减层降高 (砖混结构抗震的主要构件就是砖墙, 而砖墙本身存在抗剪差、变形小、延性差的缺点, 地震中易于破坏。随房屋层数增加及高度增大, 地震反应也随之加剧) ; (2) 设置夹板墙 (夹板墙可采取单面或双面加固, 有钢筋网水泥砂浆夹板墙与钢筋混凝土夹板墙之分。夹板墙与顶棚或楼板要连接, 楼层上、下钢筋应尽量拉通, 两侧与原墙和被加固墙体均要有可靠连接) ; (3) 砖砌门窗洞口 (当门窗洞口较多、较大时对建筑结构的抗震性能削弱过大, 封堵原有洞口可以提高其抗震能力) ; (4) 压力灌浆 (主要是针对砖墙已产生裂缝影响美观且影响到强度时, 可采用水玻璃砂浆等材料进行灌缝修补) ; (5) 壁柱及圈梁 (观浇混凝土附壁柱、圈梁以及内墙拉杆形成整体, 成为外包框架, 即使不设柱仅设圈梁, 也可大大提高其整体抗震性能) ; (6) 钢拉杆 (主要是对内墙需增设圈梁而无法设置时, 可用钢拉杆代替圈梁) 。

(3) 虽然在砖混结构加固设计及具体施工中有很多可操作的措施, 但是在实际过程中有很多问题需要妥善处理, 而这些问题往往在实际设计与施工过程中被人忽视, 如果不加以重视, 抗震加固的作用就会被削弱, 甚至可能出现更加不利于结构抗震的情况。如: (1) 圈梁与伸缩缝的处理 (后加圈梁在伸缩缝处应断开, 保证伸缩缝的作用, 同时在缝两侧分别闭合, 方能达到抗震目的) ; (2) 后加壁柱的钢筋搭接 (后加壁柱必须设基础, 伸出的主筋不应断在同一截面上, 搭接长度也应满足规范要求) ; (3) 避免破坏或损坏原有结构 (在加固施工中对原有墙体及各部分结构应避免或减少损伤, 特别穿楼板或砌体开孔, 应凿洞或打眼, 不得破坏原有钢筋, 且砌体开孔应尽量减少震动) ; (4) 新旧墙体接槎处理 (新旧墙体、混凝土接槎部位, 应先用清水清洗干净, 施工后加强养护, 以保证新老结构形成整体) 。还有一点值得注意的是砖强度最低应采用MUIO, 砂浆强度则是控制砌体强度的关键因素, 对于抗震验算是否通过起着举足轻重的作用, 可采用比原设计高一级的砂浆。