砌体结构抗震加固的思考.pdf

7 8 低温建筑技术 2 0 1 2年第 9期 总第 1 7 1 期 砌体结构抗震 加 固的思 考 杜延海 ， 任忠文 1 ． 辽宁省建设科学研究院 ． 沈阳1 1 0 0 0 5； 2． 中国建筑东北设计研究院有限公司 。 沈阳1 1 o o o 6} 【 摘要】 针对砌体结构加固中可能遇到的部分墙体无法加固的情况， 提出通过加固部分其它墙体来改变 墙体刚度分布进而改变各墙体承受的水平地震作用， 以此达到对未加固墙体的间接加固。通过对一个砌体结构 的试算， 证明了该方法的可行性并提出了其适用条件， 本文提出的加固思路对既有建筑的抗震加固具有一定的参 考价值。 【 关键词】 砌体结构； 抗震加固； 墙体刚度 【 中图分类号】 T U 3 6 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 { 2 0 1 2 } 0 9 0 0 7 8 0 2 目前国内有大量的砌体结构在抗震方面不能满足现行 规范对于结构抗震性能的要求 ， 因此， 对于砌体结构抗震加 固的工作已经在全国各个地区开展开来。目前对于砌体结 构的抗震加固最常用的是钢筋网砂浆加固和钢筋网混凝土 板墙加固， 这两种方法不改变原有结构的平面布置较为可 行。但是尽管如此在有些特殊情况下部分墙面无法进行施 工也给加固设计工作带来了困难。本文针对砌体结构的抗 震加固进行探讨， 提出改变墙体刚度来避免部分墙体加固 的方法， 希望本文的探讨能对砌体结构的维护与加固提供 有益的参考 。 1 改变墙体刚度 对于砌体结构的抗震加固一般是通过结构设计软件计 算后将不满足抗震承载力的墙体采用钢筋网砂浆或钢筋网 混凝土板墙的方法加 固。但由于使用情况 的限制， 砌体结 构的有些房间的墙面无法进行加固施工， 因此常规的针对 个别墙体的加固方法在此处就不适用了。可以考虑改变墙 体的刚度来间接实现对薄弱墙体的加固。由于楼板通常为 刚性的混凝土板， 因此在受横向水平地震作用时， 楼板在其 水平面内变形很小 ， 故可将其视作在其平面内为绝对刚性 的连续梁， 而横墙为其弹性支座。当不考虑扭转效应时 ， 各 墙体承受的地震水平作用可由下式表示 1 式中， 为第 i 层第_ 『 片墙体所承受的地震作用； 为 第 i 层墙体所承受的总地震作用； 为第 层第 片墙体的 侧移刚度。 根据式 1 个别墙体的侧移刚度增大会使其承受较大 的地震作用， 而相应的其它墙体承受 的地震作用将减小。 如果调整得当， 有可能将部分抗力不足的墙体的受力降低 到抗力以下， 也就实现了对该构件的间接加固。 2 算例 2 ． 1 工程概况 某三层商用砖混结构， 墙体为烧结粘土砖砌体， 中部大 厅内有混凝土柱， 楼板及屋盖为现浇钢筋混凝土梁板结构。 该结构处于7度区， 设计地震分组为第二组 ， 地震基本加速 度 0 ． 1 5 g ， 场地类别为 Ⅲ类 ， 丙类建筑。按 c类建筑鉴定。 经鉴定该结构混凝土等级为 2 2 5 ， 砂浆为 M 0 ． 4混合砂浆 ， 砖为 M U1 0烧结粘土砖。结构平面布局见图 1 。 经过计算结构底层墙体几乎全部不满足抗震承载力的 要求， 但由于使用要求结构大厅周边墙体不允许进行加固， 并且大厅周边墙体抗力效应比最低为 0 ． 6 3 ， 抗力明显不足。 针对此情况采用前文所述的方法处理， 只对大厅周边房间 的墙体进行加固， 并将地震作用向其它部位转移。 2 ． 2 加固效果 此结构的计算采用通用设计软件 P K P M 2 0 1 0 中的砌 体结构模块。对墙体的加固采用 4 0 ra m厚钢筋网砂浆面层 加固， 砂浆采用 M1 0水泥砂浆， 钢筋采用一级钢 3 0 0 。 p r o g r e s s i v e c o l l a p s e a n a l y s i s a n d d e s i g n g u i d e l i n e s f o r n e w f e d e r a l o ff i c e b u i l d i n g s a n d m a j o r m o d e r n i z a t i o n p r o j e c t [ s ] ．Wa s h i n g t o n，D．CUn i t ed S t a t e s Ge n e r a l S e r v i c e s Ad mi n i s t r a t i o n，2 0 03 ． [ 2 ] G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范 [ S ] ． [ 3 ] 李易， 陆新征， 叶列平， 陈适才． 基于P u s h d o w n分析R c框架抗 连续倒塌承载力研究[ J ] ． 沈阳建筑大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 1 ， 2 71 1 0一l 8 ． [ 4 ] A b mz z o J ， M a t t a A， P a n a fi e l l o G ． ， S t u d y o f m i t i g a t i o n s t r a t e g i e s for p r o g r e s s i v e c o l l a p s e o f a i n f 0 r c e d c o n c r e t e c o mme r c i a l b u i l d i n g [ J ] ．J o u rnal o f P e rf o r ma n c e o f C o n s t ruc te d F a c i l i t i e s ， 2 0 0 6 ， 2 0 4 3 8 4 3 9 0 ． [ 5] T s a i M H， L i n B H．D y n a m i c a mp l i c a t i o n f a c t o r f o r p rog r e s s i v e c o l l a p s e r e s i s t a n c e a n a l y s i s o f a n R C b u i l d i n g ．[ J ] ． S t r u c t ．D i gn T a l l S p e c ．Bu i l d，2 0 0 9， 1 8 5 3 95 5 7． [ 6 ] 马高 ， 李惠 ， 欧进萍． 基于构 件拆除 法的 R C框架结构 动力 反 应和抗倒塌能力分析[ j ] ． 震害防御技术， 2 0 1 0 ， 5 1 6 2 7 2 ． [ 收稿 日期 ] 2 0 1 20 53 1 [ 作者简介] 于述强 1 9 7 0一 ， 男 ， L “ 东海 阳人 ， 硕士 ， 从事 土 木工程的教学研究 工作 。 杜延海等 砌体结构抗震加 固的思 考 7 9 图1 结构首层平面图 一 层是地震作用较为明显的部位， 因此只选取该建筑一层 的部分墙体数据进行对比。 表 1 原结构参数 注 表 中墙体编号见图 2 。 图2 墙体编号示意图 由于钢筋网砂浆加固墙体时会影响各墙体的抗侧移刚 度， 各墙体间的地震剪力分配还会进一步发生变化。墙体 的侧 移刚度为 一 一 ， ，、 “ 一 h ／ b [ h ／ b 3 ] 以上为同时考虑弯曲、 剪切变形影响的墙体侧移刚度 公式， 由公式可知， 墙体抗侧移刚度与其厚度成正比， 建模 时采用提高墙体厚度的方法来反映其刚度的提高。 根据 J G J 1 1 62 0 0 9 建筑抗震加固技术规程 计算的钢 筋网砂浆加固砌体的强度及刚度的增强系数见表 2 。 对该建筑改变刚度后的结构重新建模并计算， 根据调 整后的墙体抗力计算抗力效应比， 结果见表 3 。 表 2 墙体加 固后强 度、 刚度增 强系数汇 总 墙体编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 计算结果显示， 墙体②、 ⑤、 ⑥并未加固但 由于其他墙 体又分担一部分水平地震作用， 因此， 墙体②、 ⑤、 ⑥地震剪 力得到了减小， 从而满足了抗力的要求。其它墙体由于刚 度的增加 ， 自身承受的地震剪力也有所增加， 但仍在抗震能 力加固增强的范围内。另外 ， 表3中各墙体地震剪力提高较 多， 这与采用增加墙体厚度模拟刚度提高有关， 因厚度提高 会带来质量的增加进而会增大地震剪力。所以， 表3中地震 剪力一栏比实际值大， 不过抗力效应 比偏于保守但有参考 价值。 3 结语 1 砌体结构进行加固时， 由于使用条件的限制部分 墙体无法实施加固。此时可以通过对其它墙体的加固改变 墙体的刚度分布， 从而降低未加固墙体的地震剪力达到加 固效果 。 2 此方法应尽可能选择抗力较富裕的墙体进行加 固， 这可以避免剪力承担过多而导致该墙体 自身抗力不足。 3 通过对算例的试算， 可以发现通过钢筋网砂浆加 固来改变墙体刚度的方法对墙体砌筑砂浆强度较低且墙厚 较小的结构效果较好。由于墙体原本刚度和强度较低， 因 此加固对墙体刚度和强度影响比较明显。 4 本文提出的方法旨在说明通过改变砌体结构墙 体的刚度分布来改善部分墙体的受力， 因此改变墙体刚度 的方法并不局限于文 中的方法。如果砌筑砂浆可以达到 M 2 ． 0或更高亦或者墙厚较大， 则建议不要采用钢筋网砂浆 的方法， 可以考虑增设抗震墙或钢筋混凝土板墙加固。 参考文献 [ 1 ] 郑山锁， 薛建阳， 王斌． 砌体结构抗震 [ M] ． 北京 中国建材工 业出版 社 ， 2 0 0 8 ． [ 2 ] G B 5 0 0 2 3 2 0 0 9 ， 建筑抗震鉴定标准[ s ] ． [ 3 ] J G J 1 1 6 2 0 0 9 ， 建筑抗震加固技术规程 [ S ] ． [ 收稿 日 期] 2 0 1 2 一 o 4 5 [ 作者简 介] 杜延海 1 9 8 1一 ， 男 ， 山东德州人 ， 工程师 ， 从 事 结构检测与加固工作 。