砌体结构加固措施的探讨
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摘要: 砌体结构性能良好，经济适用，但也具有抗拉和抗剪强度较低、施工质量不易保证等弱点。针对某高校砖混结构宿舍楼存在的质量缺陷，经过专业检测，进行深入细致分析与计算，对比各种加固方案的可行性，探讨在设计和施工中确保砌体结构抗压强度应该采取的措施，结合墙体的实际情况，采用钢筋网水泥砂浆层加固施工方案，实践表明加固效果良好。
关键词：砌体结构；砖混加固，构造柱，板墙，圈梁，
砌体结构取材方便，造价低廉，具有良好的耐火性和较好的耐久性，同时受环境气候和施工条件的影响较小，墙体隔声、隔热和保温性能良好，既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。但是采用烧结普通黏土砖建造砌体结构，不仅毁坏大量的农田，严重影响农业生产，而且在烧制过程中对环境造成污染，我国许多城市已禁止使用实心黏土砖，代之以多孔黏土砖或采用工业废料和地方性材料制作砌块，如轻骨料混凝土小型空心砌块等。
与钢和混凝土相比，砌体结构的抗拉和抗剪强度都较低，结构自重大，砌筑施工劳动强度大，且不易保证施工质量，结构抗震性能较差，延性不好。砌体结构房屋以墙体为主要承重构件，故而砌块材料的好坏直接影响到结构的安全。本文通过对某中学教学楼墙体质量进行分析、检测和加固处理，分析在设计和施工中应如何保证砌体结构的抗压强度，探讨网状配筋在砌体结构加固中的可行性。
1.工程概况
本工程为郑州市某中学教学楼，三层砖混结构，1960年建造，建筑面积约为3100 m2。平面呈两端稍有错落的品字型,房屋总长71.80 m，最小进深14.2m，室内外高差0.45m,总高为11．25 m，一至三层层高均为3．60 m，女儿墙高0．5 m。基础为钢筋混凝土条形基础，埋深为-2．00 m。基础混凝土原设计标号为200号。墙体采用机制标准砖，地坪以下及一层部分砖的原设计标为100号，二至三层及女儿墙为75号；地坪以下部分为100号水泥砂浆，地坪以上部分为混合砂浆，一层为100号，二层为75号，三层及女儿墙为50号。纵横墙厚度240mm. 楼面为预应力多孔板，板厚120mm。（少量现浇板）。楼梯为现浇钢筋混凝土梁式楼梯。青砖勾缝，灰瓦屋面，沐沥风雨五十载。
2.存在问题分析
通过查看图纸及原始材料，现场检测后提出以下问题需进行加固处理：
1)墙体裂缝严重
主要集中在中部楼梯的北部外墙上，1层至3层墙体均有裂缝，l层较为严重，除局部为水平缝外，其它均为斜裂缝，最大一条裂缝宽度为15mm，其走向与水平线成450经分析判断，该裂缝是由于地基存在不均匀沉降引起的，近几年未发现有明显扩大的趋势，未发现混凝土构件裂缝现象。裂缝的存在会降低结构的承载力和整体性，不利于结构整体抗震(该地区为7度抗震设防)，也给使用带来不安全感，应采取加固处理。
2)抗震构造措施不足
该建筑物3层未设一道钢筋混凝土圈梁，构造柱仅在底层内纵墙上，设置不足。既不符合现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2008)，也不满足《建筑抗震鉴定标准》(GB50023―2009)的要求，应进行抗震加固处理。
3)墙体砂浆强度不足
建筑物原设计一、二层砌体采用10号白灰砂浆，而现今实测砂浆强度等级仅为M0．4(4号砂浆)，原设计既不能满足现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2008)的要求，实测结果也不能满足《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009)有关7度抗震设防砂浆强度的要求，应进行抗震加固处理。
4)预制楼盖整体性差
该学校教学楼建筑因楼板刚度不足，大量出现裂缝，同时不满足结构正常使用要求，楼盖整体性差。个别开间设有大梁，地震发生时，预制楼板产生的惯性力将传给大梁，大梁再传递给纵墙使其平面外受力而易导致纵墙倒塌，进而引起楼板掉落横墙倾倒。为此增加楼面的刚性或将大梁承受的惯性力传递到横墙是加固设计的关键。同时原设计现浇板较薄，且配筋小，安全度不够。部分现浇板钢筋保护层偏薄，且混凝土炭化深度较大，失去对钢筋的保护作用。
3.加固处理方案
该建筑物的使用已经达到设计使用年限，但从其现在结构状况分析，对其存在的问题经过加固处理后，还是能继续使用一定年限的。
3．1基础和墙体裂缝的处理措施
墙体裂缝是由于基础不均匀沉降造成的，主要是因为附墙地下暖气沟渗水浸泡造成的，因此对该处地下暖气沟实施改道，回填并做好防渗防水处理。由于地基沉降已稳定，可不进行地基处理。对墙基和墙体裂缝的处理，根据裂缝的长短采取填缝封闭和压力灌浆加固补强的修补方法。为保持原建筑物的清水墙风格，在对个别处侵蚀风化严重的墙砖更换修补后，用与砖墙同一颜色的防水涂料涂刷建筑物外墙面，然后用白色防水涂料勾缝，既能恢复原建筑物的外墙整体效果，又能对外墙起到防水保护作用。
3．2墙体整体强度的加固处理措施
对于砌体结构的加固，常有下面4种方法圆：①扩大截面法；②外加钢筋混凝土法；③外包钢结构法；④钢筋网水泥砂浆层加固。鉴于使用空间和进度要求，为了提高墙体的承载力和整体性，同时为保持原有建筑物的外观风格，前3种方案不太现实，最后决定采用钢筋网水泥砂浆层加固。仅对外墙的内墙面采用单面钢筋网加固，而对所有内墙采用双面钢筋网加固，一层墙体加固时钢筋网向下伸至基础项部，向上伸至楼板底，二层以上各层钢筋网向下至楼板顶，向上至板底。如图1所示。
严格按照下列施工顺序进行：
1)墙体抹灰层应轻轻剔除，防止对墙体产生震动破坏，并清扫干净。
2)按设计要求在墙缝钻孔，单面加固的墙体孔径10mm，孔深120mm，双面加固的墙体钻孔穿透墙体，孔径8mm。
3)分别放置锚螺栓和穿“S”型拉接筋，铺设钢筋网并与其焊接或绑扎。
4)经验收合格后，用水湿润墙面并刷素水泥一道，再分层抹35mm厚l：2水泥砂浆(M15)面层，每层厚度不应超过15mm。
3．3抗震设防构造措施的加设
通过加设圈梁和构造柱等措施，来满足抗震设防的构造要求。在加设圈梁和构造柱时，既要满足规范的要求，又要兼顾建筑物外观的整体协调性，维护原有的建筑风格。
圈梁和构造柱与原有墙体的连接按规范要求在不同部位加设销键或拉杆，以起到有效联结。在内墙加设圆钢拉杆代替内墙圈梁，使之与圈梁构造柱形成闭合的抗震构造系统。构造柱应做基础，埋深与外墙基础相同。圈梁混凝土宜连续浇捣且不得在距钢拉杆或横墙lm为范围内留施工缝，圈梁顶面应做泛水，底面做滴水槽。
3.4预制楼盖整体性加固
楼板加固传统方法是在楼板上再现浇至少50mm厚整浇层形成叠合楼板以加强楼盖的整体性。但由此带来的竖向恒载增加会对墙体和基础承载力产生不利影响，并且增加了水平地震作用。本设计对于原预制楼盖采用封堵结构裂缝，提高结构刚度和强度。在全部空心板板顶和板底粘贴钢板条(带)或碳纤维布条带；在空心板项加钢筋网片，浇注细石混凝土(约3cm)(见图2)。对部分现浇板采用加大现浇板厚与配筋，提高现浇板的刚度和强度的方法，在现浇板底和板顶粘贴钢板条(带)，钢板上每隔适当的位置用铆钉锚固，然后双面用水泥砂浆粉刷(掺钢-混凝土界面粘接增强剂)(见图3)。
4.结语
1)在加固改造工程设计中，根据现有结构形式，受力特点，确定合理的加固方案是非常重要的，同时还要考虑到进度要求，施工方便，可实施性，经济性等因素。本工程采用钢筋网水泥砂浆层加固砌体，经济实用，方便快捷，保证了工程如期使用，经检测加固后的砌体抗压强度大于原设计抗压强度至少30％的要求，留有一定安全保障。对于抗压强度基本满足设计要求的部分砌体，可采用抹灰钢丝网加固的方案，既经济又能加快施工进度，缩短工期。2)采用钢筋混凝土构造柱、板墙及圈梁加固砖混结构能有效提高原墙体水平和竖向承载力，增强原结构的整体性。该加固预制楼板整体性的方法能克服增加现浇面层带来荷载增加的缺点，并降低了基础加固的难度和费用。按本文介绍的方法设计的加固工程已经实施完成。该项目顺利通过验收，已经投入使用2年，质量情况良好。
参考文献
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。