砌体结构的加固（一）

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、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。