技术领域和
背景技术：
本发明涉及加固的砌筑墙和加固砌筑墙的方法，具体地，为了增加砌筑墙抵抗地震的抵抗力。砌筑墙是通过砂浆将单个单元铺设并结合在一起建造的。砖和混凝土块是最常见的砌筑单元类型，不过石头、大理石、花岗岩、石灰华、石灰石、铸石、玻璃砖、灰泥、瓷砖和穗轴(cob)也是常见的。墙可以是承重墙或贴面墙。尽管砌体通常是高耐用的结构形式，并且砌体在垂直载荷下具有高的抗压强度，但是它具有低的抗拉强度(抗扭转或抗拉伸)，除非进行加固。未加固的砌筑建筑物由于其高质量、有限的延展性和低抗拉强度，所以在地震期间非常容易受到毁坏。
在2009年5月《结构杂志》第12至第14页tumilian等著的“用于砌体改装的frp复合材料”(“frpcompositesformasonryretrofitting”tumilianetal.,structureal.,structuremagazine,may2009,p.12–14)中描述了使用纤维增强塑料(frp)条来加固现有砌体。根据这个文件，加强砌筑墙对地震载荷和风载荷的抵抗力可能需要在墙的两侧放置frp，以提供抵抗向内载荷和向外载荷的抗弯曲性。还可预期的是，对于作为建筑物外壳的部分的一些外部墙，由于场地的约束(例如空心墙系统的后靠墙的存在)，不太可能在墙的两侧放置frp，并且对于历史建筑物中的砖墙也可存在类似的约束。在这种情况下，即使墙的两侧都是可进入的，外部侧也可能是“不能接触的”，因为frp将毁坏正面外观，除非将外面的棒材隐藏在平缝中。
在2012年澳大利亚纽卡斯尔大学的k.m.c.konthesingha著的博士论文“使用纤维增强聚合物强化件的砌筑剪切墙的地震保护”(“earthquakeprotectionofmasonryshearwallsshearwallsusingfibrereinforcedpolymerstrengthening”,k.m.c.konthesingha,phdthesisschoolofengineering,theuniversityofnewcastle,australia,2012)中，循环载荷被用于研究frp对固体粘土砖砌体的循环粘接行为。例如，拉力试验样本各自包括四砖块高堆叠粘接的棱柱，它们使用插入在垂直槽中的15mm宽的单向拉挤的碳纤维增强塑料(cfrp)条加固，测试样本使用切砖机切割成砖单元。然后，用两部分的环氧粘合剂将frp条粘结到槽中。垂直槽的截面为20mm深和6mm宽。加强的加固件仅运用在墙的一侧，因为在实践中通常不可能进入现有墙的两侧。
在美国专利5894003和韩国专利101240283、1004432318和101057667中也公开了使用frp条对墙进行加固。
欧洲专利申请1170440公开了通过将层压表面强化膜施加到墙的一个表面或两个表面来强化石头或砖砌筑墙，特别是考虑到震活动时，其中层压表面强化膜由玻璃或浸泡在环氧树脂中的碳纤维的复合材料制成，并且由粘合纱布、分布元件和覆盖网制成。
技术实现要素：
本发明的目的是：在不用进入墙的一个墙表面或不在墙的一个墙表面上留下痕迹的情况下，提供允许对砌筑墙进行加固的解决方案，特别是现有建筑中的墙，以增加墙抵抗地震的抵抗力。
根据本发明，通过设置根据权利要求1的墙来实现这个目的。因为在这样的墙中，墙的中间平面的第二侧的通道也定位成与第一墙表面相对的第二墙表面间隔开，加固件还可设置在墙的中正的中间平面的第二侧，而不需要进入或穿过墙的第二侧的墙表面，并且因此可以在不在墙的第二侧上留下任何痕迹以及例如由于墙的第二侧位于空心墙的空腔中从而不能够进入墙的第二侧的情况下制成。
本发明还可以根据权利要求14的对墙加固的方法来实施。
根据本发明的另一方面，提供了根据权利要求15的墙。因为粘合物质是相对柔软的并且具有大的断裂伸长率，所以它可以适应墙的相对大的变形，而不造成砌体沿着加固构件的断裂。因此，即使墙变形到发生一些断裂的程度，加固构件仍有效地与墙固持在一起，从而抵抗墙的完全坍塌。只有在比发生第一次断裂的载荷大得多的载荷下才出现墙的完全坍塌或其它破坏，这样的破坏模式对于避免地震事件中的伤亡具有特别的优势。
根据本发明的又一方面，提供了根据权利要求16的墙。由于对墙的表面进行覆盖的复合层的基体材料是相对柔软的并且具有大的断裂伸长率，所以它可以适应墙的相对大的变形，而不与砌体脱粘。因此，即使墙变形到发生一些断裂的程度，复合层仍有效地与墙固持在一起，从而抵抗墙的完全坍塌。只有在比发生第一次断裂的载荷大得多的载荷下才出现墙的完全坍塌或其它破坏，这样的破坏模式对于避免地震事件中的伤亡具有特别的优势。
本发明的可选特征在从属权利要求中进行阐述。在参照附图中所示的根据本发明的墙的示例的详细描述中描述了本发明的其它特征、效果和细节。
附图说明
图1是根据本发明的墙的第一示例的一部分的水平剖视图；
图2是根据本发明的墙的第二示例的一部分的水平剖视图；以及
图3是根据本发明的墙的第三示例的一部分的水平剖视图。
具体实施方式
首先，参照图1中示出的根据本发明的墙的第一示例描述本发明。
在图1中，示出了包括承重内墙2、贴面墙3和用绝缘泡沫填充的空腔4的空心墙1。在该示例中，承重内墙2是根据本发明的加固墙的示例。
内墙2是通过砂浆6将个体砖块5铺设并结合在一起建成的砌筑墙。内墙2具有第一墙表面7、第二墙表面8和中间平面9，其中第一墙表面7和第二墙表面8在内墙2的相对的第一侧和第二侧，中间平面9居中地位于相对的墙表面7与墙表面8之间并平行于相对的墙表面7和墙表面8。
通道10、11设置在内墙2中。通道10、11在纵向方向上各自延伸。优选地，纵向方向是基本上垂直定向的。竖向加固件已经显示出在经受平面内剪切载荷的墙中提供更大的强度和延展性，并且对于加强抵抗平面弯曲是最有效的。在当前示例中，通道10、11具有槽的形式。这样的槽可以通过锯切而快速地、有效地且精确地设置，例如使用金刚石锯。
加固构件12、13设置在通道10、11中的每个中。加固构件12、13在通道10、11的纵向方向上延伸。在该实施方式以及其它实施方式中，优选地，加固构件12、13各自在布置有加固构件12、13的通道10、11的整个长度上延伸。然而由于制造公差、加固构件在有限数量的预切尺寸中的可用性，加固构件12、13将通常略微地基本上比布置有加固构件12、13的通道10、11的长度短(多达1cm、5cm、10cm或20cm)。
在该实施方式以及其它实施方式中，优选地，通道10、11具有从墙的一端延伸到相对端的长度(例如，从顶部到底部)，使得墙2在其整个高度(宽度)上被加固。通道可在墙的端部的小距离(例如，多达5cm、10cm或20cm)处终止，例如以避免切入地板或天花板，或者避免出现切割设备不能够伸进墙与天花板或地板之间的角落的情况。
加固构件包括第一组加固构件12和第二组加固构件13，其中，第一组加固构件12各自在中间平面9的第一侧具有中心线(即，在与加固构件截面的中心相交的加固构件的纵向方向上的线)，第二组加固构件13各自在中间平面9的第二侧具有中心线。因此，加固构件12、13设置在内墙2的中间平面9的两侧，使得加固构件12、13可以在中间平面9的两侧负载传递到此的拉伸载荷。这在地震的情况下是特别有利的，因为地震在横切于墙1的方向上以很大的方向分量振动，这导致墙2、墙3将经受振动的弯曲载荷。
通道10、11仅对内墙2的第一侧7水平开口(不考虑插入其中的物品和物质)，并且第二组加固构件13布置在定位成与第二墙表面8间隔开的通道11中。因此，如在当前示例中，即使由于墙2的第二表面界定空心墙的空腔，使得墙2的第二表面是不可进入的，也可制作槽10、11。为什么优先避免或不可能从第二墙表面8的侧制作通道，这还可有其它原因。例如，由于位于地面的高处或由于安装至此的诸如楼梯或厨房的器具，第二墙表面可能是难以够到的。此外，在第二墙表面中切割通道之后再恢复第二墙表面的外观可为困难的、昂贵的或者甚至不可能的(例如，在历史建筑中)。
通道10、11中的加固构件12、13各自嵌入粘合物质16中(未示出通道10中支持第一组加固构件12的粘合物质)。粘合物质16粘接至加固构件12、13中的每个加固构件，并粘接至设置有加固构件12、13的通道10、11的内表面。因此，施加在内墙2上的将导致内墙2的变形的载荷有效地传递至加固构件12、13，因此抵抗内墙2的变形。具体地，拉伸载荷因此格外有效地被加固构件12、13吸收，使得当受到拉伸载荷时，例如由于地震中地面的振荡导致的弯曲载荷，有效地保护砌体免受毁坏。此外，在毁坏事件中墙的破坏模式呈现出在墙的初始毁坏(例如，断裂)与完全坍塌之间的较宽的负载范围，这对于避免地震事件中由于突然坠落的楼层和屋顶造成的伤亡具有特别的重要性。
在该实施方式以及其它实施方式中，优选地，粘合物质具有至少40％和优选地至少50％的断裂伸长率(din53544)，以及在室温下至多100和优选地至多90肖氏a(shorea)以及至少50到60肖氏的硬度。因为粘合物质是相对柔软的，并且具有大的断裂伸长率，所以它可以适应墙的相对大的变形，而不引起砌体沿着加固构件的断裂。因此，即使墙变形到出现一些断裂的程度，加固构件仍有效地与墙固持在一起，从而抵抗墙的完全坍塌。只有在比发生第一次断裂的载荷大得多的载荷下才出现墙的完全坍塌或其它破坏，这样的破坏模式对于避免地震事件中的伤亡具有特别的优势。粘合物质的粘附力优选地大于1n/mm2(din52455)，并且抗拉强度优选地大于2n/mm2(din52455)。满足这些规格的粘合物质是可商购的。应注意的是，虽然在用于固持第二组加固构件的相对深的通道中使用这样的粘合物质是特别有利的，但是如果通道仅设置在中间平面的第一侧，相对柔软的且具有大的断裂伸长率的粘合物质也是有利的。
如在当前的示例中，如果第二组加固构件13也布置在对第一墙表面7水平开口的槽11中，其中槽11具有从第一墙表面7延伸超出中间平面9的深度，并且第二组加固构件13布置成与槽11的、距第一墙表面17最远的一侧相邻，则通过对第一墙表面7进行切割可以容易地制作用于将加固构件13固持在中间平面9的第二侧的通道11，并且在相同的第一墙表面7中，还切割用于将加固构件12固持在中间平面9的第一侧的槽10。原则上可以使用相同的切割工具制作用于接纳第一组加固构件12和第二组加固构件13的槽10、11。
第一组加固构件12布置在具有第一深度的第一组槽10中，并且其中布置有第二组加固构件13的槽11是具有大于第一深度的第二深度的第二组槽11。因此，用于接纳第一组加固构件12的槽10和接纳第二组加固构件13的槽11可以简单地通过例如在内墙2的第一表面中交替地切割深凹槽和浅凹槽来制作。
因为在插入加固构件12、13之后，槽10、11中的剩余空间用粘合物质填充，所以至少抵消了由于砌体中被槽10、11的中断所导致的墙2的弱化。此外，槽中的加固构件12、13减小墙2的变形，特别是槽10、11的区域中的变形，使得沿着槽10、11断裂的破坏仅在非常高的震动载荷下发生。
稳定层20覆盖第一墙表面7。稳定层20由基体材料和以编织图案或非编织图案嵌入基体材料中的诸如玻璃纤维的纤维组成。基体材料附着至第一墙表面7。当墙2在中间平面9的第一侧大量地负载有拉伸应力时，例如，在第一侧7的弯曲载荷位于诱导弯曲的外侧期间，稳定层20对于抵抗沿着第一组加固构件12的断裂的形成是特别有效的。如果发生断裂，稳定层与墙2有效地固持在一起，从而抵抗墙的完全坍塌。稳定层的另一优点是它在包含加固构件12、13的槽10、11的相对侧上构成桥接互连和互相固定的墙部分，从而进一步降低沿着槽10、11开裂的抗力，还降低沿着相对深的槽11开裂的抗力。
覆盖层20的基体材料在24℃下优选地具有至少250％的断裂伸长率，并且更优选地具有至少300％的断裂伸长率(astmd412)，和至少60或70并且至多120以及更优选地至多110肖氏a的硬度，或至少25或30并且至多60以及优选地至多50肖氏d的硬度(astmd2240)。复合材料可例如为芳香族异氰酸树脂与胺预聚合物反应的在24℃下具有至少12mpa抗拉强度的弹性体物质(astmd412)。
由于对墙的表面进行覆盖的复合层的基体材料是相对柔软的，并且具有大的断裂伸长率，所以其可以适应墙的相对大的变形，而不与砌体脱粘。因此，即使墙变形到发生一些断裂的程度，复合层仍有效地与墙固持在一起，从而抵抗墙的完全坍塌。只有在比发生第一次断裂的载荷大得多的载荷下才出现墙的完全坍塌或其它破坏，这样的破坏模式对于避免地震事件中的伤亡具有特别的优势。应注意到，虽然当在要覆盖在墙表面的一侧开口的深通道时提供这样的覆盖层是特别有利的，但是在未设置通道的情况下，或通道仅设置在中间平面的第一侧的情况下，具有相对柔软的并且具有大的断裂伸长率的基体材料的覆盖层也是有利的。
在图2中，示出了根据本发明的墙的第二示例，其中，该墙是具有内墙52的另外完全相同的空心墙51，空心墙51中的加固件具有不同的形式。
在该示例中，第一组加固构件62各自布置在槽60中，第二组加固构件63也布置在槽60中。第一组加固构件62布置成比布置在相应的槽60中的第二组加固构件63更靠近相应的槽60的开口侧。这样允许在每个槽60中布置第一组加固构件62和第二组加固构件63，使得不必为每个加固构件切割单独的槽。因此，加固件可以以较少的切割来应用，并且需要较少的粘合物质插入到槽中。
槽60各自在中间平面59的第一侧具有第一部分64和在中间平面59的第二侧具有第二部分65，第一部分64具有第一宽度，第二部分65具有第二宽度，第一宽度大于第二宽度，并且布置在槽60中的第一组加固构件62各自具有大于第二宽度的宽度。这可靠地防止第一组加固构件62太深地插入到槽60中。
在该示例中还设置了复合覆盖层70，其在深槽60的相对侧与墙部分互相固定，使得其抵抗沿着槽60的断裂。
在图3中，示出了根据本发明的单个墙102的示例。这个可例如是施加有类似厨房和/或浴室设备和瓷砖(未示出)的器具的第二墙表面108的承重内墙。如根据先前描述的示例的墙，该墙也具有在中间平面109的第一侧的加固构件112，加固构件112布置在槽110中，槽110在第一墙表面107的这侧开口。在中间平面109的第二侧的第二组加固构件113布置在孔111形式的通道中。孔111大致平行于第二墙表面108钻出。这需要墙102的顶部或底部(或侧面，如果孔是水平定向的)能够进行钻孔。因此，当建造新建筑时，可例如设置根据这个示例的加固件，优选地在将楼层或屋顶板定位在墙102的顶部上之前设置孔111和第二组加固构件113。然而，根据这个示例的加固件还可通过钻穿位于墙102的顶部上的楼层或屋顶板来安装，或者可在例如临时地移除在墙102上方的屋顶的局部部分以提供到墙顶部的通路的情况下进行安装。以孔111的形式设置用于将加固构件113固持在中间平面109的第二侧的通道111的优点在于，在墙102的整个高度或几乎整个高度上没有连接点，这有利于保持墙102的结构完整性。虽然用于将加固构件113固持在中间平面109的第二侧的通道111具有孔111的形式，但是用于将加固构件112固持在中间平面109的第一侧的通道110是以槽110的形式设置的，槽比孔更容易制作，并且可以因此以较低的成本设置。
加固构件优选地为具有主要以纵向方向定向的纤维的纤维增强塑料。这样的加固构件是具有一些刚性的柔性板条、压条或杆，这有利于在通道中的处理和安装，特别是在通道是以孔的形式设置的情况下，加固构件必须在轴线方向上插入到该孔中。此外，由于不需要通过粘合物质进行纤维的浸渍，所以这样的纤维增强塑料构件可以与相对糊状的粘合物质结合。用糊状物质填充通道中的剩余空间有利于填充通道中的剩余空间。然而，还可以以引入到通道中的纤维材料的形式设置加固件构件，在通道中纤维材料与基体材料结合以形成复合加固构件；或者以预浸材料的形式设置加固构件，在安装到通道中之后再固化预浸材料的基体材料。这些选项例如允许纤维材料以卷插入。
在当前示例中，加固构件12、13、62、63、112中的至少一些是压条，该压条具有在压条厚度方向上的压条厚度和在垂直于压条厚度方向的压条宽度方向上的压条宽度。压条厚度小于压条宽度并且压条布置在槽中，其中压条宽度方向定向在垂直于第一墙表面7、57、107的槽深方向上，使得仅需要切割相对窄的槽。这对于槽11、61从第一墙表面7、57延伸到中间平面9、59的第二侧是特别有利的。此外，面向相对的槽墙表面的加固构件的表面面积相对较大，从而获得加固构件12、13、62、63、112相对于墙2、52、102的砌体材料的强粘附性。
为了获得特别有效的抗振动弯曲载荷的墙的加固件，优选地，第一组加固构件各自完全布置在中间平面的第一侧，并且加固构件组中的第二组加固构件各自完全布置在中间平面的第二侧。
本发明允许以特别简单和低成本的方式来加固现有建筑或在建造中的建筑的砌筑墙，并且特别适合于作为人为干预的结果应用到有经受地震风险的建筑上，诸如在有或没有压裂的情况下的石油和天然气的开采。在这样的地区中，因为历史上这样的地震还未出现在这些地区中，因此建筑通常未建造成禁得起地震，但是出现了在相对短的时间期间内加固大量建筑的迫切需要，以降低伤亡和不可弥补的毁坏的风险，特别是对历史建筑物的毁坏的风险。
根据本发明对墙加固仅涉及通过去除墙材料而在墙中制作多个通道，该通道包括容易切割的槽，并且槽仅对墙的第一侧水平开口。因此，墙仅需要从一侧是可进入的，并且在完成加固之后，仅需要在墙的一侧的墙表面上进行墙的外观的恢复。
因为加固构件包括各自在中间平面的第一侧具有中心线的第一组加固构件和各自在中间平面的第二侧具有中心线的第二组加固构件，所以获得了特别有效的抗振动弯曲载荷的加固件。不过，因为第二组加固构件布置在定位成与第二墙表面间隔开的通道中，所以第二墙表面不需要是可进入的，并且留下也不受安装加固件的影响，从而不需要在安装加固件之后才完成第二墙表面。
通过下列简单的方式实现了将加固构件嵌入到通道中：将粘合物质注入到通道中，将粘合物质粘接至加固构件中的每个，并粘接至设置有加固构件的通道的内表面。
几个特征已经作为相同的或独立的实施方式的部分进行描述。然而，将理解的是，本发明的范围还包括这样的实施方式，该实施方式具有除了在示例中体现的特征的特定组合之外的这些特征中的全部或一些的组合。