震后房屋的鉴定和加固措施探讨

2013-04-11聂亚丽

黄河水利职业技术学院学报 2013年4期

李庆，聂亚丽

（开封市建筑工程质量监督站，河南开封 475000）

0 引言

我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇地区，是世界上地震发生最为严重的国家之一。地震会造成一定的人员伤亡和经济损失。如何最大限度地减轻地震带来的人员伤亡和经济损失，已成为我国各城市减震防灾工作的重大任务。由于地震造成生命财产损失的重要途径是建筑物的破坏和倒塌，因此，对震后房屋鉴定和加固的应用研究具有重要的经济社会意义。

1 房屋受震破坏的原因分析

1.1 设计问题

建筑物的破坏度因建筑平立面布置、结构形式的不同和抗震措施的多少而有较大的差别。房屋平面形状复杂、立面设计不规则、质量刚度分布不均匀，则地震时较容易引起扭转或变形，从而加重房屋的震害。同时，房屋的高度及高宽比超过规范要求时，也易产生平面弯曲破坏。另外，构件之间的节点构造不够牢固，导致其抗拉、抗压、抗剪切强度不足或房屋整体性较差时，也会使结构丧失承载力而倒塌。这方面存在的主要问题如下：

（1）在“综合楼”砖房中，底层往往采用“混杂”结构体系。如，为了满足底层大空间的需要，仅在底层局部采用钢筋混凝土内框架结构，更有甚者，仅仅将构造柱和圈梁局部加大，视为框架结构。

（2）多层砖房抗震设计中，未作抗震承载力计算的占多数，有的缺乏实际工程经验，相近的多层砖房采用的砌体强度等级相距甚远。

（3）在住宅砖房设计中，为追求大客厅，布置大开间和大门洞。有的大门洞间墙宽仅有240 mm，并将阳台做成大悬挑（悬挑长度大于2 m），以延扩客厅面积。当部分“局部尺寸”不满足要求时，不采取加强措施，有的采用增大截面及配筋的构造柱替代砖墙肢。在住宅砖房中，根据“造型”要求，布置成复杂平面，或纵、横墙沿平面布置，多数不能对齐，或墙体沿竖向布置，上下不连续等等。

（4）在城市住宅砖房建设中，房屋超高或超层时有发生，尤其是底层为“家带店”的砖房，高度往往超过限值1 m 以上。

（5）在多层砖房抗震设计中，所采取的抗震措施区别较大。构造柱和圈梁多数设计富余较大，部分设置不足（含大洞口两侧未设构造柱）。

（6）在进行框架结构内力分析计算时，通常取构件的中心线来计算，计算得到的梁在节点处的弯矩是节点中心处的负弯矩，而不是梁与柱交接处的弯矩，可工程中常常按此值进行配筋。梁负弯矩在交接处较在中心处要小，特别是在框架柱截面尺寸较大、柱距较小时，两者的差距是很明显的。如按节点中心处负弯矩进行配筋，无疑提高了框架梁的实际受弯承载力，很难形成“强柱弱梁”的梁铰机制。

1.2 地基问题

（1）强度及稳定性问题。地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载，地基发生局部或整体剪切破坏。（2）压缩及不均匀沉降问题。在上部结构的自重及外荷载作用下，地基若产生过大的变形，将影响到结构物的正常使用。不均匀的沉降可能造成结构的开裂，且当沉降量较大时，不均匀沉降往往也较大，伴随结构的破坏则更大。（3）地基的渗漏量或水力比降超过允许值时，会发生水量流失或因潜蚀及管涌而导致失事，最后导致房屋受到严重破坏。（4）当建筑物地基内含饱和沙层、粉土层时，在强烈的地面运动影响下，土中孔隙水压力急剧升高，致使地基土发生液化，地基承载力下降，甚至完全丧失，从而导致上部结构的破坏。

1.3 结构体型布置问题

有些框架结构，结构平面布置复杂，致使质心与刚心不重合。在地震作用下，该结构易产生扭转反应，从而加剧地震的破坏作用。有些建筑物，在结构竖向体型布置过程中，为满足使用要求，在底部几层开设商场，上部作住宅或办公用房等。底部几层砖填充墙数量比较少、间距较大，且层高较高；上部砖填充墙数量大、分布比较广。这样，在地震作用下，上部砖填充墙与框架共同参与工作，使砖填充墙先开裂，且开裂后的刚度迅速下降，但由于砖填充墙使用量大、分布部位广，结构进入塑性阶段后仍具有较大的耗能能力。同时，框架柱截面沿竖向没有变化或变化很小。底部层间屈服强度系数明显小于上部，成为结构的薄弱层。在中强地震作用下，造成较为突出的底部弹塑性变形集中现象。另外，由于砖填充墙提供较大的侧移刚度，使得上部与底部层间刚度比较大，不能满足规范要求。在地震作用下，底部较上部受破坏严重，更有甚者，底部完全倒塌而上部结构基本完好。

1.4 施工质量问题

1.4.1 砌体结构

砖房是我国城镇民用建筑的主体。在历次地震中，砖房的震害又是严重的。这主要是因为，砖砌体是一种脆性结构，其抗拉和抗剪能力均低，在强烈地震作用下，砖结构易发生脆性的剪切破坏。砌体的抗剪能力既取决于沙浆的强度，又取决于砖的组砌方式。如黏土砖抗压强度低，当沙浆的配合比不准确时，砌体的抗剪强度低。在施工中，若将纵横墙分开砌筑，或构造柱与砌体之间没有很好的连接，当发生强烈地震时，由于横墙的顶推作用，纵墙容易脱开闪出，从而导致房屋的破坏和倒塌。在强震中，还有些房屋由于构件的连接不牢、支承长度不够或支承失效等，造成屋盖塌落。

1.4.2 框架结构

（1）填充墙与梁、柱的拉结质量不良。由于在框架柱预埋的拉结钢筋的脱模作业十分困难，有些施工单位便不进行预埋。这样，即使后期采取钻孔补设的措施，其拉结质量与正常施工质量相比，也远远不足。

（2）混凝土浇筑质量不高。框架梁与柱节点受力状态较复杂，既要承受梁端的弯矩、剪力，又要承受柱节点的弯矩、剪力、轴力。由于地震作用方向的不确定性，在其荷载的反复作用下，节点梁与柱端点会出现与静力计算时符号相反的弯矩，在横梁端部塑性铰区，产生剪切破坏。而柱端在梁高位置的核心区，混凝土处于剪压复合应力状态，就会使核心区出现交叉形式的裂缝，柱端混凝土被压碎、剥落，钢筋屈服外鼓，使梁端锚固钢筋脱落、柱点丧失支撑作用，从而导致整体失效。同时，由于梁柱交叉，在梁高核心区钢筋纵横交错，使箍筋绑扎十分困难，混凝土浇筑质量也难以得到有效的保证。

2 震后房屋鉴定

房屋遭受地震作用产生损伤，结构抗力指标突然下降，但是结构还有一定的残余承载力。震后房屋鉴定工作主要是对地震损伤后房屋结构的安全再使用和抗震能力进行评定［1］。

2.1 鉴定方法

震后房屋可靠性鉴定的基本方法主要有经验鉴定法、实用鉴定法和可靠概率鉴定法3 种。

2.1.1 经验鉴定法

经验鉴定法是主要以原设计规范或规程为依据，按照个人目视观测及规范定值计算结果来评定结构与实际差异的一种经验评定法。它的特点是，荷载计算以实际调查为准，材料强度取值一般按经验评定，图纸规定的材质数据仅作参考。对原设计中采用的规范依据、理论公式、计算图形，主要看是否与实际结构工作状态相符。否则，应按实际状况进行修改。经验法一般不使用检测设备和仪器，主要凭个人经验。因此，受个人主观因素的影响较大。

2.1.2 实用鉴定法

实用鉴定法是在经验鉴定法的基础上发展起来的。它克服了经验鉴定法的缺点，特别重视检测手段和测试技术。在结果评定中，实用鉴定法以原来设计规范的控制条件为标准，提出鉴定结论。

2.1.3 可靠概率鉴定法

可靠概率鉴定法是运用概率论和数理统计原理，采用非定值统计规律对建筑物的可靠度进行鉴定的一种方法。该方法分析已有建筑物的可靠度，找出建筑在正常使用条件下和预计使用期内发生破坏或失效的概率，确定其使用寿命。

2.2 房屋鉴定结论

目前，震后房屋鉴定所采用的鉴定方法大致处于经验鉴定法和实用鉴定法之间。通过对震后房屋震害的分析，房屋地震受破坏的程度可划分为［2］：（1）严重破坏。整体或局部倒塌，需拆除重建。（2）中等破坏。多数（50%以上）承重构件轻微裂缝，部分（30%以上）承重构件产生明显裂缝，个别非承重构件受到严重破坏，需合理修复，采取安全措施后，可适当使用。（3）轻微破坏。个别承重构件产生轻微裂缝，个别非承重构件破坏明显，稍加修复，即可继续使用。（4）承重构件完好，个别承重构件（5%以下）受到轻微破坏，附属构件有不同程度的破坏，一般不需要修复即可继续使用，或稍微修复即可继续使用。

根据以上的等级划分，可对地震后房屋鉴定结论定级为：A 级标准房屋，应拆除重建；B 级标准房屋，合理维修后可使用；C 级标准房屋，边使用边维修；D 级标准房屋，可使用。由鉴定结论可将震后房屋划分为四类：一类房屋（拆除重建）；二类房屋（需修复）；三类房屋（需部分修复）；四类房屋（不需修复）。

3 房屋加固

根据以上对地震后房屋的鉴定和对房屋受震破坏原因的分析，对于一类房屋，我们只有拆除重建，而对于二类和三类房屋，则应采取相应的加固修复措施。

3.1 基础加固

对震后破坏的基础加固，必将对原来基础周边的土产生挠动，且新增加基础将会对原基础的受力状态产生一定的影响。因此，震后基础加固相当复杂且困难，应根据基础类型，采用不同的加固方法。对于独立基础和条形基础，可采用增大原有基础的截面来增加其承载力。对于桩基础，可采用在原来桩基础周边增加桩基础的方法。转换构件将上部荷载分传至各个桩基础，使新旧桩基础共同分担上部传下来的荷载，从而起到对原有桩基础的加固作用。在基础加固过程中，应尽量减少对原来基础的破坏，对新基础要采用换土、压实等方法减少其沉降量，从而减少其对主体结构的影响。

3.2 房屋承重构件破坏的加固

3.2.1 框架结构

对于框架结构，震后破坏的加固部位主要是柱子和梁。柱子的加固方法有：（1）在原钢筋混凝土柱外围包裹钢筋混凝土，使之成为一个整体，实现增加截面的目的。（2）在原钢筋混凝土柱外四边采用钢结构加固，使钢结构与原钢筋混凝土柱共同分担上部荷载。梁的加固一般也有两种：（1）在原梁下部及侧面增加混凝土和钢筋实现增大其截面。（2）采用钢结构对梁进行加固，增加其抗弯抗剪能力。

3.2.2 砌体结构

（1）后加圈梁、拉杆加固技术。当圈梁设置不符合鉴定要求时，应增设圈梁。外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土，内墙圈梁可采用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替［4］。后加型钢圈梁是沿外墙作型钢圈梁，沿内墙作钢拉杆，施工简便，且为干作业，不受季节的影响，但是刚度小，不易与墙体贴紧，且耗钢量大，造价高。后加钢拉杆能够将纵横墙进行拉结，防止纵墙外闪倒塌，还可以保证外加钢筋混凝土构造柱与砖墙协同工作，提高墙体的整体性。

（2）外加钢筋混凝土构造柱加固技术。这种技术是在砌体墙某些部位的外侧或内侧设置钢筋混凝土构造柱，与墙体组合，共同承担外力作用，以提高砌体结构的抗剪强度和变形能力。

（3）钢筋网沙浆面层加固技术。通过外加钢筋网片和高等级水泥沙浆面层，可大幅度提高原有墙体的抗侧力刚度和受剪承载力，从而使房屋在地震时或其他外力作用下不致倒塌破坏。国内外试验表明，采用钢筋网沙浆面层加固M10 混合沙浆砌筑的砖墙，墙体抗剪能力比原砖墙提高2 倍以上［3］。

（4）包钢加固技术。在地震作用下，砌体结构被破坏主要是因为抗拉不足。这时可以在砖柱四周或者砖墙两侧包以型钢或钢板，然后横向用缀板将钢构件连接成整体进行加固。将钢板包在墙体上，可以代替钢筋混凝土圈梁的作用。沿房屋竖向包以型钢或角钢，可以代替钢筋混凝土构造柱的作用。

3.3 房屋墙体裂缝加固

墙体开裂也是影响房屋安全的主要因素之一。震后房屋墙体裂缝形式主要包括斜裂缝、交叉裂缝、水平裂缝和竖向裂缝。经对墙体裂缝进行分析，可采用如下加固措施：

（1）对于墙体粉刷层出现裂缝，而墙体未出现裂缝的，清除原粉刷破损部分，并将墙体清理干净，洒水润湿后，用水泥沙浆抹灰嵌缝，再粉刷破损面层，最后进行合理养护即可。

（2）对于宽度小于0.5 mm、长度小于1／3 墙长的承重墙裂缝，或长度小于1／2 墙长的非承重墙裂缝，清除原粉刷破损部分，并将裂缝清理干净后，采用压力灌浆法修补裂缝，用水泥沙浆抹面并养护。

对于宽度小于0.5 mm、长度大于1／3、小于2／3墙长的承重墙裂缝，或长度大于1／2 墙长的非承重墙裂缝，清除原粉刷破损部分，将裂缝墙体清理干净，采用压力灌浆法修补裂缝后，在裂缝两侧至少500 mm 范围内用钢筋网水泥沙浆单面加固。加固时，钢筋网水泥沙浆面层的厚度不小于35 mm，面层的沙浆强度等级采用M 10，钢筋外保护层厚度不小于15 mm，钢筋网与墙面的空隙不小于5 mm。钢筋网采用Φ6 方格钢筋网时，方格尺寸为200 mm×200 mm；采用Φ8 的L 形锚筋时，L 形锚筋的间距不小于500 mm，并交错布置。钢筋网的四周应与楼板或梁、柱、墙体可靠连接，可采用锚筋、拉接筋等连接形式。当钢筋网遇有门窗洞口时，应将钢筋弯入洞口侧边锚固。

（3）对于宽度大于0.5 mm 或长度大于2／3 墙长的承重墙裂缝，将裂缝清理干净，采用压力灌浆法修补裂缝后，在裂缝两侧至少500 mm 范围内用钢筋网水泥沙浆对墙体进行双面加固。其具体加固要求与单面加固相似，不同的是，双面钢筋网采用Φ8 的S 形穿墙拉接筋连接，拉接筋的间距为500 mm。

（4）对于柱间或门窗间墙出现较大裂缝（长度大于1／2 墙宽）的，将裂缝清理干净，采用压力灌浆法修补裂缝后，铲除原柱间或门窗间墙的四面粉刷，采用Φ8 钢筋骨架外包加固，Φ8 钢筋双向间距为200 mm，加固要求、施工顺序同双面钢筋网水泥沙浆。当窗间墙宽度小于1000 mm 时，可不设拉接筋。