砌体结构的加固
2011-07-30李宁
李宁
(邯郸市大友建筑设计有限公司,河北 邯郸 056000)
1 前言
加固有质量隐患的工程,是经常要处理的问题。而砌体结构加固问题又最为普遍。加固前应对所加固砌体进行鉴定,根据《建筑抗震鉴定标准》(GB50223-2009)第1.0.4条及第1.0.5条的规定分出A、B、C类,再根据类别进行加固。加固前应收集现有工程的设计图纸、计算书、详细的岩土工程勘察报告、竣工验收等原始资料;当资料不全时,应根据鉴定的需要进行补充或实测,然后确定加固方案后再进行加固。加固方法分为直接加固与间接加固两类,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。
2 适用于砌体结构的直接加固方法
2.1 水泥砂浆和钢筋网砂浆面层加固
该法属于复合截面加固法的一种。水泥砂浆和钢筋网砂浆面层加固法是指把需加固的砖墙表面除去粉刷层后,在砖墙两面附设φ4~8mm的钢筋网片,然后抹水泥沙浆面层的加固方法。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2.2 钢绞线网——聚合物砂浆面层加固
该法属于复合截面加固法的一种。钢绞线网——聚合物砂浆面层加固法是指把需加固的砖墙表面除去粉刷层后,在砖墙两面附设6x7+IWS金属股芯钢绞线的钢绞线网片,然后抹聚合物砂浆面层的加固方法。砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于砌体墙的加固;其缺点是和第一种方法相同养护时间较长,对生产和生活有一定的影响。
2.3 板墙加固法
该法也属于复合截面加固法的一种。现浇钢筋混凝土板墙加固法是指把需加固的砖墙用梅花状布置的锚筋、穿墙筋连接,其左右采用拉结筋等与两端的原有墙体可靠连接加固方法进行加固。砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于砌体墙的加固;其缺点是施工时需支膜浇筑或喷射混凝土工艺等,也需采取措施使墙顶与楼板交界处混凝土密实,浇筑后养护时间也较长,对生产和生活有一定的影响。
2.4 增设抗震墙加固法
该法墙厚为140~160mm,宜对称布置,沿高度应连续布置,混凝土强度宜采用C20,构造配筋,抗震墙应设基础,与原有的砌体墙柱和梁板均应可靠连接。
2.5 外加钢筋混凝土柱加固法
混凝土壁柱与原墙体的连接是十分重要的。混凝土壁柱与原墙体连接做法多样可参见加固图集03SG611。该法属于加大截面加固法的一种。
3 适用于砌体结构的间接加固方法
3.1 无粘结外包型钢加固法
用水泥沙浆将角钢粘贴于受荷砖柱的四周,并用卡具卡紧,随即用缀板与角钢焊接连成整体,去掉卡具,粉刷水泥浆以保护角钢。
该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。
3.2 预应力撑杆加固法
该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600℃以上的环境中。
4 砌体结构构造性加固与修补
4.1 增设圈梁加固
当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固。
4.2 增设梁垫加固
当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。
4.3 砌体局部拆砌
当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。
4.4 砌体裂缝修补
在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。有水泥沙浆填缝修补、配筋水泥砂浆填缝修补、灌浆修复等方法。
5 一个实例
邯郸市某中学实验楼设计于2000年。结构形式为砖混结构(地上五层,局部六层),纵横墙承重结构体系,现浇钢筋混凝土楼、屋盖。基础形式为钢筋混凝土条形基础;建筑物总长47.3m,宽度20.20m。由于本建筑超高超层又不易拆除且底层的承重横墙80%以上的墙体开裂,不仅沿灰缝,还将块体压裂而贯通,裂缝的宽度约1~2mm;经鉴定计算按《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)第5.2.12条指出,当最弱楼层平均抗震能力指数、最弱楼层综合抗震能力指数大于等于1.0时,应评定为满足抗震鉴定要求,本工程砌体结构部分一、二、三层楼层综合抗震能力指数均小于1.0,四~六层纵墙综合抗震能力指数小于1.0,不满足抗震鉴定要求。为避免日后出现安全问题,后对本建筑进行了加固。
下面介绍加固的方案和主要计算:
5.1 加固方案
在进行加固设计前先审核了整套图纸,并对砌体及砌体以外的混凝土梁柱均进行了检测和计算复核,以防承重横墙虽加固获得安全但其他构件仍存在安全隐患。对发现的问题同时作加固处理,处理方案如下:
5.1.1 减层卸荷,主楼由原来的六层减为四层。
5.1.2 一、二、三层墙体采用两面加钢筋混凝土板墙加固。
5.1.3 外墙转角处采用加设构造柱加固墙体的稳定性。
5.1.4 现浇钢筋混凝土板墙采用减小板跨增加次梁且面层加厚40mm的办法加固。
5.1.5 在承载力不够且纵横墙间距较大的梁下增设承重墙。
5.2 加固计算
5.2.1 1层墙体加固计算
取1m宽的横墙,轴向压力设计值经统计计算为280KN。
横墙的高厚比计算:
组合砌体墙厚:h=2x60+240=360(mm)
横墙长度S大于墙高H的2倍,所以
组合砌体承载力[N]的计算:
由β=10,Ρ=0.186%,可得
可见[N]>N=280(KN)
以上计算中略去了原墙体的承载能力,可见组合砌体的加固效果是十分安全的,按计算两边的混凝土可以更薄,但小于60mm将引起施工的困难,故仍按原来的构造要求定的方案进行加固。
以上计算表明,钢筋网水泥砂浆面层也有很好的加固效果,而且施工方便。
6 结语
对需要进行加固的建筑工程,目前有很多的加固技术,不同的加固技术有其不同的适用性,在工作实践中,选用加固方案非常重要,这就要对待不同工程不同的工作环境要求,兼顾经济适用作出最恰当的方案。在进行加固工作时我们应严格按照先检测鉴定,再进行加固方案选择和设计,然后再组织施工验收等程序进行。
通过工程加固实践证明,采用钢筋网水泥砂浆加固墙砌体效果很好,而且施工方便。
[1]张际光.砌体房屋的墙体设计[J].黑龙江科技信息,2010-02-15.