中小学教学楼砌体结构抗震加固关键技术探讨

2014-07-16张孝军郑福焱

山西建筑 2014年13期

张孝军郑福焱

(1.广东宏图建筑设计有限公司，广东广州 510640; 2.华东交通大学土木建筑学院，江西南昌 330013)

1 概述

5·12汶川大地震中，大量砌体结构的中小学教学楼倒塌，师生伤亡惨重。中小学教学楼砌体结构的抗震问题引起了广泛关注。许多中小学教学楼结构平面布置为两道纵墙，一侧外挑走廊，多道横墙。横墙间距为教室的长，纵墙间距为教室的宽，纵墙因采光通风需要，开大洞口较多，而且洞口分布不均匀。这种砌体结构是一种脆性结构，其抗拉和抗剪的能力都比较低。在强烈地震作用下，这种砌体结构容易发生脆性的剪切破坏，从而导致房屋的整体破坏，甚至倒塌。另外中小学教学楼区域人口密度较高，流动量大而且使用频繁，这样中小学教学楼遭受地震灾害及其地震引起次生灾害的可能性和危害性要比其他类型建筑大得多。因此，应特别重视中小学教学楼砌体结构的抗震设计与抗震加固。

砌体结构的抗震加固方法，一般采用增设圈梁和构造柱、增设抗震墙，采用外加柱或外加圈梁、板墙等方法，本文针对中小学教学楼砌体结构抗震加固关键技术进行探讨，以供其他工程参考。

2 砌体结构中小学教学楼抗震加固关键技术

2.1 钢筋砂浆网面层加固技术

由于中小学教学楼纵墙开洞较多，且不均匀，影响砌体结构的整体性，其抗震性能较弱，因此该类结构加固应首先考虑加固墙体。

2.1.1 钢筋网砂浆面层加固墙体设计

根据相关实验，对砖砌体结构的建筑物用钢筋网水泥砂浆的加固进行实验，加固前后，建筑物的刚度有很大增长，经过加固的墙体，抗水平力强度提高了1.8倍～3倍［1］。外墙体单面钢筋网砂浆面层的抗震措施可以较大幅度地提高墙体的抗剪能力和延性，增强房屋的抗震性能［2］。

对大面积墙体可考虑采用钢丝网片砂浆面层单面加固或双面加固，网片宽度可取400 mm，并沿界面缝两侧各延伸200 mm，抗震加固时着重考虑门窗洞口处、楼面处、墙体连接处等特殊部位做法，可参考《砌体结构构造手册》(第四版)。

2.1.2 钢丝网片砂浆面层加固墙体施工要点

1)施工时铲除原来墙体的抹灰层，将灰缝剔除到深度为5 mm～10 mm，用钢丝刷刷干净残灰，吹干净表面的灰粉，洒水湿润，喷洒素水泥浆一道。2)钢丝网片在墙面的固定应平整牢固，与墙面净距宜不小于5 mm，网外表保护层厚度应不小于10 mm。3)钢筋网片四周与楼板或墙体采用锚筋连接，锚入楼层圈梁或基础圈梁，每根钢筋焊在对应的锚筋上。当横向钢筋遇有门窗洞口时，将两侧横向钢筋在洞口闭合。单面加固时将钢筋弯入洞口侧面锚固。4)砂浆面层宜采用喷射法施工，砂浆用砂、细度模数和含水率应按有关规定严格执行，砂浆配合比应准确，拌合应该均匀。喷射时，喷头与受喷面应该垂直，砂浆面应该完整，并且无干斑或滑移流淌，待到砂浆收水的时侯，应该立即进行抹平压光，并且注意养护。5)如果没有条件采用喷射法时，也可采用手工分层抹制，第一层要求揉匀表面的粗糙，第二层压实抹平，第三层压光。砂浆面层采用膨胀砂浆面层、树脂砂浆面层或纤维砂浆等可以避免裂缝。

图1 九江市某小学加固平面图

2.2 悬挑梁端加钢筋混凝土柱并增设柱基及基础梁

中小学教学楼常常有外挑走廊，地震中较易发生破坏，抗震加固时应考虑在外走廊外边加混凝土柱。外走廊加混凝土柱后形成了砌体结构外加框架结构形式，此时建筑物形成一个整体，大大增加了结构的横向刚度。典型的九江市某小学加固柱见图1，在每个悬挑梁端加钢筋混凝土柱，并增设相应的柱基及基础梁。新增设的基础梁与原有条形基础连接，做法见图2。增设柱采用一般独立基础。

图2 条形基础扩大及增设柱的独立基础详图

2.3 楼梯间有楼梯梁处增设楼梯柱

楼梯间处刚度较弱在地震中极易坍塌，而且楼梯为地震发生时的生命通道，因此应加强楼梯间抗震加固。采用马牙槎使楼梯柱与原墙体紧密连接，见图3。

加设楼梯柱时需注意:1)加构造柱应按先楼下、后楼上的顺序进行操作;2)在打墙加柱时应先把楼梯梁用支撑先支撑起来，要检查是否稳妥到位;3)构造柱竖筋锚入原基础圈梁及圈梁，或增设梁，见图4;4)钢筋绑扎好之后，浇捣混凝土时为方便施工，可按照分层浇筑每1 m浇捣一次。

图3 楼梯柱与原墙体的连接

图4 楼梯柱下加设梁

2.4 楼板裂缝处理

除采用钢筋砂浆网面层加固墙体、悬挑梁端加钢筋混凝土柱并增设柱基及基础梁、楼梯间有楼梯梁处增设楼梯柱等技术外，在砌体结构中小学教学楼加固中需注意楼板裂缝的处理。楼板裂缝处理的基本原则为:

1)对于宽度小于0.3 mm的微细裂缝采取表面处理技术，采用各种防水材料、合成树脂材料及无机胶凝材料涂于微细裂缝表面。2)对于宽度不小于0.3 mm深度较深的裂缝采取压力注浆技术，采用各种粘度较小的粘结剂或防水剂灌注到裂缝深部。3)对于宽度大于0.5 mm深度较深的裂缝及钢筋锈蚀裂缝采取填充法，沿裂缝将混凝土开凿成U形或V形沟槽，然后采用改性环氧修补胶或具有一定延伸率的各种弹性树脂砂浆进行填充。凿槽宽度宜不小于10 mm，槽深应不小于15 mm，活动性裂缝应适当加大;对于锈蚀裂缝，应先除锈，再涂一层防锈剂，后以防锈树脂砂浆嵌填抹平。

2.5 抗震加固其他注意事项

1)墙体加固施工顺序应是先楼下后楼上。2)所有加固墙体周边的粉刷层应该清理干净，浇筑混凝土及粉刷水泥砂浆前应将墙体表面冲洗并保持湿润，刷水泥砂浆、再分层抹灰或浇筑混凝土确保水泥砂浆及混凝土与墙体良好结合。加强墙体与楼板、墙体与基础的协同性，处理好加固钢筋的锚固搭接等一系列构造做法。3)所有新旧混凝土浇筑界面必须进行凿毛、充分湿润、接浆(或使用其他界面剂)，保证连接面的质量及可靠性。4)植筋技术:钢筋植入前应根据设计要求对孔位、孔径、孔深进行检测;其次是清孔;再次是植筋;最后是固化养护。现场需按规范做拉拔试验。