砌體結(jié)構(gòu)的加固

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一、砌體結(jié)構(gòu)事故產(chǎn)生的主要原因

1、砌體受力特點(diǎn)及失效形式

（1）       主要受力特點(diǎn)

砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件由塊材和砂漿砌筑而成，包括墻、柱、過(guò)梁、擋土墻、煙囪、池壁、拱等構(gòu)件。砌體構(gòu)件中的塊材包括磚、砌體、石材三大類(lèi)，其中磚通常采用燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰土砂磚和蒸壓粉煤灰磚等，砂漿包括水泥砂漿、混合砂漿、石灰砂漿等，老建筑物中有的還采用粘土砂漿。

砌體結(jié)構(gòu)具有以下主要特點(diǎn)：

1） 砌體構(gòu)件主要用作墻、柱等受壓構(gòu)件，剛度一般較大，但其強(qiáng)度較低，特別是抗剪、抗彎和抗拉強(qiáng)度。

2）砌體房屋的自重較大，地基易發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，而房屋基礎(chǔ)通常采用墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，對(duì)地基不均勻沉降的調(diào)節(jié)有限，墻體常常因地基的不均勻沉降而開(kāi)裂。

3）砌體結(jié)構(gòu)通常采用鋼筋混凝土樓、屋蓋，由于砌體材料和混凝土材料的熱脹系數(shù)存在顯著差別，砌體結(jié)構(gòu)中墻體也常常因較大的溫度作用而開(kāi)裂。

4）砌體結(jié)構(gòu)中磚和砂漿均為多孔材料，易受潮，在自然和使用環(huán)境中不利因數(shù)的長(zhǎng)期作用下，易出現(xiàn)風(fēng)化、凍融、腐蝕等耐久性損傷。

5）  砌體結(jié)構(gòu)需人工砌筑，工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，施工質(zhì)量的變異性較大，而砌體的 受力性能對(duì)施工質(zhì)量又較為敏感，因此砌體構(gòu)件的性能常常因質(zhì)量缺陷而降低。

（2）       失效形式

       砌體構(gòu)件主要用于承壓，部分構(gòu)件也會(huì)用于承受剪力、彎矩或拉力。對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，砌體構(gòu)件的失效形式包括：

1）    軸心和偏心受壓破壞。此為墻、柱等受壓構(gòu)件的主要破壞形式。

2）    局部受壓破壞。主要出現(xiàn)于承受豎向集中的受壓構(gòu)件的破壞中，如支承鋼筋混凝土梁的墻和柱。

3）    軸心受拉破壞。出現(xiàn)于圓形水池池壁等受拉構(gòu)件破壞中。

4）    彎曲受拉破壞。出現(xiàn)于擋土墻等受彎構(gòu)件的破壞中。

5）    受剪破壞。主要出現(xiàn)于受彎構(gòu)件的破壞中以及磚拱支座的破壞中。

6）    傾覆破壞。主要出現(xiàn)于挑梁的破壞中。

除了喪失承載力，砌體構(gòu)件還可能因破損、開(kāi)裂、傾斜、振動(dòng)等因素而影響建筑物正常使用，這些屬于結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)方面的失效形式。

2、砌體結(jié)構(gòu)由于承載力不足而產(chǎn)生事故的主要原因

（1）計(jì)算錯(cuò)誤

主要表現(xiàn)在采用的截面偏小，使用的磚和砂漿強(qiáng)度等級(jí)偏低，鋼筋混凝土大梁支座處未設(shè)置梁墊，把大梁架在門(mén)窗洞上而沒(méi)有設(shè)置托梁，以及砌體的高厚比等構(gòu)造不符合規(guī)范規(guī)定等。這些問(wèn)題的發(fā)生，一部分是由于設(shè)計(jì)和制圖人員工作疏忽，如對(duì)建筑物的使用目的了解不透，采用的計(jì)算荷載偏小，或計(jì)算發(fā)生差錯(cuò)，或制圖、描圖時(shí)注錯(cuò)了尺寸、強(qiáng)度等級(jí)等而未被發(fā)現(xiàn)。但大量的問(wèn)題是由于不按基本建設(shè)程序辦事，不經(jīng)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，隨便找不懂技術(shù)的人胡亂“設(shè)計(jì)”而造成的。浙江省紹興縣某鄉(xiāng)于1980年蓋了一座2層的辦公樓，共517平方米，沒(méi)有請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，由一位油工畫(huà)了一幅草圖便施工，剛施工到2層時(shí)，磚柱被壓壞，整個(gè)房屋倒塌。后經(jīng)驗(yàn)算，全部使用荷載加上去之后，磚柱安全系數(shù)只有0.29。磚柱、承重磚墻的設(shè)計(jì)安全系數(shù)不足，設(shè)計(jì)失誤，再加上施工質(zhì)量不好，造成事故最多，也最嚴(yán)重。有的由于設(shè)計(jì)中漏算荷載，組合沒(méi)有考慮最不利情況等設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，致使截面承載力嚴(yán)重不足。

另一種情況是不經(jīng)科學(xué)計(jì)算，根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)行政命令或某些人的主觀想象，對(duì)已峻工或正在施工的工程隨便增層，加大了下部結(jié)構(gòu)的荷載，造成下部結(jié)構(gòu)承載能力不夠。四川省重慶市某商業(yè)單位修建了一棟面積為1000平方米的門(mén)市部，原為慶市某商業(yè)單位修建了一棟面積為層，未經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算便決定增加一層，加層后全部倒塌。在其他省市也有不少隨便增層造成房屋倒塌的教訓(xùn)。

例：浙江省鎮(zhèn)?？h灣塘鄉(xiāng)文化中心樓倒塌事故

    1985年4月5日5時(shí)左右，尚未完工的灣塘鄉(xiāng)文化中心樓突然例塌，末造成人員傷亡，但直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2．5萬(wàn)元。

該文化中心樓為三層磚混結(jié)構(gòu)，荷載梁傳至獨(dú)立的磚柱上，使得磚柱成為該結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵的構(gòu)件。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員錯(cuò)把磚的強(qiáng)度等級(jí)Mu7．5當(dāng)成砌體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，致使柱的承載力明顯不足，計(jì)算數(shù)據(jù)表明：倒塌時(shí)柱實(shí)際荷載為344．3kN，而磚柱的承戴能力為160.9kN，兩者相差太多。

另一方面，在倒塌前磚柱己出現(xiàn)了縱向裂縫，至3月中旬，裂縫長(zhǎng)達(dá)50cm，而現(xiàn)場(chǎng)施工人員用12水泥砂漿對(duì)磚柱進(jìn)行了抹灰“補(bǔ)強(qiáng)”，將其余立面留給設(shè)計(jì)人員檢查。設(shè)計(jì)人員看后認(rèn)為可以繼續(xù)施工，在荷重進(jìn)一步增加的情況下，底層正立而磚柱爆裂，樓房間西側(cè)一塌到底。

（2）施工質(zhì)量差。

砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與砌筑質(zhì)量的關(guān)系很密切。施工管理不嚴(yán)，質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)是造成磚石結(jié)構(gòu)出事故的主要原因。例如：施工過(guò)程中雇傭非技術(shù)工人砌磚，砌筑過(guò)程不按規(guī)程要求，造成上下通縫，磚柱采用包心砌法，砂漿強(qiáng)度過(guò)低，有的在墻上任意開(kāi)洞，過(guò)多地削弱了斷面等。

1）砌筑砂漿質(zhì)量。砂漿強(qiáng)度偏低。砂漿強(qiáng)度直接影響砌體的強(qiáng)度。如砂漿強(qiáng)度偏低，必然要降低砌體的強(qiáng)度。造成砂漿強(qiáng)度偏低的主要原因是：①使用了不合格的水泥，如水泥存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低了活性，或受潮、有結(jié)塊，或是地方水泥廠生產(chǎn)的水泥，強(qiáng)度不穩(wěn)定等；②施工配比不準(zhǔn)確，少放水泥，多放了砂子和摻合料；③常溫施工不潤(rùn)磚，砌筑時(shí)砂漿中的水分很快被磚吸干，造成水泥脫水，不能充分水化；④使用了不合要求的摻合料，如粘土混合砂漿用的粘土細(xì)度不合格，含有有害成分等。

2）灰縫砂漿飽滿度不夠。磚砌體是用砂漿將零星的磚塊粘結(jié)在一起的，其強(qiáng)度不僅取決于磚和砂漿的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)，而且也和灰縫砂漿飽滿度有關(guān)。由于砌磚為手工操作，在砌體中，磚塊之間的砂漿不可能鋪得非常均勻、飽滿、密實(shí)，砂漿和磚表面不可能很均勻地接觸和粘結(jié)，存在一些空隙和孔洞，因此在砌體受壓時(shí)，砌體中的磚塊不是單純地均勻受壓，而是處于受壓、受彎、受剪等復(fù)雜的受力狀態(tài)之下。在使用同一種強(qiáng)度的磚和砂漿的情況下，砌體的實(shí)際強(qiáng)度隨砂漿飽滿度的變化而變化，灰縫砂漿飽滿度高的，砌體中空隙、孔洞就少，砌體的強(qiáng)度就高一些，反之，砂漿飽滿度低的，砌體強(qiáng)度也低一些，大約在20%范圍內(nèi)變化。為了保證磚砌體的抗壓強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值，水平灰縫的砂漿飽滿度必須達(dá)到73.2%以上。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)從有利于保證工程質(zhì)量出發(fā)，并考慮到實(shí)際施工的可能性，規(guī)定磚砌體的水平灰縫的砂漿飽滿度不得低于豎縫砂漿的設(shè)計(jì)要求，從而降低了砌體的承載能力。造成砌體灰縫砂漿飽滿度偏低的主要原因是：

①磚的形狀不合乎要求，如有的磚尺寸偏大，使灰縫厚度偏小，砌磚時(shí)，遇到砂漿里有較粗顆粒時(shí)，磚塊不容易把灰縫擠實(shí)。有的磚撓曲變形，使灰縫厚薄不均，也不容易擠實(shí)。

②砂漿和易性不好。如砂漿拌得太干，或骨料太粗，或沒(méi)有摻入塑化料等，使砂漿和易性不好。

③施工時(shí)不潤(rùn)磚，砌筑時(shí)磚塊很快把砂漿中的水分吸走，使砂漿失去和易而擠不實(shí)。

④操作方法不當(dāng)。有的地區(qū)習(xí)慣瓦刀砌法，這種操作性，因而也不能做到飽滿、密實(shí)。

3）組砌方法不當(dāng)。

組砌方法不當(dāng)包括出現(xiàn)立縫和兩層皮觀象，磚柱采用包心砌法等。一般宜采用滿順滿丁和梅花丁的砌法，內(nèi)外兩皮磚層最多隔五層就應(yīng)有一日丁磚拉結(jié)(五順一丁)，水池宜川三順一丁的組砌筑方法，磚柱不得采用包心組砌方法。