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摘要: 本文以村镇砌体结构房屋中砂浆强度偏低的砖墙为研究对象，提出了一种全新的抗震加固方法：角钢和打包带加固法，并通过低周往复荷载试验，对加固后墙体和原墙在水平力作用下的承载力和变形性能进行了对比分析和研究，从墙体的破坏形态、承载力、变形、滞回特性和耗能性等多方面进行了抗震性能分析，证明采用本文提出的加固方法可明显提高墙
体的抗震性能，尤其是墙体的延性由于打包带的约束作用得到大幅提高。本文的加固方法施工简单、经济高效，利于在农村广大地区进行推广。
关键词: 砖墙 打包带 抗震加固抗震性能
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：
1引言
本文的目的是针对实际结构的抗震缺陷，并结合村镇房屋的实际布局如楼层较少、竖向压力小等特点，提出易于施工操作、造价低，能有效提高抗震性能的加固方法。在此基础上，本文提出了一种全新的经济有效、便于施工的抗震加固方法：角钢和打包带加固法，并通过低周往复荷载试验研究，最后证明采用本文提出的加固方法可明显提高墙体的抗震性能，尤其是墙体的延性，由于打包带的约束作用得到了大幅提高。
试验概况
2.1 试件设计
试验共两片砖砌体，砖的规格为240mm×115mm×53mm，强度为Mu10，一顺一丁混合砂浆砌筑；砂浆的设计强度为M1【1】。原墙尺寸为2250mm×1500mm×240mm，试件的高宽比为1:1.5。加固砖墙采用角钢打包带进行包裹。
具体做法是：在砖墙的每个角部用26钢筋植入地梁，上部与∠30×30×3角钢搭接焊接，角钢上部与砖墙顶面齐平；沿墙高间隔20cm用打包带围箍，接头处的搭接长度为20cm，打包带张紧后接头处各用3个卡扣紧固。该加固方法除角部植筋外，墙面无湿作业，施工快捷，角钢和打包带在市场常见，且比起钢筋网造价低，主要针对房屋延性不足易倒塌的问题提出。
图1 原型砖墙试件w-1
图2打包带加固试件w-2
角钢和打包带加固法中采用市场上比较常见的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）塑钢打包带，宽度19mm，厚度1mm，其抗拉强度在WEW-600B试验机上进行，试验时取3根，单根长度为300mm。
根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001），墙体的抗剪承载力影响因素主要有：竖向压应力、砂浆强度和墙体的截面积，在后两者一定的情况下竖向压应力 越大，墙体的抗剪承载力越大，因此 的确定直接影响加固效果。村镇砌体结构房屋层数较少，
较小，这也是与城市砌体结构的主要区别之一。本试验的取值依据是二层三开间横墙承重砖木结构房屋的荷载计算，墙体平均压应力 为0.22MPa。
加载制度
采用拟静力试验方法对原墙和加固后墙体进行低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究。试验时，首先施加试件的竖向荷载至预定压力值并使其保持稳定，然后逐级施加水平荷载。在弹性阶段即试件开裂前用荷载控制并分级加载，当试件开裂后用墙顶的位移控制加载，当荷载下降到极限荷载的85%或刚度明显下降时终止试验。
试验结果分析
3.1 墙体W-1的破坏形态
当水平荷载加至极限荷载的30%时，墙体底部开始出现细小的水平裂缝，随着水平荷载的增加，墙体底部两侧的水平裂缝向中间延伸，裂缝变宽；当水平荷载增加至极限荷载的75%时，墙底两侧的水平裂缝接近贯通。随着水平荷载的增加，墙顶位移逐渐增大，墙体中部出现细微的竖向裂缝。当水平荷载达到极限荷载的90%的时候，墙体正面左侧出现细微的斜裂缝，随荷载的增加沿砖缝向下发展；当水平荷载增加至60KN的时候，墙体正面左上角沿砖缝出现对角线方向的细小斜裂缝，沿砖缝向下发展。当水平荷载的继续增加，墙体沿对角线方向发生脆性破坏，上部墙体发生水平滑移150mm，竖向拉开70mm的距离，水平千斤顶一侧墙体发生的平面外侧移为120mm，墙体左下角砖被压碎，沿斜裂缝个别砖块被拉断。
3.2 墙体W-2的破坏形态
在荷载控制阶段，墙体没有出现明显的裂缝，当水平力达到10KN时，最下面一道打包带在与角钢焊接的钢筋处出现一条水平裂缝。随转为位移控制加载。
在位移控制阶段，当墙顶位移为1.00mm时，墙体沿主对角线方向出现细微的裂缝，并有砂浆从墙体表面落下，随着墙顶位移的增加，裂缝不断发展；当墙顶位移达到3mm时，沿对角线方向的主裂缝形成，随着墙顶位移和荷载的增加，裂缝不断向下发展，裂缝变宽，两侧的角钢随着墙体的变形出现弯曲，打包带在角钢变形的作用下被绷紧，应变明显增加。随着墙顶位移的继续增加，主裂缝不断变宽，并在主裂缝的两侧出现新的明显裂缝，并不断延伸，角部砖被压碎，角钢明显外鼓，墙体中部出现平面外变形错动。当墙顶位移为25mm，荷载下降到极限荷载的85%，停止加载，此时，墙体一侧面上部的砖块出现断裂，裂缝多处出现砖块被压碎或沿砖块厚度方向被一分为二，砂浆多处被压碎挤出，形成穿透砖墙的透明缝，角部地梁頂面以上三皮砖被压碎，裂缝处最大砖缝宽度为40mm，墙体最终破坏形位移延性系数的计算式如下：
，式中， 为试件的极限位移，取荷载下降至85%极限荷载时的位移；为试件的屈服位移，取骨架曲线斜率出现明显转折时的位移。
加固后墙体的抗剪承载力由加固前的62kN提高到80kN，承载力的提高幅度为29%。墙体W-1由于材料脆性，加固前的墙体在达到极限荷载以后突然破坏，没有明显的预兆，延性较差；而采用角钢和打包带加固后的墙体W-2的极限位移较开裂位移增加了11.33mm，提高幅度为300%以上，墙体的延性明显提高。
3.4 墙体的滞回曲线和骨架曲线
墙体的滞回曲线可以全面描述墙体的弹、塑性性质和抗震性能，它概括了构件的强度、刚度和延性等力学指标。
由滞回曲线可以看出，墙体W-1和W-2在达到极限荷载的60%之前基本上处于弹性工作阶段，滞回曲线接近于直线；随着荷载的增加，滞回环逐渐丰满呈梭形。墙体W-2开裂后，初期滞回曲线仍呈梭形，滞回环面积较小，刚度开始下降并表现出一定的弹塑性性质。随着裂缝的发展，角钢和打包带在限制墙体的变形中逐渐发挥作用，从而显著改善墙体的受力性能，滞回环的面积也逐渐增大，并发展成弓形，表明墙体的耗能能力明显增强。当墙体达到极限抗剪强度以后，其承载能力随着位移的增大而逐渐降低，滞回曲线进入下降段，但下降幅度不大，此时，整个滞回环出现“捏缩效应”，并呈现反S形，表明墙体发生了剪切滑移，发生剪切破坏。
结论
在加载过程中，角钢和打包带的存在使滞回环面积增大，变形能力得到加强，延性增加，骨架曲线下降段平缓，从而改善了整体结构的抗震性能，避免在荷载达到极限状态时，由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然倒塌。
3） 通过本次试验，可以证明本文提出的抗震加固方法-角钢打包带加固法对于低强度砌体可以有效提高墙片整体性，明显增加抗震延性。这种方法施工工艺简单，普通农民易于掌握，加固材料价格低廉，对于经济不发达的村镇地区进行砌体结构抗震加固具有很好的推广作用。
参考文献：
[1] 李保华，村镇砌体结构房屋抗震加固技术研究【D】，北京，北京工业大学硕士学位论文，2011。
[2] 曾银枝，李保华，徐福泉等，村镇砌体结构住宅抗震性能现状分析【J】, 工程抗震与加固改造，2011，33（3），121-126。
[3] 郝彤，刘立新，王仁义，带构造柱混凝土多孔砖墙体的抗震性能试验研究【J】, 世界地震工程，2008, 24(3），93-97。
体的抗震性能，尤其是墙体的延性由于打包带的约束作用得到大幅提高。本文的加固方法施工简单、经济高效，利于在农村广大地区进行推广。
关键词: 砖墙 打包带 抗震加固抗震性能
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：
1引言
本文的目的是针对实际结构的抗震缺陷，并结合村镇房屋的实际布局如楼层较少、竖向压力小等特点，提出易于施工操作、造价低，能有效提高抗震性能的加固方法。在此基础上，本文提出了一种全新的经济有效、便于施工的抗震加固方法：角钢和打包带加固法，并通过低周往复荷载试验研究，最后证明采用本文提出的加固方法可明显提高墙体的抗震性能，尤其是墙体的延性，由于打包带的约束作用得到了大幅提高。
试验概况
2.1 试件设计
试验共两片砖砌体，砖的规格为240mm×115mm×53mm，强度为Mu10，一顺一丁混合砂浆砌筑；砂浆的设计强度为M1【1】。原墙尺寸为2250mm×1500mm×240mm，试件的高宽比为1:1.5。加固砖墙采用角钢打包带进行包裹。
具体做法是：在砖墙的每个角部用26钢筋植入地梁，上部与∠30×30×3角钢搭接焊接，角钢上部与砖墙顶面齐平；沿墙高间隔20cm用打包带围箍，接头处的搭接长度为20cm，打包带张紧后接头处各用3个卡扣紧固。该加固方法除角部植筋外，墙面无湿作业，施工快捷，角钢和打包带在市场常见，且比起钢筋网造价低，主要针对房屋延性不足易倒塌的问题提出。
图1 原型砖墙试件w-1
图2打包带加固试件w-2
角钢和打包带加固法中采用市场上比较常见的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）塑钢打包带，宽度19mm，厚度1mm，其抗拉强度在WEW-600B试验机上进行，试验时取3根，单根长度为300mm。
根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001），墙体的抗剪承载力影响因素主要有：竖向压应力、砂浆强度和墙体的截面积，在后两者一定的情况下竖向压应力 越大，墙体的抗剪承载力越大，因此 的确定直接影响加固效果。村镇砌体结构房屋层数较少，
较小，这也是与城市砌体结构的主要区别之一。本试验的取值依据是二层三开间横墙承重砖木结构房屋的荷载计算，墙体平均压应力 为0.22MPa。
加载制度
采用拟静力试验方法对原墙和加固后墙体进行低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究。试验时，首先施加试件的竖向荷载至预定压力值并使其保持稳定，然后逐级施加水平荷载。在弹性阶段即试件开裂前用荷载控制并分级加载，当试件开裂后用墙顶的位移控制加载，当荷载下降到极限荷载的85%或刚度明显下降时终止试验。
试验结果分析
3.1 墙体W-1的破坏形态
当水平荷载加至极限荷载的30%时，墙体底部开始出现细小的水平裂缝，随着水平荷载的增加，墙体底部两侧的水平裂缝向中间延伸，裂缝变宽；当水平荷载增加至极限荷载的75%时，墙底两侧的水平裂缝接近贯通。随着水平荷载的增加，墙顶位移逐渐增大，墙体中部出现细微的竖向裂缝。当水平荷载达到极限荷载的90%的时候，墙体正面左侧出现细微的斜裂缝，随荷载的增加沿砖缝向下发展；当水平荷载增加至60KN的时候，墙体正面左上角沿砖缝出现对角线方向的细小斜裂缝，沿砖缝向下发展。当水平荷载的继续增加，墙体沿对角线方向发生脆性破坏，上部墙体发生水平滑移150mm，竖向拉开70mm的距离，水平千斤顶一侧墙体发生的平面外侧移为120mm，墙体左下角砖被压碎，沿斜裂缝个别砖块被拉断。
3.2 墙体W-2的破坏形态
在荷载控制阶段，墙体没有出现明显的裂缝，当水平力达到10KN时，最下面一道打包带在与角钢焊接的钢筋处出现一条水平裂缝。随转为位移控制加载。
在位移控制阶段，当墙顶位移为1.00mm时，墙体沿主对角线方向出现细微的裂缝，并有砂浆从墙体表面落下，随着墙顶位移的增加，裂缝不断发展；当墙顶位移达到3mm时，沿对角线方向的主裂缝形成，随着墙顶位移和荷载的增加，裂缝不断向下发展，裂缝变宽，两侧的角钢随着墙体的变形出现弯曲，打包带在角钢变形的作用下被绷紧，应变明显增加。随着墙顶位移的继续增加，主裂缝不断变宽，并在主裂缝的两侧出现新的明显裂缝，并不断延伸，角部砖被压碎，角钢明显外鼓，墙体中部出现平面外变形错动。当墙顶位移为25mm，荷载下降到极限荷载的85%，停止加载，此时，墙体一侧面上部的砖块出现断裂，裂缝多处出现砖块被压碎或沿砖块厚度方向被一分为二，砂浆多处被压碎挤出，形成穿透砖墙的透明缝，角部地梁頂面以上三皮砖被压碎，裂缝处最大砖缝宽度为40mm，墙体最终破坏形位移延性系数的计算式如下：
，式中， 为试件的极限位移，取荷载下降至85%极限荷载时的位移；为试件的屈服位移，取骨架曲线斜率出现明显转折时的位移。
加固后墙体的抗剪承载力由加固前的62kN提高到80kN，承载力的提高幅度为29%。墙体W-1由于材料脆性，加固前的墙体在达到极限荷载以后突然破坏，没有明显的预兆，延性较差；而采用角钢和打包带加固后的墙体W-2的极限位移较开裂位移增加了11.33mm，提高幅度为300%以上，墙体的延性明显提高。
3.4 墙体的滞回曲线和骨架曲线
墙体的滞回曲线可以全面描述墙体的弹、塑性性质和抗震性能，它概括了构件的强度、刚度和延性等力学指标。
由滞回曲线可以看出，墙体W-1和W-2在达到极限荷载的60%之前基本上处于弹性工作阶段，滞回曲线接近于直线；随着荷载的增加，滞回环逐渐丰满呈梭形。墙体W-2开裂后，初期滞回曲线仍呈梭形，滞回环面积较小，刚度开始下降并表现出一定的弹塑性性质。随着裂缝的发展，角钢和打包带在限制墙体的变形中逐渐发挥作用，从而显著改善墙体的受力性能，滞回环的面积也逐渐增大，并发展成弓形，表明墙体的耗能能力明显增强。当墙体达到极限抗剪强度以后，其承载能力随着位移的增大而逐渐降低，滞回曲线进入下降段，但下降幅度不大，此时，整个滞回环出现“捏缩效应”，并呈现反S形，表明墙体发生了剪切滑移，发生剪切破坏。
结论
在加载过程中，角钢和打包带的存在使滞回环面积增大，变形能力得到加强，延性增加，骨架曲线下降段平缓，从而改善了整体结构的抗震性能，避免在荷载达到极限状态时，由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然倒塌。
3） 通过本次试验，可以证明本文提出的抗震加固方法-角钢打包带加固法对于低强度砌体可以有效提高墙片整体性，明显增加抗震延性。这种方法施工工艺简单，普通农民易于掌握，加固材料价格低廉，对于经济不发达的村镇地区进行砌体结构抗震加固具有很好的推广作用。
参考文献：
[1] 李保华，村镇砌体结构房屋抗震加固技术研究【D】，北京，北京工业大学硕士学位论文，2011。
[2] 曾银枝，李保华，徐福泉等，村镇砌体结构住宅抗震性能现状分析【J】, 工程抗震与加固改造，2011，33（3），121-126。
[3] 郝彤，刘立新，王仁义，带构造柱混凝土多孔砖墙体的抗震性能试验研究【J】, 世界地震工程，2008, 24(3），93-97。