砌体结构加固若干设计问题探讨.doc

砌体结构加固若干设计问题探讨
    目前国内尚有大量20 世纪90 年代前建造的多层砖混房屋，由于使用年代较久，原先设计的房屋经检测鉴定相当一部分房屋抗震性能均不满足现有规范要求，需进行抗震加固改造，本工程结合近几年本人设计的一大批砌体结构抗震加固设计中遇到的问题，进行了汇总，希望能给同行一些有意义的参考。
1 共性问题
    1) 结构体系及布置。老旧房屋通常平立面布置比较规则，结构长宽比、高宽比等均满足要求。圈梁和构造柱是保证砌体结构整体性最重要的构造措施，而老旧砌体圈梁构造柱布置通常不能满足现行规范要求，包括楼层和楼梯间的布置等等。砌体的楼层数与其抗震设防类别、楼盖情况、横墙间距等相互关联，当楼层超过规范允许的层数时，会带来比较严重的体系布置问题。多数结构楼板均采用预制板，常有支承长度不满足或拉结做法不满足现有规范要求，且横墙间距过大，楼梯间的布置时常会位于房屋尽端，这些都是比较大的构造问题。2) 材料缺陷。经检测，多数房屋砖及砂浆强度均低于原有设计图纸要求，或者低于现有规范要求，材料强度性能下降，特别是地面以下的砖墙，由于防水及保温层破坏，往往导致地面以下砌体砂浆强度明显低于地面以上的墙体。3) 规范标准提高。现行规范抗震设防类别标准有所改变，现行规范活荷载比原设计图纸有所放大，特别是楼梯间及过道有疏散要求时，以及地震力的放大，是造成砌体结构抗震承载力计算不满足现行规范的直接原因。
2 解决方案
    对于楼层数超规范时，规程( JGJ 116-2009) 中给出了两种不同的解决方案: 1) 改变结构体系或减少楼层数; 2) 改变抗震设防类别，使其降低一级。“当高度超限而楼层数不超时，应采取高于一般房屋的承载力并且加强墙体约束的有效措施; 当丙类设防且横墙较少的房屋超出规定限制1 层和3 m 以内时，应当提高墙体承载力且新增构造柱、圈梁等应达到现行国家标准GB 50011-2001 建筑抗震设计规范对横墙较少房屋不减少层数和高度的相关要求”［1］。当楼层的圈梁及构造柱布置不能满足规范要求时，应当首先采取措施确保其构造满足规范要求，可以采用增加圈梁或构造柱的方式，或者采用板墙时增加水平或者竖向配筋加强带，确保结构整体性。当预制板支承长度或搭接方式不满足规范要求时，可以采取增加板墙支承或者增加角钢支承等节点，确保楼板的可靠支承和整体性。当楼层的承载力不足时，现在通常采用的是增加板墙或者面层的加固办法，当部分老旧房居室内不具备加固条件，只能在外墙和楼梯间进行加固时，可以仅考虑新增的剪力墙承担所有的地震力，这是个比较好的思路，根据计算，增加一定数量的剪力墙后，结构的剪力墙可承担所有的地震力，当条件允许时，为保证纵向剪力墙平面外的稳定及楼层剪力的可靠传递，防止剪力滞后效应过于明显，可以在户外增加小段剪力墙，增加阳台，这种做法已经在工程改造中应用，效果不错。当楼层的整体性较好，但楼层抗剪承载力不足，而且基础埋深较深时，可以对结构采用隔震加固方案，其原理是通过柔性隔震支座，延长结构的复合周期，达到减小地震力作用的办法，这种方案在信息科技大学南北楼公寓中成功应用，效果不错。
3 计算及分析
    1) 使用程序及模型信息。计算分析常采用PKPM 加固鉴定模块，当楼层分布比较不规则时，可以采用SAP2000 建模分析计算，当采用隔震加固方案时，需要SAP2000，ARQUS 等等通用有限元软件计算罕遇地震作用下的位移。2) 隔震结构简化计算方法。对于楼层比较规则的砌体结构，当采用隔震加固方案时，可以根据附录L 进行简化计算，其计算过程较为简单，通常手算就可以解决计算问题。
4 优化加固措施探讨
    1) 隔墙加固成可以抗震的墙体。对于学生宿舍楼之类的砌体房屋，横墙布置比较规则，隔墙分布比较均匀，隔墙采用120 砖砌筑，可以采用双面抹砂浆的办法进行加固，并加强纵横墙连接节点( 增加包夹混凝土构造柱等) ，由于隔墙加固，使得原先的抗震横墙地震力减小一半，因而对原有结构的影响较小，经济性较高。图1 为加固的部分图纸。