砖混结构预制板楼盖破坏特征及加固分析

◇安徽理工大学 汪 鑫

地震作用下由于砌体结构预制板楼（屋）盖结构的大量连续倒塌，使人们付出了惨痛的教训。但大量预制楼板砌体结构建筑依旧被使用，因此分析地震作用下预制板楼盖的破坏特点采取合适的抗震加固方法十分必要。本文指出了砌体结构预制楼（屋）地震作用下破坏的特点及原因，搜集了相关加固的方法并概述其优缺点。最后重点讲述了某学校砖混结构预制板楼盖检测，加固设计及施工的过程，并展示了其最终的施工效果。

预制板楼盖在地震作用下的破坏，造成的后果十分严重，尤其是学校建筑，地震破坏后果则更为严重[1]。我国现在依旧有大量的预制板建筑在使用，但大部分板间构造措施不足使整体性较差，当预制楼板层间侧向变形过大时十分容易塌落破坏。此外，很大一部分房屋没有考虑抗震设防的要求，并且由于环境作用的影响，使用功能变化，使结构的自身承载能力进一步降低。因此对砖混结构预制楼板建筑进行抗震检测鉴定，对不满足承载力及抗震设 防要求的建筑，进行抗震加固具有重要意义[2]。

1 预制板楼盖地震灾害特征

地震发生以后，大量砖混结构预制板楼盖被破坏，通过归纳可以看出大致有以下破坏特征：预制板完全破碎断裂：由于房屋的倒塌使预制板失去支撑脱离支座，在各种荷载及撞击的作用下破碎断裂为若干块；预制板被冲击破坏：地震作用下上部重物的坠落造成预制板被击砸穿；预制板折断脱落破坏：部分预制板从端部或者中部折断脱离支座掉入室内但板结构基本完整，预制板楼盖只发生部分破坏；预制板单端悬挑破坏：由于一端墙体的倒塌或板下梁的破坏，造成预制楼板变为悬挑构件从而折断悬挂在砌体结构上[3]。

预制板作为考虑均布荷载作用下简支构件，其内部为空心结构造成其脆性及上部受承载力较低，根部无法承受一端破坏成为悬挑后的上部拉力，相互之间没有可靠的连接，造成破坏后分离明显。因此，地震作用下的破坏，大部分有下列原因：构造措施不满足规范；预制板与支承结构连接不足或者未连接；板之间的拼装构造不满足规范；预制板材料及施工质量较差。

2 预制板抗震加固方法概述

2.1 增设预应力螺栓加固预制多孔板

该方法涉及一种预应力防坠落加固构件，用预应力螺栓对相邻预制板进行对拉提高其整体性防坠落。与其它方案相比具有重量轻，工程量小，造价低的优点[4]。在预制板两侧相对应的空心槽位置钻竖向孔，在孔内埋置预埋件，浇筑微膨胀混凝土填平孔槽。当孔内混凝土凝固从而使构件锚固力达到要求以后，通过螺杆两侧预埋件进行连接，拧螺杆两端螺母给螺杆施加一定预应力。最后用水泥沙浆将槽内填平，预埋件的位置应该距板1/5～1/6位置，该方法将预制板端部通过预应力螺栓对拉，增强了整体性能，是一种有效的抗震构造措施能够有效防止地震作用下预制板的坠落脱离。该方法虽然有一定的施工工艺的要求，但施工工作量小，几乎不会增加楼面板的自重。还可作为装配式楼板的抗震构造措施，为装配式预制楼盖可持续发展提供了一定的解决方法[5]。

2.2 预制板顶增设现浇混凝土叠合层加固

采用加钢筋网片增设混凝土结构现浇层的方法使预制板楼盖改成现浇楼盖，不仅增加了楼盖承载力也提高了其抗震性能。钢筋网片应与原结构连接可靠，设置有效锚固措施。首选，宜采用锚栓或者L形锚 筋通过钻孔加胶粘剂的方法与原结构楼板相连，锚固的深度不小于80～100mm。其次，应有50%分布钢筋穿过墙体。此外，施工时，应该清理到原有结构的粉刷层，板表面应进行凿毛并涂刷界面剂并进行养护[6-7]。但该方法施工时需要清理板上部装修层，产生大量垃圾，其次破坏建筑管线，污染及造价较高。

2.3 预制板底粘碳纤维布或喷射聚合物改性水泥砂浆-钢筋网面层

由于结构功能改变及环境作用的影响，往往造成预制板在荷载作用下承载力不足，在地震作用下，板整体性不能满足抗震要求而脱落。沿预制板的长边受力方向，粘贴单层或者多层碳纤维布，可以显著提高预 制板的抗弯承载力；沿预制楼板垂直板缝的方向粘贴碳纤维布，可以提高装配式预制楼板的整体性能，防止地震作用下连续倒塌破坏[8]；在预制板底植入抗 剪销钉，铺设双向分布钢筋网片，喷射聚合物改性水 泥砂浆，可提高预制板整体性及承载力。因此，预制板楼板底两个方向同时粘贴碳纤维布或者采用加钢筋网片-聚合物砂浆面层加固，都可以同时提高预制楼板的承载力及抗震性能。与钢筋网片加聚合物砂浆支护相比，预制板底粘贴碳纤维布，几乎不增加额外的荷载[9]。

2.4 预制板支座增设钢构件支撑

关于《房屋建筑抗震加固》中，列举了关于砌体结构预制楼板板支撑长度不够时的加固做法。砌体结构房屋无圈梁作用下，板支撑长度不够，采用板下设置槽钢支撑的方法。槽钢固定在支座处，两端伸出支座80mm，每块预制板下设置两个。砌体结构房屋有圈梁作用下，设置不通长L型钢支撑，做法如图二所示，型钢用穿墙螺栓固定在圈梁上，其直径及间距由计算确定。型钢每隔400mm设置5mm厚加劲肋，支撑间隔100mm。

3 加固实例

3.1 工程概况

郑州市某教学楼为砖混结构，楼（屋）盖为装配式预制板楼盖，总高度为10.5m。地上部分共3层，建设于上世纪70年代，建筑面 积约为1200m2。一到三层均为教室。该建筑类别为A类，抗震设防烈度为7度，乙类设防类别。经过检测机构检测，房屋安全性等级评为Csu级，预制板楼盖不满足学校建筑安全性及抗震性能要求。需进行抗震加固设计及加固施工[10]。

3.2 加固方案优选

考虑预制板楼盖整体性差，承载能力及抗震能力不足这一特点。比较各种加固方案的特点。采用板底粘贴碳纤维，板端通长L型角钢支撑的方法。加固详图如图四所示，板底粘贴一道100mm宽碳纤维，两端设置压条。板端采用L125x8型角钢作为板下支撑，5毫米厚加劲肋间距400mm，用间距400mm的M12螺杆对拉将角钢固定在圈梁或加固后的墙体上。该方案使板端支撑长度大幅增加，不宜因预制楼板及墙体的过大变形造成板的脱落，施工较为简单，工期较短。

图1 预制板支座增设角钢支撑加固详图

3.3 现场施工

良好的施工质量是保证加固设计达到理想效果的前提。预制板底增设支撑及粘贴碳布前首先应清理掉板底及板下梁侧面粉刷层，清理至结构层表面并打磨平整。碳布粘贴时保持碳纤维胶密实无气泡，厚度合适且能充分浸透碳纤维布，碳纤维布表面应均匀面涂一层胶，保证粘贴平整，无褶皱和扭曲。角钢施工时对达到施工质量规范的角钢进场后进项加工，按照设计图纸的间距要求焊接横向加劲肋钢板，对角钢及梁侧和板底需进行螺栓固定位置进行打孔。最终将角钢运送到预定位置用膨胀螺栓进项固定。角钢施工完成后，需进行表面防锈防火防护，表面刷红丹防锈漆两遍，随后刷20mm防火涂料，其耐火极限不低于2h。

4 结束语

大多数砖混结构预制板楼盖房屋已经不满足现行抗震规范的要求，装配式预制板楼盖宜改为现浇式。通过分析地震作用下预制板楼盖的破坏特征，认为应从提高其整体性能，并采用构造措施防止其坠落方面进行抗震加固考虑。不同的加固工程，应结合工程甲方综合工程造价、工程工期、使用情况及施工条件等限制，考虑加固方案的优缺点，采用适合的方法进行抗震加固，力求达到更好的加固效果。本工程采用板底粘贴碳纤维板端部增设角钢支撑的方法提高了其承载力及抗震性能。该工程已经竣工服役，取得了良好的加固效果。