砖混结构预制板及悬挑梁加固施工技术研究

2021-12-21顾夏英冯军艇喻志方

建筑施工 2021年8期

顾夏英冯军艇喻志方马松

苏州中固建筑科技股份有限公司江苏苏州 215152

随着建筑科技水平的进步，建筑行业技术不断革新，人们对美好生活的追求也推动着建筑规范不断更新，但如今很多建筑都已不再满足现有规范及使用要求。老旧建筑中砖混结构具有一定的数量。砖混结构加固技术虽较为成熟，但预制板加固以及悬挑梁的端部锚固措施还不成熟，图集、规范等都未提出明确规定[1-2]。

1 工程概况

苏州某教学楼，结构体系为3层砖混结构，地基基础评定为Au级，墙体承重厚度为240 mm，屋面梁及屋面板均为混凝土，楼面板为预制楼板，楼梯间为现浇混凝土。砌块强度均为MU10.0，砌筑砂浆强度均大于M2.0，混凝土强度等级均在C25左右。钢筋分布不均匀，保护层厚度有偏差。建筑整体抗震性能差，楼面层均未设置圈梁，整楼均未设置构造柱，南侧还有1条外走廊。数据显示该教学楼已呈现疲态，且建筑抗震整体性能差，亟需加固补强。

2 改造加固方案

教学楼为砖混结构，根据鉴定结果，对建筑从整体到构件进行加固设计，在建筑四角、大开间纵横墙交接处以及楼梯四角设置构造柱，对墙体进行钢筋混凝土面层加固，平面布置如图1所示。对预制楼板采用整体加固并采取延长搁置长度的措施，对挑梁采用梁底增大截面、梁顶粘贴钢板加固的方法。

图1 平面布置示意

3 施工过程

新增构造柱以及墙体加固均为常规工艺，但是对于预制板的加固以及挑梁的处理，应提出更加安全可靠、施工便利的新方法。

3.1 预制板加固

预制板在检测鉴定中并未给出结论，但是其搁置长度不足、本身老化等缺陷确实存在，亟需提出解决办法。

3.1.1 预制板板块加固

预制板楼板的加固方法通常是在楼板底部粘贴碳纤维布、钢板等。这些方法可以增加楼板的整体性，但是由于使用的是胶黏剂，易发生结构胶老化等问题，从而导致加固结构失效。还有一种方法是沿预制板孔洞方向开设槽口，放入配筋，再向预制板孔洞中浇筑高流动性细石混凝土。该方法通过增加配筋和浇筑混凝土，增加了预制板的强度，提高了楼面承载力。但是，在预制板内增加配筋操作难度大，在预制板孔洞内浇筑混凝土使预制板整体质量增加50%以上，由于旧建筑中配合预制板的承重墙体强度不足，该方案在加固楼板的同时对墙体产生了较大影响。

通过研究，提出一种新的预制板楼板加固方法（图2），既能保证楼板的加固性能，又能尽量减轻对墙体的影响。具体操作为：先在预制板板底粘贴碳纤维布，再于碳纤维布下方交叉布置2根槽钢，槽钢的上翼缘紧邻碳纤维布层布置，槽钢两端分别通过牛腿与墙体固定连接；交叉布置的槽钢中一根贯通布置，另一根在交叉处截断形成A、B段，A、B段与第1根槽钢焊接固定，如图3所示。为保证槽钢与预制板之间顶紧协同受力，交叉槽钢的上翼缘板和碳纤维布之间的缝隙中卡设有多个钢楔，如图4所示。

图2 预制板板底加固示意

图3 钢梁交叉处连接做法

图4 剖面示意

槽钢两端与墙体之间的连接方式分为2种情况。当墙体有混凝土梁时，在槽钢的端部焊接固定锚板，锚板设置的方向与圈梁表面平行，锚板经多个锚栓与混凝土梁固定，如图5所示；当墙体没有混凝土梁时，在槽钢端部的下翼缘板下方焊接固定钢牛腿，在砖墙对应位置掏洞并用灌浆料填实构成定位块，所述钢牛腿经多个锚栓与定位块固定，其背板与砖墙表面平行设置，如图6所示。

图5 有梁做法

图6 无梁做法

槽钢分为2根，交叉点连接方式为：通长槽钢背部直接与一根槽钢A段腹板焊接固定；通长槽钢的凹槽一侧直接与另一根槽钢B段通过腹板焊接，B段槽钢设有避让通长槽钢2个翼缘板的缺口，B段腹板伸入通长槽钢的凹槽内并与第1根槽钢的腹板内侧焊接固定。

3.1.2 延长预制板搁置长度措施

砖砌体支承墙宽一般为240 mm或370 mm，预制楼板与墙面的搁置连接过程中，通常将预制板外露受拉钢丝相互交叉弯折浇入板头接缝混凝土中，预制板端搁置长度一般为80～100 mm，受拉钢筋短、细且板端锚固质量差，在地震袭来后容易引发预制板滑落，造成连续性倒塌，给人们的生命和财产安全造成威胁。

如今的楼板支承加固技术主要有加宽墙体端支座、角钢或槽钢加固等[3-4]，主要是在砌体墙与预制空心楼板交接处设置通长的角钢，每根角钢的2个边长上以角钢角部交线为中心对称设置若干个螺栓孔，每块角钢分别通过若干个对穿螺栓与预制空心楼板和砌体墙固定连接。这种加固技术需对承重墙与楼板连接区进行大量钻孔或凿除工序，存在破坏连接区的稳定和失衡隐患，虽然表面实施了加固技术，但核心区内却是疏松或被破坏的，建筑物加固效果未达到稳妥和理想状态。

通过研究，提出了一种新的用于砖砌体结构预制板增加端部搁置长度的结构，既能减少对原有结构的破坏，又能解决既有楼板搁置长度不满足要求和现有加固技术缺陷等问题。

通过在墙体与预制楼板结合处设置角钢支托结构，在墙体表面结合有喷射混凝土层，多个新增结构柱，在对应的每个新增结构柱位置靠近预制楼板处设有预埋钢板，预埋钢板固定在新增结构柱所在位置的原墙体上，预埋钢板上固定连接有与预埋钢板垂直布置的连接侧板；角钢支托结构包括设置在墙体喷射混凝土层和上方预制楼板交接处的通长角钢，每个角钢两端分别与对应的连接侧板固定连接；每个角钢的上侧边分别通过多个纵向对拉螺栓与预制楼板固定连接。相对位置关系如图7～图9所示。此方法不仅避免了对原结构进行大量凿除、钻孔等损伤操作，结合墙体的加固也提高了加固的整体性，使支撑长度得到极大的保障。

图7 支撑边仰视

图8 支撑边俯视

图9 支撑剖面示意

3.2 挑梁加固

办公楼及教学楼多为悬挑式外走廊，经过较长时间的使用，材料老化、规范更新，导致走廊悬挑梁不满足要求等问题，因此悬挑梁需要加固增强。悬挑梁上部无法进行加高或加大截面施工，砖混结构上部加大截面时新增钢筋无处生根，不易对悬挑梁进行有效加固；而且砖混结构的砖墙植筋或固定化学锚栓的效果较差，挑梁加固效果不佳。

通过研究，提出一种用于砖混结构的挑梁加固结构，对挑梁上部进行粘贴钢板加固，对挑梁下部进行增大截面加固。

区别于以往，悬挑梁下部加大截面，纵筋弯折提前锚入墙体外新增箍筋内侧；上部梁顶通过粘钢，钢板弯折提前锚入墙体新增箍筋内侧，通过预埋螺栓对穿墙体，一端锚固粘钢钢板。对悬挑梁连接处的墙体增加竖向钢筋及箍筋加固，形成砖墙外包混凝土柱；最后完成混凝土整体浇筑，待浇筑完成并达到强度后，柱外侧增加钢板与预埋螺栓紧固；梁顶进行粘钢钢板防锈保护和地面保护层施工，如图10～图12所示。

图10 挑梁加固钢筋锚固节点

图11 挑梁加固钢板锚固节点

图12 挑梁加固现场

通过设置穿过楼板的竖向钢筋，解决了砖混结构上部加大截面时新增钢筋无处生根的问题，当对墙体加固时，墙体加固的钢筋层在此处保持连续，既提高了挑梁的锚固效果，又保证了墙体的稳定性；将梁顶粘钢的弯折面锚入墙体新增箍筋内侧，并通过对拉螺栓固定，实现了粘钢的有效固定；在挑梁底部设置加大截面结构，并将其主筋弯折锚入砖墙新增水平箍筋的内侧，进一步增大了挑梁的强度；通过多个结构的配合，有效解决了砖混结构走廊过道悬挑梁承载不满足新功能或新规范要求且无法有效加固的问题，实现了砖混结构悬挑梁加固且可以满足结构承载及应用要求。