老旧砖混结构抗震加固与修缮探析

秦旭飞 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 工程概况

安徽某学校职工住宅楼位于合肥市宣城路，结构形式为四层砖混结构(图1)，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑设防类别为丙类。建筑面积约为2600m²，建成于上世纪60年代，为典型的苏式建筑，平屋面渗水严重，严重影响使用功能。经检测鉴定单位出具的检测鉴定报告存在以下几个主要问题：

图1 建筑平面图

①外墙脱落、风化、开裂比较严重，砖砌体、砂浆强度不足（砖砌体批量抗压强度推定值在6.5MPa～7.3MPa、砂浆批量抗压强度推定值在0.8MPa～0.9MPa）；

②抗震构造设置不满足规范要求，未设置圈梁、构造柱；

③窗间墙、门间墙等小墙肢部分局部抗压承载力不足；

④屋面防水失效漏水，没有保温构造，严重影响使用功能。

这些问题是老旧砖混结构常见的质量通病。由于年代久远外墙脱落、风化、开裂、砖砌体、砂浆强度不足是每个老旧砖混结构都存在的问题。当时物资匮乏的年代设计标准不高，构造柱、圈梁设置不足，或者根本没有设置，导致构造措施很难满足现行规范要求，尤其是抗震构造措施。窗间墙、门间墙由于砖砌体和砂浆强度问题基本都不满足承载力要求。老旧砖混结构年久失修，屋面渗水也是普遍存在的痼疾。

2 老旧砖混结构抗震加固与修缮的必要性分析

随着时代的变迁与城市的发展，越来越多鳞次栉比的高楼大厦拔地而起，建筑新技术及新材料的运用使得建筑多元化、个性化、现代化[1]，建筑形体上也不再局限于过去的矩形体块，建筑立面运用大面积的玻璃幕墙、石材幕墙等技术给建筑穿上了靓丽的外衣，给城市的景观增添亮色。

城市建筑不仅有现代化的新建筑，也有历史留存的老旧建筑，例如，上世纪50～70年代的老旧建筑，这些建筑已经超出了使用年限，已经经历了半个多世纪的日晒雨淋和寒暑交替，这些老旧建筑结构基本都是砖混结构，建筑物的外观很多已经有风化脱落的痕迹，建筑构件也存在保护层脱落、碳化、钢筋锈蚀等问题，建筑结构构造也大多不满足规范要求。这些建筑承载了城市的文化脉络和人文情怀，也承载了人们的记忆和情感，具有历史价值和时代意义[2]。

同时随着各国生活水平的提高以及高新技术产业的崛起，人们越来越觉得现有建筑物的功能已经不能满足新的使用要求，又因为昂贵的地价与拆建费用，从而把建筑业推向了新的发展时期——对旧建筑的维修和改造。未来10～30年将是我国建筑工程加固、改造的高峰期[3]，我国建筑业也将由“大兴土木”阶段逐渐步入新建与加固、改造并举的阶段。

3 抗震加固及修缮设计方案

3.1 老旧砖混结构通病的要求和原则

砌体结构的加固需要考虑结构的整体性，并应综合考虑节约能源与保护环境的要求[4]。同时与实际施工方法相结合，根据结构特点及加固施工条件，按照安全可靠、经济合理原则确定。加固方案结合维修改造，并根据原结构的特点和经济技术条件，采用新技术、新材料，减少对建筑正常使用功能的影响。抗震加固以着重提高结构的延性和增强建筑的整体性为目标。综合以上要求和原则，根据老旧砖混结构通病提出以下加固方案。

3.2 针对砌体结构墙体加固与修缮的方案

“外墙脱落、风化、开裂比较严重，砖砌体、砂浆强度不足”及“窗间墙、门间墙等小墙肢部分局部抗压承载力不足”属于砌体结构墙体加固与修缮范畴[5]。针对墙体外墙脱落、风化的部分首先要进行清除处理，而裂缝则需要采用压力灌浆来修补；针对砖砌体、砂浆强度不足的情况，行业普遍采用的加固有4种方案：a.钢筋混凝土面层加固法；b.钢筋网水泥砂浆面层加固法；c.钢绞线网-聚合物改性水泥砂浆面层加固法；d.高延性混凝土面层加固法。其中，a、b加固方法对墙体有一定程度的破坏与损伤，并且其施工要求比较高，难度较大，湿作业周期也比较长；c加固方法的缺点是费用高，湿作业的周期长且不易施工。考虑到实际工程的结构特点，以及达到对结构损伤小，施工周期短，施工简单易于质量控制，提高结构的延性等目的，本工程采用了d加固法。

采用高延性混凝土面层加固墙体，面层厚度为20mm，远小于采用a、b加固方法的厚度。本工程砌筑砂浆强度抗压强度推定值在0.8MPa～0.9MPa，低于M1.0，故采用双面加固，高延性混凝土面层与墙体之间采用局部嵌缝等方式进行处理，嵌缝深度为10mm～15mm（图2）。每个嵌缝部位沿竖向剔不少于4条水平灰缝，沿水平向剔不少于3条竖向灰缝，嵌缝部位按梅花状布置，相邻的嵌缝部位净间距不大于600mm。同时采取措施防止面层端部剥离破坏。在墙上开槽将面层端部嵌入墙内或采用嵌缝、L形倒角的形式加强端部锚固（图3）。墙上开槽将面层端部嵌入墙内的宽度和深度均不小于30mm，面层端部采用L形倒角，锚固的宽度不小于120mm或锚至门窗框边。

图2 高延性混凝土面层嵌缝示意图

图3 防止面层剥离措施示意图

根据安徽省的地方标准《高延性混凝土应用技术规程》附录C“高延性混凝土加固砌体结构”第2～4条：

轴心受压：

受剪承载力提高值：

采用面层厚度为20mm，双面法加固，经过计算每延米轴心受压承载力提高约130kN，每延米受剪承载力提高70kN，每延米抗震受剪承载力提高82.4kN，解决了砖砌体、砂浆强度不足的问题以及对窗间墙、门间墙等小墙肢部分局部抗压承载力不足问题，同时综合抗震能力及延性得到大幅提高。

3.3 针对结构整体性构造缺陷的加固与修缮的方案

本工程鉴定出来的第三个问题即“抗震构造设置不满足规范要求，未设置圈梁、构造柱”属于结构整体性构造缺陷[6]，加固与修缮时应采用新增圈梁、构造柱来提高结构的整体性，改善抗震性能，满足抗震构造要求。结合墙体加固方式，可采用高延性混凝土-砌体组合圈梁和高延性混凝土-砌体组合构造柱对房屋进行整体性加固，具体做法如图4所示。混凝土-砌体组合构造柱对房屋进行整体性加固（图C.6.4-1），组合圈梁高度不小于350mm，组合构造柱配筋时的面层在墙体拐角处应加宽不小于150mm，组合构造柱不配筋时的面层在墙体拐角处应加宽不小于300mm。高延性混凝土-砌体组合圈梁和配筋时的高延性混凝土-砌体组合构造柱的面层厚度不宜小于40mm。

高延性混凝土-砌体组合圈梁和组合构造柱的纵向钢筋宜采用HRB400级钢筋，闭合箍筋宜采用HPB300级钢筋；组合圈梁和组合构造柱的纵筋直径分别不宜小于10mm和12mm，箍筋直径分别不宜小于6mm和8mm，箍筋间距不宜大于300mm。

3.4 针对漏水和无保温构造的加固与修缮的方案

本工程鉴定出来的第四个问题即“屋面防水失效漏水，没有保温构造，严重影响使用功能”的问题，其是老旧砖混结构的通病，因年代久远，防水措施和材料已经过了有效期。如果针对屋面重新做防水，则难度较大，因为导致屋面漏水有很多因素[7]，举例如下：①结构屋问题；②因温度变化，混凝土胀缩，施工中踩踏负筋，板厚不足，混凝土密实度差与埋管线等原因，造成屋面板局部开裂，破坏了防水层，引起了屋面渗漏；③排水坡度不足；④找平层未按规范要求设臵分仓缝、涂膜防水层厚度不足等等。上述几个常见原因和问题都能引起渗漏，严重者以至于出现年年漏、年年修，年年修、年年漏的现象。

结合工程经验，本工程采用地垄墙新增屋面层，使得原有屋面层变成楼面层，能很好地解决老旧砖混结构屋面渗漏的问题，同时形成了结构空腔层，可对屋面保温起到了很好的效果，此外，还可以解决设备安装，屋面保温各种管道的布置等问题。因此，综合来看，本工程的解决方案具有良好的社会和经济价值。工程的具体做法如图5所示，经过几年的实际使用，该设计和施工方案得到了用户的一致好评。

图4 高延性混凝土-砌体组合做法

图5 屋面地垄节点图

4 小结

本文面对的工程是建成于上世纪60年代的职工住宅楼，该老建筑出现了多个重要的问题，如外墙、砖砌体、抗震构造设置、局部抗压承载力以及屋面漏水且无保温构造等。针对这些问题，本工程提出了3个对应的抗震加固与修缮方案，总结如下：①根据原结构的特点和经济技术条件，采用新技术、新材料；②提高结构延性来提高老旧砖混结构综合抗震性能；③利用地垄墙新增屋面层很好地解决老旧砖混结构屋面渗水难点问题。在施工后经过几年的实际使用，该设计和施工方案得到了非常好的回馈和评价。