建筑抗震加固技術(shù)

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院1建筑抗震加固技術(shù)李青海工學(xué)院土木工程學(xué)院2基本內(nèi)容

工程震害特征抗震加固設(shè)計(jì)工程加固的常用方法加固實(shí)例淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院3

1

工程震害特征

1.1建筑地震破壞等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)（1990）1.劃分原則(1)按不同的結(jié)構(gòu)類型劃分地震破壞等級(jí)；(2)以承重構(gòu)件的破壞程度為主確定地震破壞程度；(3)建筑地震破壞程度的判別，應(yīng)引入數(shù)量概念；(4)應(yīng)考慮修復(fù)的難易程度、是否可使用及直接經(jīng)濟(jì)損失的大??；(5)以建筑直接遭受的地震破壞為依據(jù)。42.建筑破壞的五個(gè)等級(jí)劃分

(1)基本完好（含完好）：承重構(gòu)件完好；個(gè)別非承重構(gòu)件輕微損壞；附屬構(gòu)件有不同程度破壞。一般不需修理即可繼續(xù)使用。

(2)輕微損壞：個(gè)別承重構(gòu)件輕微裂縫，個(gè)別非承重構(gòu)件明顯破壞；附屬構(gòu)件有不同程度的破壞。不需修理或需稍加修理，仍可繼續(xù)使用。

(3)中等破壞：多數(shù)承重構(gòu)件輕微裂縫部分明顯裂縫；個(gè)別非承重構(gòu)件嚴(yán)重破壞。需一般修理，采取安全措施后可適當(dāng)使用。

(4)嚴(yán)重破壞：多數(shù)承重構(gòu)件嚴(yán)重破壞或部分倒塌。應(yīng)采取排險(xiǎn)措施；需大修、局部拆除。

(5)倒塌：多數(shù)承重構(gòu)件倒塌。需拆除。53.多層磚房地震破壞等級(jí)劃分

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院61.2多層砌體房屋的震害特點(diǎn)多層砌體結(jié)構(gòu)相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)體系抗震性能較差不同烈度時(shí)的破壞部位變化不大，破壞程度有顯著差別房屋的層數(shù)越多、高度越高，破壞越嚴(yán)重淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院7

1墻體承載能力不足產(chǎn)生的X型裂縫或單向斜裂縫82內(nèi)外墻交接處的破壞：7度時(shí)開(kāi)始有破壞，8度時(shí)普遍和嚴(yán)重，9度時(shí)可能甩出?？v橫墻連接薄弱，地震中致使外縱墻大片閃落，唐山大地震此類震害較為明顯。隨著抗震設(shè)計(jì)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)縱橫墻連接的重視，此類震害相應(yīng)減少，但農(nóng)村自建房中仍有此類震害發(fā)生。

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院93墻體轉(zhuǎn)角處的破壞墻體轉(zhuǎn)角部位應(yīng)力集中容易產(chǎn)生破壞，尤其是房屋的四角，兼受扭轉(zhuǎn)等復(fù)合應(yīng)力，特別容易產(chǎn)生破壞，甚至引起倒塌。

104圈梁未設(shè)置或設(shè)置不當(dāng)歷次震害表明，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)置圈梁構(gòu)造柱是提高結(jié)構(gòu)整體性與防倒塌的重要措施。圈梁在橫墻上拉通太少，地震時(shí)隨外墻倒塌而脫落。圈梁兼作窗過(guò)梁，未設(shè)在樓板平面處，頂層部分倒塌，圈梁甩落在地。115構(gòu)造柱破壞汶川地震中砌體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱發(fā)生壓屈、剪切破壞。有效抑制了墻體開(kāi)裂，防止結(jié)構(gòu)的倒塌。126樓屋蓋整體性木屋蓋整體性差，地震時(shí)木屋架易塌落，頂層墻體破壞嚴(yán)重。13預(yù)制空心板間如無(wú)可靠連接，樓屋蓋整體性差，地震破壞嚴(yán)重147墻體局部破壞縱墻端部墻肢縱橫墻交接處外墻轉(zhuǎn)角凹凸部位墻體縱向墻肢158樓梯間的破壞樓梯間垮塌

樓梯板斷裂

16樓梯間柱破壞

樓梯梁剪扭破壞179屋面局部突出的破壞1810非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞女兒墻偏高，無(wú)任何拉結(jié)措施，或拉結(jié)措施不當(dāng)，地震時(shí)易開(kāi)裂或閃落。外廊欄板無(wú)拉結(jié)措施，地震時(shí)閃落1911結(jié)構(gòu)體系、布局不合理引起的震害淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院201.3框架結(jié)構(gòu)房屋震害（一）、結(jié)構(gòu)體系引發(fā)的震害

1、單跨框架

單跨框架僅有框架作為抗震防線外、且結(jié)構(gòu)綴余度小，因而在地震中很容易形成機(jī)構(gòu)從而破壞繼而倒塌，單跨框架對(duì)于抗震具有明顯的不利因素，故本次《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》修編中規(guī)定乙類建筑不應(yīng)采用單跨框架，對(duì)于多層建筑也不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。對(duì)于不符合要求的建筑應(yīng)進(jìn)行改變結(jié)構(gòu)體系以及加固或采取其它相應(yīng)措施?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院21淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院22淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院232、單向框架特點(diǎn)：（1）僅對(duì)橫向框架進(jìn)行平面結(jié)構(gòu)分析。（2）對(duì)縱向按連續(xù)梁計(jì)算，僅考慮其承擔(dān)垂直荷載，在箍筋配置和縱筋的錨固上也常按一般梁考慮。

而地震作用時(shí)，實(shí)際上橫向的基本周期和縱向的基本周期相當(dāng)接近，縱橫向的總地震力也大致接近，每個(gè)柱子在縱向和橫向承受的地震剪力和彎矩也差不多。淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院243、主體結(jié)構(gòu)的抗震體系

（1）鋼筋混凝土框架

整體倒塌或傾覆；薄弱層倒塌(底層破壞、頂層塔樓破壞、中間層破壞)；框架節(jié)點(diǎn)破壞、強(qiáng)梁弱柱破壞；填充墻與主體結(jié)構(gòu)連接不牢倒塌；填充墻設(shè)置不合理使框架柱形成短柱而剪切破壞等形式。

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院25淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院26淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院27（2）填充墻框架

這種結(jié)構(gòu)形式主要在上世紀(jì)八十年代前應(yīng)用較多。特點(diǎn)：嵌砌于框架間的填充磚墻在地震時(shí)與鋼筋混凝土框架共同承受地震水平作用，在一定程度上約束了填充墻框架的側(cè)移；填充墻的破壞是最為普遍;框架平面內(nèi)嵌砌磚填充墻，柱上端易發(fā)生剪切破壞。外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切破壞?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院28（3）框架－抗震墻結(jié)構(gòu)

a鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土抗震墻兩類抗側(cè)力構(gòu)件組成，抗震墻提供比框架大得多的抗側(cè)移剛度，承受整體彎曲能力占70％以上;b由于框架、抗震墻協(xié)同工作時(shí)，抗震墻頂部框架的反向水平力將使抗震墻各個(gè)截面彎矩大幅度減小，墻體彎曲變形以及由此產(chǎn)生的側(cè)移和層間側(cè)移顯著減少，震害也相對(duì)減輕。也使磚圍護(hù)墻和填充墻的震害顯著減輕。淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院29（4）鋼筋混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)一般多用于民用建筑的住宅、宿舍，其震害都較輕。小開(kāi)間現(xiàn)澆抗震墻也只是出現(xiàn)輕微裂縫?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院304、豎向剛度不均勻使震害加重（1）底部剛度小

由于底層抗側(cè)移剛度和屈服強(qiáng)度驟然減低，位移增大，屈服強(qiáng)度系數(shù)比上面各層小的多，引起底層嚴(yán)重破壞甚至倒塌。

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院31北川一中，五層教學(xué)樓，只剩下了三層

剛度不均且突變＋錯(cuò)層

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院32彭州市小漁洞商店底層傾斜側(cè)移三層框架結(jié)構(gòu)，底層柱上下端破壞傾斜移側(cè)底層柱上下端產(chǎn)生塑性鉸，形成機(jī)構(gòu)

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院33

多層和高層框架房屋的中間層，強(qiáng)地震時(shí)常出現(xiàn)異常的震害，這些層可能是結(jié)構(gòu)布置較弱的樓層，而且高層房屋的豎向地震作用也是破壞的原因，這些樓層也出現(xiàn)最大壓應(yīng)力或最大拉應(yīng)力，在豎向剛度突變時(shí)，剛度小的樓層在水平和豎向地震的共同作用下，由于抗震承載力不足而毀壞倒塌。（2）中間柔弱層（3）頂部柔弱層（4）上下兩端柔弱層淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院34

阪神地震中某醫(yī)院中間五層薄弱層倒塌，一層完好無(wú)損

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院35（二）、建筑體型布置1、平面布置

剛度不均勻；

L形等不對(duì)稱平面的建筑；開(kāi)口房屋由于剛度極不均勻，破壞率顯著增高；電梯間布置上存在較大偏心也將使震害加重；帶有較長(zhǎng)翼緣或凸出的T形、十字形、U形、H形、Y形平面由于地震時(shí)側(cè)移差異而使震害加重。淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院36

都江堰市中醫(yī)院住院部大樓，七層框架結(jié)構(gòu)，平面L形，一翼完全倒塌淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院372、立面布置

a大底盤建筑，若裙房與主樓相連而不設(shè)縫，體形的突變引起剛度突變，使主樓在接近裙房的樓層相對(duì)較為柔弱，地震時(shí)因塑性變形集中效應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)大層間側(cè)移，導(dǎo)致嚴(yán)重破壞；

b房屋高度與高寬比。房屋愈高，受到的地震作用和傾覆力矩愈大，破壞的可能性也愈大；

c上部為抗震墻等剛性結(jié)構(gòu)，下部為框架，出現(xiàn)的傾覆破壞；

d突出屋頂?shù)氖者M(jìn)建筑破壞嚴(yán)重；

e頂層空曠大房間震害嚴(yán)重；

f高低層毗連房屋震害加重?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院38都江堰市基督教堂框架結(jié)構(gòu)，底部結(jié)構(gòu)輕微破壞，出屋面塔樓嚴(yán)重破壞。都江堰市天地仁商務(wù)酒店，五層框架結(jié)構(gòu)，建于2007年，屋頂小塔樓傾倒?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院393、防震縫和變形縫的震害a縫寬不足；

b縫內(nèi)落入物造成破壞；

c防震縫兩側(cè)相鄰建筑物發(fā)生互撞；

d防震縫未徹底斷開(kāi)造成震害.淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院40（三）、各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞形態(tài)1、框架結(jié)構(gòu)整體倒塌

都江堰市某五層框架結(jié)構(gòu)，整體疊壓式倒塌汶川縣映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué)某框架結(jié)構(gòu)，建筑整體退臺(tái)式倒塌淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院412、框架柱

a柱頂部破壞：

(1)柱端混凝土酥碎、散落、豎向鋼筋壓屈；

(2)斜裂縫柱頭順斜裂縫下滑錯(cuò)動(dòng)，鋼筋順斜裂縫方向彎曲，嚴(yán)重者混凝土全部崩落，上層梁板下塌，柱內(nèi)縱筋壓彎成燈籠狀。

(3)豎向裂縫主要是箍筋不足或梁柱相交處箍筋布置較差所致?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院42都江堰市華夏廣場(chǎng)商住樓，五層框架結(jié)構(gòu)，底層柱上端破壞綿竹市漢旺鎮(zhèn)某商住樓框架結(jié)構(gòu)，底層柱上端嚴(yán)重破壞

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院43柱頂主筋沿水平截面呈燈籠狀破壞，箍筋彎鉤進(jìn)開(kāi)都江堰市金葉賓館六層框架結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重破壞。底層柱上端混凝土壓碎主筋壓曲

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院44b柱底柱根部的破壞率相對(duì)柱頂較低；

c柱身中段的震害與對(duì)柱頂和柱底對(duì)比相對(duì)較少，但同樣存在嚴(yán)重震害：

(1)柱身配箍太小引起的柱身剪切破壞。

(2)柱身的短柱破壞

d角柱框架角柱的震害常比邊柱和中柱更為嚴(yán)重：

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院45

綿竹市東方汽輪機(jī)廠材料研究中心，六層框架結(jié)構(gòu)，底層角柱上端開(kāi)裂

綿竹市漢旺鎮(zhèn)東汽小學(xué)教學(xué)樓四層框架結(jié)構(gòu)，角柱節(jié)點(diǎn)剪切破壞

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院46安縣安昌鎮(zhèn)血站綜合樓四層框架結(jié)構(gòu)，建于2001年，底層框架角柱節(jié)點(diǎn)剪切破壞底層角柱上下端破壞

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院47f短柱

(1)短柱破壞特點(diǎn)剪切承載力不足的震害；

(2)長(zhǎng)短柱在同一層中同時(shí)存在時(shí)，短柱破壞嚴(yán)重；

(3)框架柱由于墻的嵌固出現(xiàn)短柱而震害加重。g樓梯柱

(1)框架中的樓梯斜梁和踏步板構(gòu)成類似豎向鋼筋混凝土斜撐，作用于樓梯柱或支承中間平臺(tái)梁板的框架柱。

(2)有時(shí)，樓梯平臺(tái)柱上下與框架梁連接，實(shí)際形成短柱加重震害。

(3)在構(gòu)造上應(yīng)按短柱考慮，控制軸壓比，加密箍筋?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院483、框架梁a梁端：斜裂縫裂縫正八字形、豎裂縫；b梁的跨中在中部1／3跨度范圍內(nèi)出現(xiàn)豎向裂縫；c短梁出現(xiàn)斜裂縫，且斜裂縫延伸很長(zhǎng)。4、梁柱節(jié)點(diǎn)

梁柱節(jié)點(diǎn)在水平地震作用下，左、右梁順時(shí)針繞節(jié)點(diǎn)的同方向彎矩和上、下柱逆時(shí)針繞節(jié)點(diǎn)的反方向彎矩的作用，在節(jié)點(diǎn)處引起的剪力比柱子的剪力大得多。并使節(jié)點(diǎn)域受到一個(gè)對(duì)角方向的壓力和另一對(duì)角方向的拉力，當(dāng)節(jié)點(diǎn)域的主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，即產(chǎn)生剪切型的斜向裂縫。地震作用反向時(shí)，將在另一方面產(chǎn)生斜裂縫，地震作用的往復(fù)作用，節(jié)點(diǎn)域可能產(chǎn)生多條交叉裂縫，混凝土剝落、酥裂，梁、柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固失效。淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院49

綿竹市漢旺鎮(zhèn)東方汽輪機(jī)廠某框架結(jié)構(gòu)底部角柱節(jié)點(diǎn)破壞映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué)教學(xué)樓,四層框架結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重破壞。底層角柱節(jié)點(diǎn)彎剪破壞淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院50

汶川縣映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué)教學(xué)樓嚴(yán)重破壞框架節(jié)點(diǎn)，兩側(cè)梁標(biāo)高不一致，邊跨中間節(jié)點(diǎn)彎剪破壞

汶川縣映秀鎮(zhèn)漩口中學(xué)教學(xué)樓嚴(yán)重破壞，角柱節(jié)點(diǎn)彎剪破壞

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院515、鋼筋混凝土抗震墻

a現(xiàn)澆鋼筋混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)體系，震害較輕；現(xiàn)澆抗震墻的空間整體性強(qiáng)，水平荷載下的側(cè)向變形小，承載能力富裕很大，地震時(shí)剪力墻即使嚴(yán)重開(kāi)裂，強(qiáng)度衰減，其承載能力也很少降低到承重所需要的臨界承載力以下，該體系具有較高的抗震能力?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院52都江堰市中國(guó)移動(dòng)電信大樓基本完好抗震墻連梁X形裂縫

底層抗震墻底部混凝土壓碎53b框架抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻

框架一抗震墻結(jié)構(gòu)體系，是框架結(jié)構(gòu)體系和的抗震墻組成的雙重結(jié)構(gòu)體系?？傮w耐震性能好，延性較好，震害很輕。都江堰市公安局大樓中等破壞，11層框架－抗震墻結(jié)構(gòu)

抗震墻連梁X形裂縫

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院54都江堰市岷江國(guó)際大廈輕微破壞

抗震墻底部混凝土壓碎主筋壓屈

抗震墻連梁X形裂縫

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院556、鋼筋混凝土房屋中的砌體填充墻

a砌體填充平面外倒塌;

b砌體填充墻斜裂縫和交叉裂縫;

c填充墻的做法對(duì)震害有很大影響：

現(xiàn)澆抗震帶；柱拉結(jié)鋼筋；電樓梯間的砌體填充墻震害比較普遍，也較嚴(yán)重?；春９W(xué)院土木工程學(xué)院56都江堰市小憩驛站酒店填充墻破壞，五層框架結(jié)構(gòu)，建于2008年

淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院57

漢中市錦繡華庭填充墻開(kāi)裂，十二層現(xiàn)