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摘要：砌体结构在房屋建筑工程，诸如居住、办公、学校建筑中得到了广泛的应用，然而房屋砌体结构的抗震性能较差。随着建筑工程技术的进步，在房屋建筑工程中，日益重视对砌体结构的加固。本文浅析了砌体结构的特点以及房屋砌体结构的震害特点，并对砌体结构墙体砌筑进行了分析，在此基础上，分析了房屋砌体结构的加固原则，最后探讨了砌体结构的加固施工技术，并结合相关工程案例进行说明。
关键词：房建工程；砌体结构；加固工程；施工技术
前言：
在通常情况下，砌体结构多是指墙体结构，主要由混凝土砌块和黏土砖等构成。砌体作为一种脆性材料，具有较低的抗剪强度和抗拉强度，因而其抗震性较差。地震极易对砌体结构造成巨大的破坏。在低烈度地区，砌体结构在房屋建筑工程中得到了广泛的应用。为保障人民的生命财产安全，有必要对砌体结构房屋进行有效的抗震加固。
一、砌体结构概述
1、砌体结构概念
砌体结构是房屋建筑工程中应用较为广泛的结构形式，主要由混凝土砌块和砖石材料构成。砌体结构普遍应用于房屋建筑的墙、柱和基础之中。砌体具有较强的抗压强度，但是抗拉强度较低。因此，在砌体结构构件中，主要承受来自于轴心或者小偏心的压力。常见的砌体结构，按照其不同的砌体材料，可分为三大类，分别是砖结构、石结构和其他材料的砌块结构。另外，根据是否配备钢筋这一条件，可以将砌体结构分为以下两类，即无筋砌体结构和配筋砌体结构。
2、砌体结构的特点
砌体结构具有以下优点：（1）取材方便。砌体结构取材方便，在通常情况下，都可以实现就地取材。在房屋砌体结构中，常用的黏土砖，其主要材料就是常见的粘土。另外，砌体结构中常用的石材通常取自于天然石料。还有常见的工业废料，诸如矿渣等，也可以作为砌块的材料。因此，砌体结构取材方便，且材料大多具有低廉的价格。（2）具有较强的耐火性和耐久性。砌体结构的材料大多是黏土烧制而成的砖和天然石和矿渣等制成的砌块，这些砌块的耐火性能和耐久性能良好，因此，砌体结构具有较强的耐火性和耐久性。同时，砌块具有稳定的化学性能和大气性能，因此，砌体结构的保温性能和隔热性能也较为良好。在房屋建筑工程中，由于砌体结构具有良好的保温隔热性能，因此，砌体结构既是良好的承重结构，又是良好的围护结构。（3）砌体结构节省材料。在房屋建筑工程砌体结构的砌筑过程中，对施工技术设备，诸如模板等的应用较少。另外，砌体结构对建筑材料，诸如水泥、钢筋、木材等的应用较少，可以节省较多的建筑材料。在冬季较为寒冷的地区，对砌体结构的砌筑，不需要采取保温措施，可以采取冻结的砌筑方法。
砌体结构具有以下缺点：（1）砌体结构具有较大的自重。砌体结构通常具有较低的强度，因而砌体构件通常具有较大的截面尺寸。砌体结构相较于钢筋混凝土结构，需要更多的材料用量，导致砌体结构的体积和自重较大。砌体结构较大的自重容易导致地基出现不均匀沉降，由此引发墙体开裂的现象。（2）砌体结构具有繁重的砌筑工作。砌体结构的砌筑大多采用手工砌筑的方式，对于劳动力的耗费量巨大。（3）砌体结构的施工质量存在较大的变异性，这是由于砌体结构的砌筑施工大多采用手工操作的方式，繁重的施工任务极易导致施工质量的变异。另外，砌体结构的受力性能会受到施工质量造成的巨大影响，因此，砌体结构施工质量的变异性会降低砌体构件的受力性能。（4）砌体结构的抗震性较差。砌体结构具有较低的抗拉强度和抗剪强度，砂浆和砌块之间的粘结力较弱。因此，砌体结构的抗震性能较差，这对砌体结构的广泛使用造成了巨大的限制。另外，在砌体结构中，各种砌体材料，诸如砖、石等也不能充分有效地发挥其抗压强度。（5）砌体结构易出现耐久性损伤。砌体结构大多采用多孔材料，诸如砂浆和黏土砖、混凝土砌块作为砌筑材料。多孔材料具有显著的劣势，就是极易受潮。多孔材料在长期使用过程中，极易造成砌体结构出现各种耐久性损伤，诸如冻融、腐蚀等。
3、房屋砌体结构震害特点
对房屋砌体结构的抗震加固设计，有必要研究在地震作用下，砌体结构的破坏特征，寻找砌体结构存在的薄弱环节，以增强加固改造的针对性和效果。房屋砌体结构的破坏特征，大致有以下两个方面：（1）砌体结构墙体的抗剪强度较差。在地震作用下，砌体结构的砌筑墙体容易发生整体水平移动，各砌筑构件之间的相对位移也较大。砌体结构墙体具有较低的抗剪强度，导致局部部位，诸如檐口和山墙处，极易产生斜裂缝和水平裂缝。墙体同时会发生错位和滑移，造成房屋建筑的严重破坏。（2）砌体结构的竖向支撑构件，诸如独立砖柱、墙体、扶壁柱等构件，缺乏较大的强度。在地震作用下，集中的应力会导致局部，诸如门窗洞口的角端等产生斜裂缝；由于马牙砌筑交界面的连接性能较差，会导致纵墙交接处产生纵向裂缝；集中的应力也会导致支撑墙产生竖向的裂缝或者是八字形的裂缝。另外，局部支撑缺乏较大的强度，导致斜裂缝在墙体沿屋盖和楼盖支撑处出现，进一步降低了墙体的抗剪能力。
4、砖混结构墙体砌筑分析
砖混结构，是应用较为普遍的砌体结构。在砖混结构的砌筑施工中，常会出现违反施工规范的操作，导致施工质量出现各种问题。如果无法有效控制砌体接茬和搭接的施工处理质量，就会造成墙体出现裂缝的现象。砖混结构的施工质量受环境因素的影响较大，进而影响砌体质量，造成砌筑砂浆存在的问题，无法实现优化砖混结构的安全性和功能性。在砖混结构的施工过程中，要对砌筑施工策略进行分析，注意各种留槎情况，诸如留直槎和随意留槎等。在此过程中，要注意做好接槎的表面清理好浇水湿润，避免接槎处砂浆出现不饱满的情况。接槎处砂浆的不饱满会导致灰缝的不均匀，影响灰缝的顺直，从而对接茬处的砌体质量造成不良影响。因此，要做好提高砖混结构的整体性，确保砌筑砂浆质量合格，分析墙体抗剪强度和抗压强度，确保工程的安全。相关管理人员要做好砖混结构施工的准备工作，分析技术交底。确保施工人员严格按照施工规范进行砌筑施工，优化总体应用方案，确保砌筑施工进度和施工质量，合理安排施工工序。质检人员要加强对砖混结构安全性的控制，对砌筑施工进行约束，确保健全的砌筑施工体系，增强内部环节的协调性。要对砌筑施工的工作量进行分析，增强砌筑施工的有效性。
二、房屋砌体结构的加固原则
1、选用合理的加固抗震方案
对于非刚性房屋砌体结构，要选用合理的加固抗震方案。要深入考察分析房屋建筑所在地的地形状况，依据实际情况，对墙垛加固和固柱加固进行选择，增强牢靠。在必要情况下，还可以通过增设支架来实现对非刚性房屋结构体系牢固度的增加，实现对该结构抗变形能力的增强。
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2、避免质量不均匀和刚度突变
在对砌体结构进行加固施工中，对房屋砌体结构进行加固施工作业可能会引发刚度突变，导致施工质量问题。因此，相关施工人员要制定科学合理的改进方案，避免出现质量不均匀和刚度突变的情况。要加强对房屋砌体结构加固施工的控制，降低发生刚度突变的概率。相关的施工守则和设计要求规定，房屋建筑楼层承受的加固抗震综合承载力要高于下个楼层整体抗震力的20%。自称重和非称重砌体结构在加固施工之后，其抗震力应不大于同层承重墙的抗震力。
3、构件和结构的抗震强度要满足要求
相关试验结论表明：对大多数砖砌体结构而言，其抗弯强度和抗剪强度通常是其抗压强度的10%。当砖砌体结构，在水平方向的地震作用下，其抗弯强度和抗剪强度无法有效满足结构抗震要求。为增强砖砌体结构的抗震性，要确保构件和结构的抗震强度满足要求，通过对墙体构件进行加固施工，增强砌体结构的抗震性能。
4、确保抗震整体性
抗震整体性，指的是砌体结构内部对地震作用荷载的合理传递能力和整体结构共同承受能力。确保砌体结构的抗震整体性，能在地震作用下，最大限度地保护砌体结构的完整，并合理传递与分散地震荷载，实现对地震破坏的有效降低。
三、砌体结构加固施工技术
1、建筑中砖砌体施工技术
（1）特定粘合混合物混制。该技术主要是采用特定的机器设备，按照一定的比例，进行粘合复合物的混制，形成具有粘合度的砖砌体磁疗，实现对砖砌体契合性的增强。在采用该技术的过程中，要注意对水泥砂浆进行合理的配置，避免对脱水硬化的石膏的使用，减少对质量的影响。要提前对砌筑所用的砂浆进行配合比的试验，确保砂浆的配合比符合施工要求。砂浆材料出现变动时，要对之进行新的适配试验。在搅拌砂浆的过程中，要对投料顺序进行合理安排。另外，要注意砂浆的存放时间，使之保持在3小时以下。对混合砂浆的存放，不宜超过4小时。（2）施工准备。砖砌体施工之前的准备工作，主要是现场检验各种施工工具、施工器械以及材料。要深入施工现场，进行细致的勘察工作，结合施工图纸，制定科学合理的施工计划。要做好测量和勘探地基的工作，对于地基的挖掘，要注意施工的安全和夯实地基的工作，为砖砌体施工奠定良好的基础。要确保施工准备工作的到位，以增强对砌体施工质量的有效控制。地基基面的平整度对于砖砌体的垂直度具有至关重要的影响，极易导致砖砌体的倾斜，砖砌体的受力重心不稳会对房屋建筑造成巨大的安全隐患和质量隐患。
2、增设抗震横墙加固技术
当原有墙体无法有效满足抗震要求时，可以采用增设抗震横墙加固技术。通过计算抗震横墙面积率，确定抗震横墙数量。为增强抗震横墙对地震荷载的有效分担，应确保抗震砖横墙的厚度，使之保持在240mm以上。抗震横墙下，作为基础，在墙顶通过细石混凝土实现与大梁的顶紧，并实现与原纵墙之间的妥善拉结。增设抗震墙，能有效提高砌体结构的抗震能力。
3、砂浆面层加固技术
砂浆面层加固技术主要包括两种，一种是水泥砂浆面层加固技术，一种是钢筋网水泥砂浆面层加固技术。该技术，是复合截面加固法的一种。当砌体结构砖墙缺乏足够的抗震承载力时，可采用砂浆面层加固技术。该技术通常称为夹板墙加固法。采用水泥砂浆面层和钢筋砂浆面层对墙体进行加固时，要符合以下要求：
（1）适宜采用强度等级为M10的面层砂浆。
（2）水泥砂浆宜将面层厚度保持在20mm左右，钢筋网砂浆面层的厚度要保持在35mm，钢筋外保护层的厚度要在10mm以上；钢筋网片与墙面的孔隙要在5mm以上。
（3）钢筋网四周应当连接楼板或大梁以及墙体等。通常采用锚筋、拉结筋等作为连接方法。
（4）当钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞口时，宜将钢筋弯入窗洞侧边锚固以实现单面加固；将两侧横向钢筋在洞口闭合，实现双面加固。
4、混凝土板墙加固技术
砌体结构房屋的混凝土板墙加固技术类似于钢筋网水泥面层加固技术。混凝土板墙加固技术具有较为简单的施工工艺和较强的适应性，采用该技术对砌体结构进行加固后，可以有效提高砌体结构的承载力，并加强对墙体裂缝的有效控制。混凝土板墙加固技术在实践应用中，形成了成熟的设计和丰富的施工经验，在对砌体结构柱、待壁墙的加固中得到了广泛的应用。混凝土板墙加固技术也具有相应的缺点。例如，在现场施工中，具有较长时间的湿作业施工，容易影响其他工序。
5、增设扶壁柱加固技术
扶壁加固技术，也是加大截面加固法的一种。该技术的优点类似于钢筋混凝土外加层加固法，但不能实现对承载力的大幅度提高，无法有效满足抗震要求。因此，增设扶壁柱加固技术多适用于非地震地区。增设扶壁柱加固技术实现了对砌体结构的间接加固。通常有两种增设扶壁柱加固技术。（1）无黏结外包型钢加固方法。无黏结外包型钢加固方法较为传统，具有施工简便的优点，且具有较少的现场作业量和湿作业，具有较为可靠的受力特点。对于截面承载力要求大幅提高，而原构件截面尺寸不许增大的砌体柱加固，该技术得到了广泛的应用。但是该技术需要较高的加固费用和与钢结构类似的防护措施。（2）预应力撑杆加固法。该法能实现对砌体柱承载力的大幅度提高，其具有可靠的加固效果，在高应力、高应变状态的砌体结构加固中，得到了广泛的应用。但是，在600℃以上的温度环境中，不能运用预应力撑杆加固法。
6、联结与拉结技术
在砌体结构抗震加固中，联结与拉接技术是重要的措施。主要通过连与锚，实现联结和拉结。通过连与锚，能将原有构件与后加构件连接成为一个整体，实现对构配件，诸如山墙、非承重构件等抗震强度的提高。采用联结与拉结技术，主要用到以下工具，诸如钢筋、销键、锚杆等。在实际加固施工中，要根据具体条件，采用合适的工具。
四、工程实例
1、工程概况
某小学属于抗震工程，主要包括教学楼、食堂、宿舍和办公楼四个单体建筑工程，总加固建筑面积是7721.9㎡。其中，教学楼采用砖混结构形式，没有地下室，地上有三层，建筑高度在11.80—12.40m，建筑层高391cm，内墙厚度为241mm，外墙厚度为361mm。采用装配式楼面。横墙最大开间为9.8m。
2、工程现状及采用加固方法
（1）缺乏合理的结构体系
该小学教学楼采用单跨悬挑结构，横墙较少具有较大的横墙间距，在纵墙上有较多的门窗开洞，建筑抗震性较差，且具有较大的不均匀沉降和结构变形，在建筑两端和拐角处设置楼梯间，缺乏均匀的平面刚度分布。采取的加固方法如下：对于不能满足抗震要求和受压要求的墙体，采用混凝土板墙加固技术和钢绞线聚合物砂浆面层加固技术进行处理；对于横墙较少且具有较大间距的房间，采用增设抗震横墙加固技术，通过横墙的增设，实现横向刚度的增加，形成有效的刚性体系；在建筑物两端和拐角的楼梯间处，加强构造柱和圈梁，实现相邻墙体刚度和承载力的有效增强。
（2）缺乏整体性连接构造
该小学教学楼大多采用预制板作为其屋面板和面板，缺乏良好的整体性，裂缝普遍存在于连接部位之中，具有较为严重的面层脱落现象。另外，在南北教学楼没有对构造柱进行设置；教学楼墙体之间以及墙体与楼板之间缺乏较好的连接性。采取如下加固方法：在教学楼楼板边缘，用角钢进行连接加固；将构造柱设置在教学楼的横墙和内纵墙处，实现对原结构抗震能力的提高；采用外加圈梁构造柱，实现对不合理的圈梁设置的改善；在教学楼连接较差的墙体之间设置穿板或者穿墙拉结钢筋。
结语
砌体结构在我国房屋建筑工程中得到了广泛的应用。然而，砌体结构的抗震性能较差，在地震作用下，容易遭受巨大的破坏。因此，有必要结合砌体结构房屋建筑工程的实际情况，采用增设抗震横墙加固技术，水泥砂浆或钢筋网水泥砂浆面层加固技术，混凝土板墙加固技术，联结与拉结技术等对房屋砌体结构进行加固施工。
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论文作者:安亚强
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/29
标签：结构论文; 砌体论文; 砂浆论文; 墙体论文; 技术论文; 面层论文; 砌筑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;