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砌体结构的加固(一)

2010-10-12 16:40  来源于网络  【  【打印】【我要纠错】

  1、砌体受力特点及失效形式

  (1)主要受力特点

  砌体结构构件由块材和砂浆砌筑而成,包括墙、柱、过梁、挡土墙、烟囱、池壁、拱等构件。砌体构件中的块材包括砖、砌体、石材三大类,其中砖通常采用烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰土砂砖和蒸压粉煤灰砖等,砂浆包括水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆等,老建筑物中有的还采用粘土砂浆。

  砌体结构具有以下主要特点:

  1)砌体构件主要用作墙、柱等受压构件,刚度一般较大,但其强度较低,特别是抗剪、抗弯和抗拉强度。

  2)砌体房屋的自重较大,地基易发生不均匀沉降现象,而房屋基础通常采用墙下条形基础和柱下独立基础,对地基不均匀沉降的调节有限,墙体常常因地基的不均匀沉降而开裂。

  3)砌体结构通常采用钢筋混凝土楼、屋盖,由于砌体材料和混凝土材料的热胀系数存在显著差别,砌体结构中墙体也常常因较大的温度作用而开裂。

  4)砌体结构中砖和砂浆均为多孔材料,易受潮,在自然和使用环境中不利因数的长期作用下,易出现风化、冻融、腐蚀等耐久性损伤。

  5)砌体结构需人工砌筑,工作量大,劳动强度高,施工质量的变异性较大,而砌体的受力性能对施工质量又较为敏感,因此砌体构件的性能常常因质量缺陷而降低。

  (2)失效形式

  砌体构件主要用于承压,部分构件也会用于承受剪力、弯矩或拉力。对于承载能力极限状态,砌体构件的失效形式包括:

  1)轴心和偏心受压破坏。此为墙、柱等受压构件的主要破坏形式。

  2)局部受压破坏。主要出现于承受竖向集中的受压构件的破坏中,如支承钢筋混凝土梁的墙和柱。

  3)轴心受拉破坏。出现于圆形水池池壁等受拉构件破坏中。

  4)弯曲受拉破坏。出现于挡土墙等受弯构件的破坏中。

  5)受剪破坏。主要出现于受弯构件的破坏中以及砖拱支座的破坏中。

  6)倾覆破坏。主要出现于挑梁的破坏中。

  除了丧失承载力,砌体构件还可能因破损、开裂、倾斜、振动等因素而影响建筑物正常使用,这些属于结构构件正常使用极限状态方面的失效形式。

  2、砌体结构由于承载力不足而产生事故的主要原因

  (1)计算错误

  主要表现在采用的截面偏小,使用的砖和砂浆强度等级偏低,钢筋混凝土大梁支座处未设置梁垫,把大梁架在门窗洞上而没有设置托梁,以及砌体的高厚比等构造不符合规范规定等。这些问题的发生,一部分是由于设计和制图人员工作疏忽,如对建筑物的使用目的了解不透,采用的计算荷载偏小,或计算发生差错,或制图、描图时注错了尺寸、强度等级等而未被发现。但大量的问题是由于不按基本建设程序办事,不经设计单位设计,随便找不懂技术的人胡乱“设计”而造成的。浙江省绍兴县某乡于1980年盖了一座2层的办公楼,共517平方米,没有请设计单位设计,由一位油工画了一幅草图便施工,刚施工到2层时,砖柱被压坏,整个房屋倒塌。后经验算,全部使用荷载加上去之后,砖柱安全系数只有0.29.砖柱、承重砖墙的设计安全系数不足,设计失误,再加上施工质量不好,造成事故最多,也最严重。有的由于设计中漏算荷载,组合没有考虑最不利情况等设计错误,致使截面承载力严重不足。

  另一种情况是不经科学计算,根据领导行政命令或某些人的主观想象,对已峻工或正在施工的工程随便增层,加大了下部结构的荷载,造成下部结构承载能力不够。四川省重庆市某商业单位修建了一栋面积为1000平方米的门市部,原为庆市某商业单位修建了一栋面积为层,未经结构计算便决定增加一层,加层后全部倒塌。在其他省市也有不少随便增层造成房屋倒塌的教训。

  例:浙江省镇海县湾塘乡文化中心楼倒塌事故

  1985年4月5日5时左右,尚未完工的湾塘乡文化中心楼突然例塌,末造成人员伤亡,但直接经济损失达2.5万元。

  该文化中心楼为三层砖混结构,荷载梁传至独立的砖柱上,使得砖柱成为该结构的关键的构件。在设计时,设计人员错把砖的强度等级Mu7.5当成砌体的设计强度,致使柱的承载力明显不足,计算数据表明:倒塌时柱实际荷载为344.3kN,而砖柱的承戴能力为160.9kN,两者相差太多。

  另一方面,在倒塌前砖柱己出现了纵向裂缝,至3月中旬,裂缝长达50cm,而现场施工人员用12水泥砂浆对砖柱进行了抹灰“补强”,将其余立面留给设计人员检查。设计人员看后认为可以继续施工,在荷重进一步增加的情况下,底层正立而砖柱爆裂,楼房间西侧一塌到底。

  (2)施工质量差。

  砌体结构强度与砌筑质量的关系很密切。施工管理不严,质量把关不严是造成砖石结构出事故的主要原因。例如:施工过程中雇佣非技术工人砌砖,砌筑过程不按规程要求,造成上下通缝,砖柱采用包心砌法,砂浆强度过低,有的在墙上任意开洞,过多地削弱了断面等。

  1)砌筑砂浆质量。砂浆强度偏低。砂浆强度直接影响砌体的强度。如砂浆强度偏低,必然要降低砌体的强度。造成砂浆强度偏低的主要原因是:①使用了不合格的水泥,如水泥存放时间过长,降低了活性,或受潮、有结块,或是地方水泥厂生产的水泥,强度不稳定等;②施工配比不准确,少放水泥,多放了砂子和掺合料;③常温施工不润砖,砌筑时砂浆中的水分很快被砖吸干,造成水泥脱水,不能充分水化;④使用了不合要求的掺合料,如粘土混合砂浆用的粘土细度不合格,含有有害成分等。

  2)灰缝砂浆饱满度不够。砖砌体是用砂浆将零星的砖块粘结在一起的,其强度不仅取决于砖和砂浆的实际强度等级,而且也和灰缝砂浆饱满度有关。由于砌砖为手工操作,在砌体中,砖块之间的砂浆不可能铺得非常均匀、饱满、密实,砂浆和砖表面不可能很均匀地接触和粘结,存在一些空隙和孔洞,因此在砌体受压时,砌体中的砖块不是单纯地均匀受压,而是处于受压、受弯、受剪等复杂的受力状态之下。在使用同一种强度的砖和砂浆的情况下,砌体的实际强度随砂浆饱满度的变化而变化,灰缝砂浆饱满度高的,砌体中空隙、孔洞就少,砌体的强度就高一些,反之,砂浆饱满度低的,砌体强度也低一些,大约在20%范围内变化。为了保证砖砌体的抗压强度不低于设计规范中规定的数值,水平灰缝的砂浆饱满度必须达到73.2%以上。国家标准从有利于保证工程质量出发,并考虑到实际施工的可能性,规定砖砌体的水平灰缝的砂浆饱满度不得低于竖缝砂浆的设计要求,从而降低了砌体的承载能力。造成砌体灰缝砂浆饱满度偏低的主要原因是:

  ①砖的形状不合乎要求,如有的砖尺寸偏大,使灰缝厚度偏小,砌砖时,遇到砂浆里有较粗颗粒时,砖块不容易把灰缝挤实。有的砖挠曲变形,使灰缝厚薄不均,也不容易挤实。

  ②砂浆和易性不好。如砂浆拌得太干,或骨料太粗,或没有掺入塑化料等,使砂浆和易性不好。

  ③施工时不润砖,砌筑时砖块很快把砂浆中的水分吸走,使砂浆失去和易而挤不实。

  ④操作方法不当。有的地区习惯瓦刀砌法,这种操作性,因而也不能做到饱满、密实。

  3)组砌方法不当。

  组砌方法不当包括出现立缝和两层皮观象,砖柱采用包心砌法等。一般宜采用满顺满丁和梅花丁的砌法,内外两皮砖层最多隔五层就应有一日丁砖拉结(五顺一丁),水池宜川三顺一丁的组砌筑方法,砖柱不得采用包心组砌方法。

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