中华人民共和国行业标准建筑抗震加固技术规程JGJ 116-2009条文说明 2
5. 1. 4、5. 1. 5 抗震加固和抗震鉴定一样,可采用加固后的综合抗震能力指数作为衡量多层砌体房屋抗震能力的指标,也可按设计规范的方法对加固后的墙段用截面受剪承载力进行验算。
与鉴定不同的是,要按不同的加固方法考虑相应的加固增强系数,并按加固后的情况取体系影响系数咖和局部影响系数火,例如:
1 墙段加固的增强系数对A、B类砌体房屋均相同,对面层加固,根据原墙体的厚度和砂浆强度等级、加固面层的厚度和钢筋网等,取l. l一3.1;对板墙加固,根据原墙体的砂浆强度等级,取1.8-2.5;对外加柱加固,当鉴定不要求构造柱时,根据外加柱和洞口情况,取l. 1~l. 3。
2 构造影响系数对A、B类砌体房屋略有不同,主要表现在构造柱的影响系数上:
1)增设抗震墙后,若横墙间距小于鉴定标准对刚性楼盖的规定值,取φ1=1,0;
2)鉴定不要求有构造柱时,增设外加柱和拉杆、圈梁后,整体性连接的系数(楼屋盖支承长度、圈梁布置和构造等)取φ1=1.0;鉴定要求有构造柱时,增设的构造柱需满足鉴定要求,相应的影响系数才能取φ1=l. 0;
3)采用面层、板墙加固或增设窗框、外加柱的窗间墙,其局部尺寸的影响系数取φ2=1.0;
4)采用面层、板墙加固或增设支柱后,大梁支承长度的影响系数取φ2=1.0。
5. 2 加固方法
5,2.1一5,2.4-根据我国多年来工程加固实践的总结、这几条分别列举了《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第5章所明确的抗震承载力不足、房屋整体性不良、局部易倒塌部位连接不牢时及房屋有明显扭转效应时可供选择的多种有效加固方法,要针对房屋的实际情况单独或综合采用。
5.2.5 鉴于现有的A类空斗墙房屋和普通黏土砖砌筑的墙厚小于180mm的房屋属于早期建造的,20世纪80年代后已不允许建造,故要求尽可能拆除处理,确实需要继续使用的,需要特别加强。
5.3 加固设计及施工
Ⅰ 面层加固
5.3.1、5.3.2 这两条明确规定了面层(水泥砂浆面层或钢筋网水泥砂浆面层)加固墙体的设计方法,其中第5.3.1条是需要严格执行的强制性要求。为使面层加固有效,除了要注意原墙体的砌筑砂浆强度不高于M2.5外,强调了以下几点:①钢筋网的保护层及钢筋距墙面空隙;②钢筋网与墙面的锚固;③钢筋网与周边原有结构构件的连接。
面层加固的承载力计算,许多单位进行过试验研究并提出相应的计算公式。结合工程经验,本规程提出了原砌筑砂浆强度等级不高于M2.5而面层砂浆为MIO时的增强系数。当原砌筑砂浆强度等级高于M2.5时,面层加固效果不大,增强系数接近于1.0。
对砌筑砂浆强度等级M2.5的墙体,试验结果表明,钢筋间距以300mm为宜,过疏或过密都不能使钢筋充分发挥作用。
试验和现场检测发现,钢筋网竖筋紧靠墙面会导致钢筋与墙体无粘结,加固失效;试验表明,采用5mm间隙可有较强的粘结能力。钢筋网的保护层厚度应满足规定,提高耐久性,避免钢筋锈蚀后丧失加固效果。
面层加固可根据综合抗震能力指数的控制,只在某一层进行,不需要自上而下延伸至基础。但在底层的外墙,为提高耐久性,面层在室外地面以下宜加厚并向下延伸500mm。
当利用面层中的配筋加强带起构造柱圈梁的约束作用时,一般需在墙体周边设置3根φ10的钢筋,净距50mm;水平钢筋间距局部加密;墙体两面的钢筋还需要相互可靠拉结。在纵横墙交接处,则形成十字或T字形的组合柱。
面层加固的钢筋网布置及典型连接构造,参见图1。
5.3.3 注意钢筋网与原有墙面、周边构件的拉结筋应检验合格才能进行下一道工序的施工。锚筋除采用水泥基灌浆料、水泥砂浆外还可采用结构加固用胶粘剂,根据不同的材料和施工工艺,锚孔直径需相应调整。
Ⅱ 钢绞线网-聚合物砂浆面层加固
5.3.4-5.3.6 在近几年的试验研究和工程实践的基础上,本次修订增加了钢绞线网-聚合物砂浆面层加固砌体墙的方法,其加固效果好于钢筋网水泥砂浆面层加固法。
本方法与钢筋网砂浆面层加固的主要区别是,采用钢绞线网片,与原有墙体连接采用锚固在砖块上的专用金属胀栓,在墙体交接处需设置钢筋网等加强与左右两端墙体的连接,见图2。
Ⅲ 板墙加固
5.3.7-5. 3. 9 钢筋混凝土板墙加固时,考虑到混凝土与砖砌体的弹性模量相差较大,混凝土不能充分发挥作用,其强度等级不宜过高,厚度不宜过大。
第5.3.7条是强制性要求,强调了以下几点:①板墙与原有楼板、周边结构构件应采用短筋、拉结钢筋可靠连接;②板墙的钢筋应与原墙体充分锚固;③板墙应有基础,条件允许时基础埋深同原有基础。
试验表明,板墙加固的增强系数与原墙体的砂浆强度等级有关。
本次修订,进一步明确双面板墙加固的增强系数,当双面合计的厚度达到140mm时,可直接按新增混凝土抗震墙对待。即,对于原有240mm厚的墙体,相当于双面加固的增强系数取为3.8(≤M7.5)和3.5(M10)。
板墙可支模浇筑或采用喷射混凝土工艺,板墙厚度较薄时应优先采用喷射混凝土工艺。
Ⅳ 增设抗震墙加固
5.3. 10-5.3.12 新增砌的墙体应有基础,为防止新旧地基的不均匀沉降造成墙体开裂,按工程经验将基础宽度加大15%。
砖墙内设置钢筋网片和钢筋细石混凝土带的加固方法,是经过许多单位大量的试验提出的,其增强系数是试验结果的综合。
钢筋混凝土抗震墙加固时,如采用增强系数进行抗震验算,在规定的范围内,其取值可不考虑墙厚的不同。
V 外加钢筋混凝土柱及圈梁、钢拉杆加固
5,3.13 利用外加钢筋混凝土柱、圈梁和替代内墙圈梁的拉杆,在水平和竖向将多层砌体结构的墙段加以分割和包围,形成对墙段的约束,能有效提高抗倒塌能力。这种加固方法已经受过地震的考验。
本条是强制性要求,其设置需依据设防烈度和设防类别的不同区别对待,为使约束系统的加固有效,强调了以下几点:①外加柱设置的位置应合理,还应与圈梁或钢拉杆连成封闭系统;②外加柱、圈梁虚通过设置拉结钢筋和销键、错栓、压浆锚杆或锚筋与墙体连接;③外加柱应有足够深度的基础;④圈梁遇阳台、楼梯间、变形缝时,应妥善处理;⑤拉杆应按照替代内墙圈梁的要求设置,并满足与墙体锚固的规定,使拉杆能保持张紧状态,切实发挥作用。
5.3.14、5.3.15 外加柱加固砖房的增强系数,是在总结几百个试验资料的基础上提出的。墙体承载力的提高,只适用于砂浆强度等级为M2.5以下鉴定不要求有构造柱的A类房屋墙体。
外加柱的截面和配筋均不必过大。外加柱应沿房屋全高贯通,不得错位;外加柱的钢筋混凝土销键适用于砂浆强度等级低于M2. 5的墙体,砂浆强度等级为M2.5及以上时,可采用其他连接措施;在北方有季节性冻土的地区,。外加柱埋深不得小于冻结深度;圈梁应连续闭合,内墙圈梁可用满足锚固要求的保持张紧的拉杆替代;钢筋网砂浆面层和钢筋混凝土板墙中,沿墙体交接处、墙体与楼板交界处的集中配筋,也可替代该位置的构造柱和圈梁。
5.3.16-5. 3. 19 圈梁、钢拉杆应与构造柱配合形成封闭系统。其中第5.3.13条为强制性要求。
外加圈梁的截面、配筋和钢拉杆的直径,系按外墙墙体外甩计算得到的。
圈梁与墙体的连接,对砂浆强度等级低于M2.5的墙体,宜选用钢筋混凝土销键;对砂浆强度等级为M2. 5及以上的墙体,可采用其他连接措施。
6 多层及高层钢筋混凝土房屋
6.1 一般规定
6.1. 1 本章与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第6章有密切联系,可直接引用的计算公式和系数不再重复。其适用的最大高度和层数,以及所属的抗震等级,需依据其后续使用年限的不同,分别由现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第6章和《建筑抗震设计规范》GB 50011(2008年版)第6章予以规定。
6.1.2 本条将2002版强制性条文的内容合并而成。
钢筋混凝土房屋的加固,体系选择和综合抗震能力验算是基本要求,注意以下几点:
1 要从提高房屋的整体抗震能力出发,防止因加固不当而形成楼层刚度、承载力分布不均匀或形成短柱、短梁、强梁弱柱等新的薄弱环节。
2 在加固的总体决策上,应从房屋的实际情况出发,侧重于提高承载力,或提高变形能力,或二者兼有;必要时,也可采用增设墙体、改变结构体系的集中加固,而不必每根梁柱普遍加固。
3 加固结构体系的确定,应符合抗震鉴定结论所提出的方案。当改变原框架结构体系时,应注意计算模型是否符合实际,整体影响系数和局部影响系数的取值方法应明确。
4 与砌体结构类似,加固的抗震验算,也可采用与抗震鉴定同样的简化方法。此时,混凝土结构综合抗震能力应按加固后的结构状况,确定其地震作用、楼层屈服强度系数、体系影响系数和局部影响系数的取值。
6.1. 3 钢筋混凝土房屋加固后的抗震验算方法,当采用综合抗震能力指数方法时,即采用《建筑抗震鉴定标准》GB 5002,3-2009第6.2节第二级鉴定规定的方法,取典型的平面结构计算。但其中,结构的地震作用要根据加固后的实际情况按本规程第3. 0.4条的规定计算;构件的抗震承载力除了按《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009附录C计算外,需按本章规定考虑新增构件应变滞后和新旧构件协同工作程度的影响;体系影响系数和局部构造影响系数也按本章的有关规定确定。
6.1. 4 钢筋混凝土房屋加固后的抗震验算方法,当采用国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的方法时,地震作用的分项系数按规范规定取值,A、B类混凝土结构的地震内力调整系数、构件承载力需按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第6章及相关附录的规定计算并计入构造的影响。加固后构件的抗震承载力,除了承载力抗震调整系数应采用本规程第3.0.4条的抗震加固的承载力调整系数替换外,同样需按本章规定考虑新增构件应变滞后和新旧构件协同工作程度的影响。
6.2 加固方法
6. 2. 1 本条列举了结构体系和抗震承载力不满足要求时,可供选择的有效加固方法。在加固之前,应尽可能卸除加固构件相关部位的全部活荷载。
当原有的A类混凝土框架结构体系属于单向框架时,需通过节点加固成为双向框架;考虑到节点加固的难度较大,也可按《建筑抗震设计规范》GB 5001l对框架-抗震墙结构的墙体布置要求,增设一定数量的钢筋混凝土墙体并加固相关节点而改变结构体系,从而避免对所有的节点予以加固。对于B、C类混凝土框架结构,当时施行的《建筑抗震设计规范》GB 5001l已明确规定应设计为双向框架,一般不出现这类框架。
单跨框架对抗震不利是十分明确的,对于抗震鉴定结论明确要求加强的情况,可按本条规定选择增设墙体、翼墙、支撑或框架柱的方法。需注意,增设墙、支撑、柱的最大间距,应考虑多道防线的设计原则,符合设计规范对框架-抗震墙结构的墙体布置最大间距的规定,且不得大于24m。见表2。
每个方法的具体设计要求列于本规程6.3节中。其中:
钢构套加固,是在原有的钢筋混凝土梁柱外包角钢、扁钢等制成的构架,约束原有构件的加固方法;现浇混凝土套加固,是在原有的钢筋混凝土梁柱外包一定厚度的钢筋混凝土,扩大原构件截面的加固方法。这两种加固方法,是提高梁柱承载力、改善结构延性的切实可行的方法;当仅加固框架柱时,还可提高"强柱弱梁"的程度。
粘贴钢板的方法是将钢板与混凝土面粘结使其协同工作来提高构件的承载力,粘结质量的好坏直接影响到加固效果,故需由专业队伍施工:确保加固效果:粘贴碳纤维是本次修订增加的、近来已经使用成熟的加固方法,但对胶粘剂的质量和粘贴工艺要求较严,同粘钢一样,粘结质量的好坏直接影响到加固效果,故需由专业队伍施工,确保加固效果,另外还要进行防火处理。
钢绞线网-聚合物砂浆面层是近年来发展的一种新型环保、耐久性较好的加固方法,对提高构件的承载力和刚度都有贡献,但需要满足本规程规定的材料性能和施工构造要求。
增设抗震墙或翼墙,是提高框架结构抗震能力及减少扭转效应的有效方法。
消能支撑加固是通过增设消能支撑的耗能吸收部分地震力,从而减小整个结构的地震作用。
增设抗震墙会较大地增加结构自重,要考虑基础承载的可能性。
增设翼墙适合于大跨度时采用,以避免梁的跨度减少后导致梁剪切破坏。
本次修订,增加了提高"强柱弱梁"目标的加固方法,以及楼梯间梯板的加固方法。
6.2.2 钢筋混凝土构件的局部损伤,可能形成结构的薄弱环节。
按本条列举的方法进行构件局部修复加固,是恢复构件承载力的有效措施。
6.2.3 本条列举了墙体与结构构件连接不良时可供选择的有效的加固方法。对于砖填充墙与框架柱的连接,拉筋的方案比较有效;对于填充墙体与框架梁的连接,相比拉筋方式,采取在墙顶增设钢夹套与梁拉结的方案更为有效。
鉴于楼梯间和人流通道填充墙的震害,要求采用钢丝网抹面加强保护。
6.2.4 对女儿墙等易倒塌部位不符合鉴定要求的加固方法,可按本规程第5.2.3条的有关规定选择加固方法。
6.3 加固设计及施工
Ⅰ 增设抗震墙或翼墙
6.3.1 本条将2002版相关强制性条文合并而成,给出了增设墙体加固的构造和计算的最基本要求。增设抗震墙可避免对全部梁柱进行普遍加固,一般按框架-抗震墙结构进行抗震加固设计。
为使增设墙体的加固有效,强调了以下几点:①墙体最小厚度;②墙体的最小竖向和横向分布筋;③考虑新增构件的应力滞后,抗震承载力验算时,新增混凝土和钢筋的强度,均应乘以折减系数。④加固后抗震墙之间楼、屋盖长宽比的局部影响系数应作相应改变。
6.3. 2 本条规定了增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固方法的构造要求以及加固后截面的抗震验算方法。
增设抗震墙,需注意复核原有地基基础的承载力;增设翼墙需复核原有框架梁跨度减少后梁端的配筋。
增设抗震墙或翼墙加固的主要构造是确保新旧构件的连接,以便传递剪力。可有三种方法;
1 锚筋连接。需在原构件上钻孔,并用符合规定的高强胶锚固,施工质量要求高。
2 钢筋混凝土套连接。在云南耿马一带的加固中,使用效果良好。
3 锚栓连接。需要专用的施工机具,其布置可参照锚筋的规定。
当新增混凝土的强度等级比原有构件提高一个等级时,考虑混凝土、钢筋强度折减的截面抗震验算可有所简化:仍按原构件的混凝土强度等级采用,即相当于混凝土强度乘以折减系数0.85,然后,将计算所需增加的配筋乘以1.15,即为按原钢筋级别所需要新增的钢筋。
6. 3.3 本条规定了抗震墙和翼墙的施工要点,对于结构抗震加固,施工方法的正确与否直接关系到加固效果,应注意遵守。
Ⅱ 钢构套加固
6,3.4 本条将2002版相关强制性条文归并而成,规定了采用钢构套加固框架的基本要求。钢构套对原结构的刚度影响较小,可避免结构地震反应的加大。因此,当加固后构件刚度和重力荷载代表值的变化符合本规程第3.0. 4条的有关规定时,可以直接采用抗震鉴定的计算分析结果而不必重新进行整个结构的抗震计算分析。
为使钢构套的加固有效,强调了以下几点:①钢构套构件两端的锚固;②钢构套缀板的间距;③考虑新增构件的应力滞后和协同工作的程度,其钢材的强度应乘以折减系数。
6.3.5 本条规定了采用钢构套加固框架的设计要求。当刚度和重力荷载代表值变化在规定的范围内时,可直接将抗震鉴定结果中计算配筋的差距,按本条规定的梁、柱钢材强度折减系数换算为所需的型钢截面面积。
6. 3.6 本条规定了钢构套的施工要点,需采取措施加强钢材与原有混凝土构件的连接,并注意防火和防腐,这些要求直接关系到加固效果,应注意遵守。
Ⅲ 钢筋混凝土套加固
6.3.7 本条将2002版相关强制性条文归并而成,规定了采用钢筋混凝土套加固梁柱的基本要求。钢筋混凝土套加固后构件刚度有一定增加,整个结构的地震作用有所增大,但试验研究表明,钢筋混凝土套加固后可作为整体构件计算,其承载力和延性的提高可比刚度的增加要大,从而达到加固的目的。
为使混凝土套的加固有效,强调了以下几点:①混凝土套的纵向钢筋要与其两端的原结构构件,如楼盖、屋盖、基础和柱等可靠连接;②应考虑新增部分的应力滞后,作为整体构件验算承载力,新增的混凝土和钢筋的强度,均应乘以折减系数。
6. 3.8 本条规定了采用钢筋混凝土套加固梁柱的设计要求,并明确区分A、B、C类建筑的不同。对新增的箍筋,应采取措施加强与原有构件的拉接,如采用锚筋、锚栓或短筋焊接等方法。
当新增混凝土的强度等级比原有构件提高一个等级时,截面抗震验算可有所简化:仍按原构件的混凝土强度等级采用,即相当于混凝土强度乘以折减系数0.85,然后,将计算所需增加的配筋乘以1.15,即为原钢筋等级所需新增的钢筋截面面积。
6.3. 9 本条规定了钢筋混凝土套的施工要点,这些要求直接关系到加固效果,需注意遵守。
Ⅳ 粘贴钢板加固
6.3.10 本条参照《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的规定,文字有所调整。本条规定了采用粘贴钢板加固方法的要求,加固前应卸载,并注意防腐和防火要求。
考虑到《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的承载力计算公式是针对静载的,胶粘剂在拉压反复作用下的性能与静载下有所区别,从偏于安全的角度,本条规定,采用混凝土结构加固设计规范》GB 50367的计算公式时,原有混凝土构件的抗震承载力与抗震鉴定时的取值相同,需取γRa (其值依据后续使用年限的不同而变,均小于1.0),而钢板部分的承载力的"抗震加固承载力调整系数"取1.0。例如,斜截面受剪承载力验算公式为:
V≤V0/γRa +Vsp
式中,V0/γRa为原有钢筋混凝土构件的抗震承载力,对于A、B类,可按《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第6章的有关附录计算,即材料强度、计算公式与现行们昆凝土结构设计规范》GB 50010不同。
粘贴钢板加固时,宜采用专用胀栓加强钢板与结构构件的连接。
V 粘贴纤维布加固
6.3.11 本条为新增,参照《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的规定,对抗震加固不同之处加以规定。采用粘贴纤维布加固梁柱时,对原结构构件的混凝土强度有要求,并规定了采用碳纤维加固的设计和施工要求,加固前应卸载,并强调对碳纤维的防火要求。
考虑到《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的承载力计算公式是针对静载的,胶粘剂在拉压反复作用下的性能与静载下有所区别,从偏于安全的角度,本条规定,采用《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的计算公式时,原有混凝土构件的抗震承载力与抗震鉴定时的取值相同,需取γRa(其值依据后续使用年限的不向而变,均小于1.0),而碳纤维部分的承载力的"抗震加固承载力调整系数"取1.0。
Ⅵ 钢绞线网二翠合物砂浆面层加固
6.3.12 本条为新增,参照们昆凝土结构加固设计规范》GB 50367的规定,对抗震加固不同之处加以规定。本条规定了采用钢绞线网-聚合物砂浆面层加固梁柱的钢绞线网片、聚合物砂浆的材料性能。
6.3.13 本条规定了钢绞线网-聚合物砂浆面层加固梁柱的设计要求,该方法只能承受拉应力。
考虑到《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的承载力计算公式是针对静载的,胶粘剂在拉压反复作用下的性能与静载下有所区别,从偏于安全的角度,本条规定,采用《混凝土结构加固设计规范》GB 50367的计算公式时,原有混凝土构件的抗震承载力与抗震鉴定时的取值相同,需取γRa(其值依据后续使用年限的不同而变,均小于1.0),而钢绞线网-聚合物砂浆面层部分的承载力的"抗震加固承载力调整系数"取l. 0。
6,3.14 本条规定了钢绞线网-聚合物砂浆面层加固的施工要求,施工前应首先卸载。
Ⅶ 增设支撑加固
6.3.15 本条列举了新增钢支撑的设计要点,这类支撑宜按不承担静载仅承担地震作用的要求进行设计,同时加固与支撑相连的框架节点,并将支撑承担的地震作用可靠地传递到基础。
6.3.16 本条为新增,主要参照《建筑抗震设计规范》GB5001l第12章的规定。规定了采用消能支撑加固框架结构的要求。
Ⅷ 混凝土缺陷修补
6.3.17 本条规定了对混凝土构件局部损伤和裂缝等缺陷进行修补时的材料要求、施工要求。
Ⅸ 填充墙加固
6.3.18 本条规定了砌体墙与框架连接的加固的方法以及要求,适合于单独加强墙与梁柱的连接时采用。砌体墙与框架柱连接的加强,尽可能在框架全面加固时通盘考虑,设计人员可根据抗震鉴定的要求,结合具体情况处理。
墙与柱的连接可增设拉筋加强;墙与梁的连接,可设拉筋加强墙与梁的连接,亦可采用墙顶增设钢夹套加强墙与梁的连接,钢夹套应注意防锈防火。
7 内框架和底层框架砖房
7.1 一般规定
7.1.1 本章与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第7章有密切联系,其最大适用高度及可直接引用的计算公式和系数不再重复。对于类似的砌块房屋,其加固也可参照。
7.1. 2 内框架和底层框架房屋均是混合承重结构,其加固设计的基本要求与多层砌体房屋、多层钢筋混凝土房屋相同。针对内框架和底层框架砖房的结构特点,需要注意:
1 加固的总体决策,除采取提高承载力或增强整体性的加固方案外,尚应采取措施调整二层与底层的侧向刚度比,使之符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的相应规定,避免形成柔弱底层或薄弱层转移至二层,A类内框架和底层框架房屋的加固设计,通常采用综合抗震能力指数方法,应确保不出现新的抗震薄弱层和薄弱部位。
2 加固措施还应避免造成短柱或强梁弱柱等不利于抗震受力的状态,是本规程第3章抗震概念加固设计的具体体现。
3 抗震验算所采用的计算模型和参数,应按加固后的实际情况取值。例如,墙体采用钢筋混凝土板墙加固,承载力增强系数、楼盖支承长度的体系影响系数等均可按本规程第5章对砌体墙加固的相关规定取值;增设横墙后,原横墙间距的影响系数相应改变;壁柱加固后,外纵墙局部尺寸、大梁与墙体连接的有关影响系数也可能相应变化。
7.1.3 内框架和底层框架砖房加固后的抗震验算方法,当采用现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 5001l规定的方法时,其中结构的地震作用、构件的抗震承载力和构造影响系数,要根据加固后的实际情况,按本章的有关规定确定。
7.1.4 本条规定了现有的底层框架砖房的层数和总高度超过规定限值的处理方法。针对现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 500ll规定的层数和高度限值高于A、B类底层框架砖房抗震鉴定的要求,提出了相应的加固对策。
7.1.5 对底层框架和底层内框架砖房,其上部各层按多层砖房的有关规定进行加固的竖向构件需延续到底层。即:混凝土板墙、构造柱等需通过底层落到基础上,面层需锚固在底层的框架梁上;底层的框架和内框架,也需考虑上部各层加固后重量、刚度变化造成的影响。
7.2 加固方法
7.2.1 内框架和底层框架砖房经常遇到的抗震问题是:抗震横墙间距过大,或横墙承载力不足,或外墙(垛)的承载力不足,或底层与过渡层刚度比不满足要求,或底层为单跨框架,抗震赘余度不足。针对这些问题,确定抗震加固方案时需遵守下列原则:
1 抗震横墙间距符合要求而承载力不足时,采用钢筋网面层加固可提高承载力升改善结构延性,而且施工比较方便;当原墙体抗震承载力与设防要求相差太大时,可采用钢筋混凝土板墙加固。
2 抗震横墙间距超过限值,或房屋横向抗震承载力不足,应优先增设抗震墙加固,因为这种加固方法的效果最好。一般情况,增设的抗震墙可采用砖墙;当楼盖整体性较好且横向抗震承载力与设防要求相差较大时,也可增设钢筋混凝土抗震墙加固。
3 钢筋混凝土柱配筋不满足要求时,可增设钢构套架、现浇钢筋混凝土套等方法加固柱的抗弯、抗剪和抗压能力,也可采用粘贴纤维布、钢绞线网-聚合物砂浆面层等方法提高柱的抗剪能力;也可增设抗震墙减少柱承担的地震作用。
4 横向抗震验算时,承载力不足的外纵墙可用钢筋混凝土壁柱加固。壁柱可设在纵墙的内侧或外侧,也可内外侧同时增设;仅增设外壁柱时,要采取措施加强壁柱与楼盖梁的连接。也可增设抗震墙减少砖柱(墙垛)承担的地震作用。
5 底层框架砖房的底层为单跨框架时,应增设框架柱形成双跨或结合使用功能增设钢筋混凝土抗震墙以增加底层刚度,同时减少框架柱承担的地震作用;当底层刚度较弱或有明显扭转效应时,可在底层增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固;当过渡层刚度、承载力不满足鉴定要求时,可对过渡层的原有墙体采用钢筋网砂浆面层、钢绞线网-聚合物砂浆面层加固或采用钢筋混凝土墙替换底部为钢筋混凝土墙的部分砌体墙等方法加固。
7.2.2 本条列举了整体性不足时可供选择的加固方法:楼面现浇层、圈梁、外加柱和托梁等。
7.2.4 由于底层内框架、单排柱内框架房屋的结构形式极为不利于抗震,存在较大抗震安全隐患,因此针对现有的A类底层内框架、单排柱内框架房屋,应结合规划拆除重建。对于暂时需要继续使用的建筑,应在原壁柱处增设钢筋混凝土柱形成梁柱固接的结构体系或采取增设墙体等方式改变其结构体系。
7.3 加固设计及施工
Ⅰ 壁柱加固
7.3.1、7.3.2 这两条给出了增设混凝土壁柱的构造和计算要求。壁柱加固主要适用于纵向抗震能力不足,或者横墙间距过大需考虑楼盖平面内变形导致砌体柱(墙垛)承载力不足的加固方法。使用时注意:
1 壁柱与多层砖房的构造柱有所不同,其截面应严格控制,其构造应能使壁柱与砖柱(墙垛)形成组合构件,按组合构件进行验算;壁柱可单面或双面设置,与砖柱四周的钢筋混凝土套也有所不同。
2 可采用外壁柱、内壁柱或内外侧同时设置,当需要保持外立面原貌时,应采用内壁柱。壁柱需与砖柱(墙垛)形成组合构件,按组合构件计算刚度并进行验算。
3 抗震加固时,对多道抗震设防的要求稍低,故加固后砖柱(墙垛)承担的地震作用少于《建筑抗震设计规范》GB 50011的要求,墙体有效侧向刚度的取值比规范大些;此外,根据试验结果,提出了横墙间距超过规定值时,加固后砖柱(墙垛)受力的计算方法。
4 作为简化,砖柱(墙垛)用壁柱加固后按组合构件计算其抗震承载力,考虑增设的部分受力滞后,新增的混凝土和钢筋的强度需乘以0. 85的折减系数。
其中,第7.3.2条为强制性要求。为使壁柱的加固有效,强调了以下几点:①壁柱应从底层设起,沿砖柱(墙垛)全高贯通;②壁柱应满足最小截面和最小纵筋、箍筋设置要求;③壁柱应在楼、屋盖处与原结构拉结,并应有基础。
Ⅱ 楼盖现浇层加固
7.3.3、7.3.4 本条给出了楼盖面层加固的构造要求。
增设钢筋混凝土现浇层加固楼盖,可使底层框架房屋满足抗震鉴定对楼盖整体性的要求。为确保现浇面层的加固有效,楼盖面层加固的细部构造,要确实加强原预制楼盖的整体性。强调了以下几点;①现浇层的最小厚度不得过小;②现浇层的最小分布钢筋应满足构造要求。
Ⅲ 增设面层、板墙、抗震墙、外加柱加固
7.3.5-7. 3.10 内框架和底层框架砖房采用面层、板墙和抗震墙进行加固的材料、构造、抗震验算设计及施工,直接引用了本规程第5章的有关规定。其中,参照《建筑抗震设计规范》GB 500U的规定,各方向的地震作用最好由该方向的抗震墙承担。
Ⅳ 框架柱加固
7.3.11 内框架和底层框架砖房的钢筋混凝土柱采用钢构套、现浇钢筋混凝土套、纤维布进行加固的材料、构造、抗震验算及施工,直接引用了本规程第6章的有关规定。
8 单层钢筋混凝土柱厂房
8.1 一般规定
8.1.1 本章与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第8章有密切联系,其适用范围相同。
8.1.2 钢筋混凝土厂房是装配式结构,抗震加固的重点与抗震鉴定的重点相同,侧重于提高厂房的整体性和连接的可靠性,而不增加原厂房的地震作用。
8.1.3 厂房加固后,各种支撑杆的截面、阶形柱上柱的钢构套等,多数可不进行抗震验算;需要验算时,内力分析与抗震鉴定时相同,均采用《建筑抗震设计规范》GB 50011的方法,构件的抗震承载力验算,牛腿的钢构套可用本章的方法,其余按《建筑抗震设计规范》GB 50011的方法,但采用"抗震加固的承载力调整系数"替代设计规范的"承载力抗震调整系数"。
8.2 加固方法
8.2.1 各种支撑布置不符合鉴定要求时,一般采取增设支撑的方法。
8.2.2 本条列举了天窗架、屋架和排架柱承载力不足时可选择的加固方法。
8.2.3 本条列举了各种连接不符合鉴定要求时可选择的加固和处理方法。
8.2.4 降低女儿墙高度是消除不利抗震因素的积极措施。试验和地震经验表明:用竖向角钢加固超高女儿墙是保证裂而不倒的有效措施。当条件许可时,可利用钢筋混凝土竖杆代替角钢,有利于建筑立面处理和维护。
8. 2.5 隔墙剔缝后,应注意保证隔墙本身的稳定性。
8.3 加固设计及施工
Ⅰ 屋盖加固
8.3.1 本条与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第8.2节的鉴定要求相呼应,规定了不同烈度下Ⅱ形天窗架T形截面立柱的加固处理:节点加固、有支撑的立柱加固和全部立柱加固。
8. 3.2 增设的竖向支撑与原有支撑形式相同,有利于地震作用的均匀分配。
当支撑全部为新增时,W形的刚度较好,但支撑高大于3m时,其腹杆较长,需要较大的截面尺寸,改用X形比较经济。
Ⅱ 排架柱加固
8.3,3-8.3.7 这几条规定了采用钢构套加固排架柱各部位的设计及施工,本次修订增加了对B类厂房的加固要求。
1 柱顶加固构件的截面尺寸,系参照《建筑抗震设计规范》GB 50011对抗剪箍筋的要求,考虑加固现有建筑时需引入"抗震加固的承载力调整系数",分别给出A、B类厂房加固的简图和构件的选用表,用于柱截面宽度不大于500mm的情况。
2 单层厂房中,有吊车的阶形柱上柱的底部或吊车梁顶标高处,以及高低跨的上柱,在水平地震作用下容易产生水平断裂破坏。这种震害在8度时较多,高于8度时更为严重。因此,提供了8、9度时加固的简图和所用的角钢、钢缀板的截面尺寸。
3 支承低跨屋盖的牛腿不足以承受地震下的水平拉力时,不足部分由钢构套的钢缀板或钢拉杆承担,其值可根据牛腿上重力荷载代表值产生的压力设计值和纵向受力钢筋的截面面租,参照《建筑抗震设计规范》GB 5001l规定的方法求得。钢缀板、钢拉杆截面验算时,考虑钢构套与原有牛腿不能完全共同工作,将其承载力设计值乘以0.75的折减系数。本规程据此提供了不同烈度、不同场地的截面选用表,以减少计算工作。
Ⅲ 柱间支撑加固
8.3.8 本次修订对个别文字进行了调整和明确。
采用钢筋混凝土套加固排架柱底部时,其抗震承载力验算的方法与《混凝土结构设计规范》GB 50010相同,按偏压构件斜截面受剪承载力计算,公式不再重复。考虑到混凝土套的受力滞后于原排架柱,需将新增部分的抗震承载力乘以0. 85的折减系数。
8.3.9 本次修订增加了对B类厂房的加固要求,补充了对柱间支撑开间的基础之间增加水平压梁的加固要求,使支撑的内力对基础的影响尽可能小。
增设柱间支撑时,需控制支撑杆的长细比,并采取有效的方法提高支撑与柱连接的可靠性。
Ⅳ 封檐墙和女儿墙加固
8.3.10 厂房的女儿墙、封檐墙,在7度时就可能出现震害,但适当加固后则效果明显。
本次修订增加了对B类厂房的加固要求。
表8.3.10-1和表8.3.10-2系按材料为Q235角钢、C20混凝土和HPB235钢筋得到的。
9 单层砖柱厂房和空旷房屋
9.1 一般规定
9.1.1 本章与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第9章有密切联系,对多孔砖和其他烧结砖、蒸压砖砌筑的单层房屋的抗震加固,根据试验结果和震害经验,本章的规定可供参考。
9.1. 2 本条强调了单层砖柱厂房和单层空旷房屋加固的重点。
单层空旷房屋指影剧院、礼堂、餐厅等空间较大的公共建筑,往往是由中央大厅和周围附属的不同结构类型房屋组成的以砌体承重为主的建筑。这种建筑的使用功能要求较高,加固难度较大,需要针对存在的抗震问题,从结构体系上予以改善。需要注意:
l. 大厅的抗震能力主要取决于砖柱(墙垛),要防止加固后砖柱刚度增大导致地震作用显著增加,而砖柱加固后的抗震承载力仍然不足。例如,正确选择钢筋网砂浆面层的材料强度、厚度和配筋,使形成的组合砖柱,刚度的增加可小于承载力的增加,达到预期的效果。
2 为减少大厅砖柱的地震作用,要充分利用两端墙体形成空间工作体系,加固方案应有利于屋盖整体性的加强。
3 单层空旷房屋的空间布置高低起落,平面布置复杂,毗邻的建筑之间通常不设防震缝;抗震上不利因素较多,在加固设计的方案选择时,应有利于消除不利因素,例如,采用轻质墙替换砌体隔墙、山墙山尖或将隔墙与承重构件间改为柔性连接等,可减少结构布置上对抗震的不利因素。
9.1. 3 针对砖墙承重的空旷房屋适用范围的限制,当按鉴定结果的要求,需要采用钢筋混凝土柱、组合柱承重时,则加固应增设相关构件、改变结构体系或采取既提高墙体(垛)承载力又提高延性的措施,达到现行《建筑抗震设计规范》GB 500ll相应要求。
9.1. 5 本条要求,大厅的混合排架结构、附属房屋的加固,应分别符合相应结构类型的要求。震害经验和研究分析表明,单层空旷砖房与其附属房屋之间的共同工作和相互影响是很明显的,抗震加固和抗震鉴定一样,需予以重视。
9. 2 加固方法
9. 2.1 提高砖柱(墙垛)承载力的方法,根据试验和加固后的震害经验总结,要根据实际情况选用:
壁柱和混凝土套加固,其承载力、延性和耐久性均优于钢筋砂浆面层加固,但施工较复杂且造价较高。一般在乙类设防时和8、9度的重屋盖时采用。
钢构套加固,着重于提高延性和抗倒塌能力,但承载力提高不多,适合于6、7度和承载力差距在30%以内时采用。
9.2.2 本条列举了提高整体性的加固方法,如采用增设支撑、支托、圈梁加固。
本次修订,尽可能明确单层空旷房屋大厅的相应加固方法。
9.2.3 砌体的山墙山尖,最容易破坏且因高度大使加固施工难度大;震害表明,轻质材料的山尖破坏较轻,特别在高烈度时更为明显;实践说明,高大墙体除采用增设扶壁柱加固外,山墙的山尖改为轻质材料,是较为经济、简便易行的;
空旷房屋大厅舞台口大梁上部的墙体,与单层工业厂房的悬墙受力状态接近,可采用类似的加固方法。
9.3 加固设计及施工
Ⅰ 面层组合柱加固
9.3.1-9. 3.4 这几条规定面层加固砖柱(墙)形成组合柱的抗 震承载力验算、构造及施工。其中,第9.3.1条是强制性要求。
1 计算组合砖柱的刚度时,加固面层与砖柱视为组合砖柱整体工作,包括面层中钢筋的作用。因为计算和试验均表明,钢筋的作用是显著的。
确定组合砖柱的计算高度时,对于9度地震,横墙和屋盖一般有一定的破坏,不具备空间工作性能,屋盖不能作为组合砖柱的不动铰支点,只能采用弹性方案;对于8度地震,屋盖结构尚具有一定的空间工作性能,因而可采用弹性和刚弹性两种计算方案。
必须指出,组合砖柱计算高度的改变,不会对抗震承载力验算结果产生明显的不利影响。因为抗震承载力验算时亦采用同一个计算高度。同时,对组合砖柱的弯矩和剪力,亦应乘以考虑空间工作的调整系数。
2 对T形截面砖柱,为了简化侧向刚度计算而不考虑翼缘,当翼缘宽度不小于腹板宽度5倍时,不考虑翼缘将使砖柱刚度减少20%以上,周期延长10%以上。因而相应的计算周期需予以折减。
当然,对钢筋混凝土屋架等重屋盖房屋,按铰接排架计算的周期,尚应再予以折减。
3 试验研究和计算表明,面层材料的弹性模量及其厚度等,对组合砖柱的刚度值有很大的影响,因而面层不宜采用较高强度等级的材料和较大的厚度,以免地震作用增加过大。
由于水泥砂浆的拉伸极限变形值低于混凝土的拉伸极限值较多,容易出现拉伸裂缝,为了保证组合砖柱的整体性和耐久性,规定砂浆面层内仅采用强度等级较低的HPB235级钢筋。
4 对加固组合砖柱拉结腹杆的间距、拉结腹杆的横截面尺寸及其配筋的规定,是考虑到使它们能传递必要的剪力,并使组合砖柱两侧的加固面层能整体工作。
5 震害表明,刚性地坪对砖柱等类似构件的嵌固作用很强,使其破坏均在地坪以上一定高度处。因而对埋入刚性地坪内的砖柱,其加固面层的基础埋深要求可适当放宽,即不要求与原柱子有同样的埋深。
Ⅱ 组合壁柱加固
9. 3.5、9.3.6 这两条给出了增设混凝土壁柱加固的构造和计算要求;其中,第9.3.5条是强制性要求。采用壁柱和混凝土套加固,其承载力、延性和耐久性均优于钢筋砂浆面层加固。
壁柱加固要有效,加固的细部构造应确保壁柱与砖墙形成组合构件,本规程中给出了示意图,强调了以下几点:①控制最小配筋率和配箍及钢筋与砖墙表面的距离;②加强壁柱纵向钢筋在上下端与原结构连接件的连接;③壁柱下应设置基础,并控制基础的截面;④按组合截面计算承载力时,应考虑应力滞后,将混凝土和钢筋的强度乘以折减系数。
Ⅲ 钢构套加固
9.3.7 本条给出了增设钢构套加固砖垛的构造要求。
1 钢构套加固,构件本身要有足够的刚度和强度,以控制砖柱的整体变形和保证钢构套的整体强度;加固着重于提高延性和抗倒塌能力,但承载力提高不多,适合于6、7度和承载力差距在30%以内时采用,一般不作抗震验算。
2 钢构套加固砖垛的细部构造应确实形成砖垛的约束,为确保钢构套加固能有效控制砖柱的整体变形,纵向角钢、缀板和拉杆的截面应使构件本身有足够的刚度和承载力,其中,横向缀板的间距比钢结构中相应的尺寸大,因不要求角钢肢杆充分承压,且角钢紧贴砖柱,不像通常的格构式组合钢柱中能自由地失稳。
3 构件需具有一定的腐蚀裕度,以具备耐久性。
采用本方法需注意以下几点:①钢构套角钢的上下端应有可靠连接;②钢构套缀板在柱上下端和柱变截面处,间距应加密。
10 木结构和土石墙房屋
10. 1木结构房屋
本节与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第10.1节有密切的联系。主要适用于不符合其要求的穿斗木构架、旧式木骨架、木柱木屋架、柁木檩架和康房的加固。
木结构房屋的震害表明,木结构是一种抗震能力较好的结构形式。只要木构件不腐朽、不严重开裂、不拔榫、不歪斜,且与围护墙有拉结,即使在高烈度区,仅有破坏轻微的实例。因此,木结构房屋抗震加固的重点是木结构的承重体系。只要地震时构架不倒,就会减轻地震造成的损失,达到墙倒屋不塌的目标。
木结构房屋的加固方法包括:
1 对构造不合理的木构架,采取增设杆件的方法加固,见图3~图7。
2 木构架歪斜,采用打牮拨正、增砌抗震墙的措施。
3 木构件的截面过细、腐朽、严重开裂,采用更换、增附构件的方法加固,见图8一图10。
4 木构件的节点松动,采用加铁件连接的方法加固。
5 木构架与围护墙体之间的连接,可采用加墙缆拉结的方法加固。
木构架房屋抗震加固中新增构件的截面尺寸,可按静载作用下选择的截面尺寸采用,即《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009 附录G提供的木构件尺寸。但新旧构件之间要加强连接。
10.2 土石墙房屋
本节与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第10.2节和第10.3节有密切的联系。主要适用于6、7度时不符合其鉴定要求的村镇土石墙房屋的抗震加固。
土石墙房屋加固的重点是墙体的承载力和连接。侧重于采用就地取材、简易可行的方法,如拆除重砌,增附构件,设墙缆、铁箍、钢丝等拉结,用苇箔、秫秸等轻质材料替换等。
四川省羌族民居--羌房,与毛片石房屋的情况有些类似,本节的规定可有些参考价值,需要针对地区的特点,在地方规程中进一步具体化。
11 烟囱和水塔
11.1 烟 囱
本节与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第11.1节有密切的联系。主要适用于不符合其鉴定要求的砖烟囱和钢筋混凝土烟囱的抗震加固。本次修订,明确区分A、B类烟囱加固要求的不同。
砖烟囱抗震承载力不足或砖烟囱顶部配筋不符合抗震鉴定要求时,可采用钢筋网砂浆面层或扁钢构套加固。钢筋混凝土烟囱可采用喷射混凝土加固。砖烟囱也可采用喷射混凝土加固。喷射混凝土的加固效果较好,但常受施工机具等条件的限制,且材料消耗较多。加固方案需按合理、有效、经济的原则确定。
面层加固中,竖向钢筋在烟囱根部要有足够的锚固,以避免加固后的烟囱在地震时根部出现弯曲破坏。加固的钢筋用量系按设计规范进行抗震承载力验算后提出的,因此,现有烟囱的砖强度等级为MUl0且砌筑砂浆强度等级不低于M5时,可不作抗震验算。
扁钢构套加固中,扁钢的厚度,除满足抗震强度要求外,还考虑了外界环境条件下钢材的锈蚀。竖向扁钢在烟囱根部要有足够的锚固,以避免加固后的烟囱在地震时根部出现弯曲破坏。加固的扁钢用量系按设计规范进行抗震承载力验算后提出的,其中,考虑扁钢在外界环境条件下的锈蚀影响,采用了0.6的折减系数。同样,现有砖烟囱,砖强度等级为MUl0且砌筑砂浆强度等级不低于M5时,可不作抗震验算。
对于钢筋混凝土烟囱,按鉴定的要求,当设防烈度不高于8度且高度不超过100m,不需要进行抗震验算,仅需符合构造鉴定要求。因此,采用钢筋混凝土套加固也仅规定构造要求。
11.2 水 塔
本节与《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第1l. 2节有密切的联系。主要适用于不符合鉴定要求的砖和钢筋混凝土筒壁式和支架式水塔的抗震加固。本次修订,明确区分A、B类水塔加固要求的不同。
水塔的加固,要根据其结构形式和设防烈度、场地的不同,分别采用扁钢构套、钢筋网砂浆面层、圈梁和外加柱及钢筋混凝土套加固;对基础倾斜度超过鉴定要求的水塔,需采取纠偏和加固措施后方可继续使用。
这里仅提出各种加固设计要求,有关的施工要求可参照本规程中各类建筑结构相应加固方法的有关条款。