石砌体建筑横墙加固前后抗剪承载力计算对比分析

张懿韬 严钕心

以四川省宜宾市南溪区某石砌体建筑为背景，对其横墙分别采用置换砂浆法和钢筋网水泥砂浆面层加固法加固后的抗剪承载力进行计算对比分析。通过加固设计条件、背景工程资料等参数，计算该房屋横墙分别在置换砂浆法、钢筋网水泥砂浆面层加固法施工后的抗剪承载力。通过计算对比发现，在保证施工质量的情况下，置换砂浆法能在一定程度上提高横墙剪承载力，而钢筋网水泥砂浆面层加固法效果更加明显。

石砌体； 横墙加固； 置换砂浆法

TU312+.1 A

［定稿日期］2023-02-13

［作者简介］张懿韬（1993—），男，硕士，助理工程师，研究方向为建筑结构；严钕心（1993—），女，本科，研究方向为艺术设计。

20世纪60年代，我国川西产石地区，人们常常就地取材的用毛石、料石等修筑房屋，这些石砌体建筑在经历数次的地震后只有少部分至今尤存［1］。过去，人们多凭借经验修建房屋，对石砌体结构在地震作用下的性能研究为空白，由于时间、气候、环境等因素，石料表面风化、砌筑砂浆脱落等问题在这类建筑中显现，这些问题直接影响了石砌体墙的抗剪承载力［2］。

本文以我国川西某石砌体建筑为背景，通过采用置换砂浆法、钢筋网水泥砂浆面层加固法对该房屋横墙进行加固，明确在在保证施工质量的情况下，不同加固方式对横墙抗剪承载力的影响，且分析其变化特点。

1 工程概况

宜宾市南溪区某地上3层石砌体住宅楼，标准层结构平面如图1所示。该房屋采用横墙承重，石砌体墙采用毛料石和水泥混合砂浆砌筑，楼板主要采用钢筋混凝土预制槽板。

该房屋建筑面积为907.32 m2，承重墙体厚度为370 mm和240 mm，1层层高2.5 m，2、3层层高2.65 m。抗震设防烈度为6度（0.05g，第二组），结构安全等级为二级，结构重要性系数1.0。

2 计算参数

现场实测及计算得到：f2=0.5 MPa，σ0=0.22 MPa，ξN=1.02。

2.1 置換砂浆法

采用置换砂浆法加固的横墙计算参数：①每片横墙单侧砂浆置换灰缝宽度：35 mm、50 mm和65 mm，（两侧置换）；②置换砂浆：M10水泥砂浆。

2.2 钢筋网水泥砂浆面层加固法

采用钢筋网水泥砂浆面层加固法的横墙计算参数：①面层水泥砂浆：M10水泥砂浆，每片横墙单侧面层厚度为35 mm、50 mm和65 mm（双面加固），采用手工抹压法施工；②水平分布钢筋采用B6，设计强度300 MPa，网格间距为300 mm。

2.3 横墙截面

根据本工程的特点，选取一层的横墙加固后抗剪承载力进行对比分析。一层横墙的截面尺寸、面积等见表1。

3 石砌体抗剪强度计算理论

3.1 石砌体抗剪强度平均值［3］

由GB 50003-2011《砌体结构设计规范》可知石砌体抗剪强度平均值见式（1）［3］。

fv，m=k×f0.52（MPa）（1）

式中：k=0.188。

3.2 置换砂浆法加固后石砌体抗剪强度［4］

置换砂浆加固砌体的等效抗剪强度设计值见式（2）。

fv=（fv，mt1+fv，nt2）/t（MPa）（2）

式中：t1，t2为置换后剩余的原砂浆灰缝宽度和置换砂浆灰缝宽度（mm）；t为砂浆灰缝总宽度（mm）；fv，m为原砂浆砌体沿通缝的抗剪强度设计值（MPa）；fv，r为置换砂浆砌体的抗剪强度设计值（MPa）。

3.3 石砌体抗震抗剪设计强度

石砌体抗震抗剪设计强度见式（3）。

fvE=ξN×fv（MPa）（3）

根据相关计算软件计算结果：σ0=0.22 MPa，查表得ξN=1.02。

4 石砌体横墙抗剪承载力计算理论

石砌体横墙加固前和采用置换砂浆法加固后的抗剪承载力见式（4）。

VM=fvEA/γRE（kN）（4）

式中：γRE=1.0。

石砌体横墙采用钢筋网水泥砂浆面层加固法加固后的抗剪承载力见式（5）、式（6）［5］。

V=VM+Vsj（5）

Vsj=0.02bh+0.2fAs（h/s）（6）

式中：b为砂浆面层厚度（mm）；h为墙体水平方向长度（mm）；f为水平向钢筋的设计强度值（MPa）；As为水平向单排钢筋截面面积（mm2）；s为水平向钢筋的间距（mm）。

5 横墙加固前后抗剪承载力计算结果及对比分析

5.1 横墙加固前后抗剪承载力计算结果

对横墙采用置换砂浆法和钢筋网水泥砂浆面层加固法加固后，在保证施工质量的情况下，其抗剪承载力计算值见表2。

5.2 横墙加固前后抗剪承载力计算对比分析

在保证加固施工质量的情况下：

（1）采用置换砂浆法：横墙单侧每增加15 mm置换深度，能提高其抗剪承载力约2.33%。

（2）采用钢筋网水泥砂浆面层加固法：横墙单侧面层厚度由35 mm增加至50 mm时，能提高其抗剪承载力约4.2%；横墙单侧面层厚度由50 mm增加至65 mm时，能提高其抗剪承载力约2.8%。

6 结论

在保证加固施工质量的情况下：

（1）采用置换砂浆法时，增加置换灰缝宽度能一定程度的提高横墙抗剪承载力；采用钢筋网水泥砂浆面层加固法时，增加面层厚度能有效提高横墙抗剪承载力。

（2）对于提高横墙剪承载力，钢筋网水泥砂浆面层加固法明显优于置换砂浆法。

（3）采用置换砂浆法和钢筋网水泥砂浆面层加固法加固后，均能明显提高横墙抗剪承载力。

参考文献

［1］ 余建星，施养杭，吴海欣，等. 石砌体结构抗震抗剪强度理论的应用［J］. 地震工程与工程振动，2000，（1）：63-67.

［2］ 徐天航，郭子雄，柴振岭，等. 钢筋网片改性砂浆加固石砌体墙抗震性能试验研究［J］. 建筑结构学报，2016，37（12）：120-125.

［3］ 砌体结构设计规范： GB 50003-2011［S］.

［4］ 王新宇. 置换砂浆加固历史建筑砌体结构的力学性能研究［D］.厦门：厦门大学，2019.

［5］ 砌体结构加固设计规范： GB 50702-2011［S］.