粘钢板网加固预制楼板板底性能分析
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【摘 要】本文通过对预制楼板房屋的破坏特点分析，对比板底粘碳布、楼板上加叠合层、板底粘钢板网、板底加钢绞线网等加固方法，得出预制楼板的板底粘钢板网既能增强整体效果，又能提高承载能力，同时解决了支撑长度不足的问题。
【关键词】预制楼板；粘钢；碳纤维；钢绞线网一渗透性聚合砂浆
Stick steel mesh reinforcement precast floor panels end performance analysis
Li Jian-jun
（Hebei Zhicheng Construction Co.， Ltd Handan Hebei 056000）
【Abstract】In this paper， the characteristics of the precast floor by destroying the houses of analysis， comparison Bottom sticky carbon cloth， plus the floor laminated layer， sheet steel mesh bottom stick， plate and other steel wire mesh bottom plus reinforcement methods， precast floor panels come sticky end steel mesh not only enhance the overall effect， but also improve the carrying capacity， while addressing the problem of lack of support length.
【Key words】Precast slabs； stick steel；Carbon fiber；Steel wire mesh and a permeable polymer mortar
目前，我国使用的中小学校舍和农民自建房大部分为20世纪80年代建造，其多为预制板砖砌体结构房屋。预制楼板的整体性较差，在砌体结构上支撑长度短，尤其是当施工单位施工时不注意预制楼板连接，在地震时易引起预制楼板脱落，造成人员伤亡。
1. 预制板砖砌体房屋的破坏特点
在1998年以前建造的砌体房屋，楼板多采用装配式。即在工厂或预制件厂采用预应力混凝土先张法的施工工艺，按模数生产预制空心楼板，运输到现场吊装就位，按构造措施拉结，在其上浇筑50 mm厚素混凝土垫层，以埋设电线管，之后在其上做建筑所要求的建筑构造层。楼板为安装方便，板和板之间预留30 mm板缝，安装完毕用细石素混凝土填实。根据该模型在地震作用下的振动反映可看出：x向地震作用下，由于各抗震横墙变形存在差异，预制楼板有在支撑墙体中被拔出的趋势，如果支撑长度不足或墙体局部损坏剀及板和板连接不可靠，则预制楼板会在墙体中脱落。另外，在变形过程中预制楼板在板端受到墙体约束，在板的上下端会产生弯矩和剪力，而预制楼板在板上部缺少配筋，所以在弯矩和剪力综合作用下产生断裂。y向地震作用下，预制楼板会产生相互挤压或拉开趋势，同时由于各支承墙的变形不同会产生扭转。使预制板脱离墙体而坠落。
1.1 主要破坏原因。预制装配式楼板的砌体结构破坏主要原因如下。
（1）由于预制板过大的变形引起板顶、板底抹面层顺板缝开裂，从而破坏预制楼板的整体性。
（2）按早年标准图，安装后预制板与预制板间的板缝一般为上宽30mm，下宽10mm，板缝间后浇筑细石混凝土截面呈倒梯形，随预制楼板本身混凝土和缝间混凝土收缩，由于收缩量不同或板块受力不均匀，后填混凝土与板间引起开裂，板间混凝土丧失传力功能，破坏了楼盖整体眭。
（3）预制板与墙连接，板底受拉钢丝外露一小段弯成交叉状埋入板头接缝灰浆中，由于冷拔丝不许焊接，埋入段短且细而光，锚固差，板端无钢丝与墙连接。为弥补连接不足，每条填缝混凝土内上部设1根直径10的拉结筋，加之施工单位可能不认真对待。预制楼板的整体连接作用差。
（4）预制楼板在墙体上的支撑长度偏小，在地震的反复作用下易脱落，造成坍塌。
（5）对于典型的中小学教室的宽度一般为6 m左右，长度一般为9m左右，楼层中间设置走廊，两边是教室。也有的是单面教室，另一面是走廊，走廊可为内廊或外廊。外廊用悬挑式或外伸框架支撑。预制板平行于横墙搭在外纵墙和走廊墙上，即纵墙承重；也有在纵墙上搭置现浇或预制横梁，预制板纵向搭在横墙或梁上。
由于采光要求，窗洞较大，致使外墙承重截面较小。走廊墙对应于外窗的轴线位置，也无上部窗洞口。该纵墙承重的预制板房屋整体性和牢固性较差。
1.2 主要破坏模式。由于大开间纵墙承重的整体性、牢固性差，致使预制楼板房屋的建筑在地震作用下可能产生以下几种破坏模式。
（1）由于各预制板（或预制横梁）不能整体搭在纵墙上，形成纵墙承重结构或以纵墙为主、横墙为辅的结构承重体系，沿横向的水平地震作用将在纵墙中产生墙面外弯曲作用，如大开间教室的承重纵墙截面的而积被门窗洞口减小而使窗间墙截面积过小，墙体在无构造柱或构造柱强度不足的情况下，在地震作用下会使纵墙产生破坏，从而引起整体房屋倒塌。
（2）预制板与砌体搭接长度只有80～100mm，如考虑施工误差，预制楼板在墙上或梁上的支撑长度更小。加上预制楼板间连接构造措施不能被可靠保证，在地震反复作用下易使预制板脱落。
（3）由于纵墙外弯曲时会使板端产生负弯矩，而预制板抵抗负弯矩能力较差，一旦板端附近开裂。板在弯矩和竖向剪力作用下即会发生折断。板坠落到下层楼板会引起下层楼板脆性断裂，出现连续倒塌事故。
（4）纵墙开窗洞大，窗间墙尺寸小，教室中部的窗间墙无构造柱或构造柱截面小、强度低，在强震或反复地震作用下窗间墙呈交叉破坏，若再发生余震可能会发生倒塌。
2. 增强预制楼板整体性的措施
2.1 预制楼板板底粘贴碳布。
碳纤维加固是利用碳纤维布和结构胶对构件加固处理，具有抗拉强度高、轻质、柔软、易粘贴、不增加结构自重及截面尺寸、耐久JI生好、耐酸碱及大气环境腐蚀等特点。但碳纤维布按碳丝的编织方向一般只考虑单向受力。因此应用碳纤维布进行加固时纤维方向应与加固受力方向一致。
根据砖混结构预制楼板的破坏特点，板底粘贴碳纤维的方法有两种：
沿板缝方向粘贴；垂直板缝方向粘贴。
（1）沿板缝方向粘贴可提高单块预制楼板的抗弯承载能力，防止发生连续破坏，但对于整体性的加强效果不明显。预制楼板在地震作用下。板缝间会产生相互错动，该受力正好与碳纤维的承力方向垂直，故无法起到加强整体性的作用。
（2）垂直板缝方向粘贴可与楼板上的构造层做法相结合承力，限制了预制楼板在地震过程中的相对位移，能起到整体连接作用，但不能提高单块预制楼板的承载力。因此，用该加固方案宜采用沿板缝方向和垂直板缝方向同时粘贴碳纤维的方案，并在预制楼板支撑处增设角钢来增加其支撑长度，可收到增强预制楼板整体性的效果。
2.2 预制楼板上加叠合层。加叠合层的方案是把预制楼板的面层去掉，重新浇筑50～60mm厚细石混凝土垫层，内配蛰飑200的双向钢筋网片，钢筋网片要通过植筋的方式植入砖墙内15d，再重新铺地砖等面层做法。这样形成的楼盖形式为装配整体式楼盖，可有效增强预制楼板的整体性，在楼层水平剪力的分配上与现浇楼盖相当，即按墙体的抗侧移刚度比例分配。
该方案对于新建工程还可应用，但对于后加固改造工程却存在以下弊端。
（1）在拆除原预制板垫层时对预制楼板破坏较大会引起预制楼板开裂。
（2）垫层垃圾较多，清理和运输费用较高。
（3）污染较大，尤其是打垫层时水泥浆污染顶棚较严重。
（4）原结构的电线管是埋在预制楼板的素混凝土垫层中，拆除时线管全部报废，造价较高。
（5）原结构的预制楼板已有使用年限，新加荷载能否满足承载力要求需重新验算，如不满足要求还需对预制楼板采取板底加固措施。
2.3 预制楼板板底粘钢板网。
（1）粘贴钢板加固是将钢板采用高性能的环氧类胶粘剂粘结于混凝土构件表面，使钢板与混凝土形成统一整体，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。
（2）主要工艺为：加固部位定位放线――基层处理（混凝土表面、钢构件表面）――涂胶（钢构件表面）――粘贴、加压――固化、养护――检验、验收――防腐。
（3）对于全预制板装配楼盖和屋盖。可在板底粘钢加固，设置垂直板长方向的钢板条带以及交叉钢板条带；对于横梁传力的楼盖和屋盖可在横梁间以及横梁与横墙圈梁间设置型钢剪刀撑。该加固方案既能增强预制楼板的整体性又可提高预制楼板的承载能力，通过设置型钢剪刀撑能保证纵横地震作用的水平传递，起到刚性楼盖的作用，而且施工速度快，便于操作，不用拆除结构面层和破坏线管，破坏量较小。
2.4 板底加钢绞线网一渗透性聚合砂浆面层钢绞线网一渗透性聚合砂浆是由韩国某公司研发的。
（1）渗透性聚合砂浆为无机材料，耐久、耐火，高强不锈钢绞线网的强度高、耐锈蚀。钢绞线网一渗透性聚合砂浆加固法对混凝土结构进行抗弯及抗剪加固均可取得较好加固效果，不仅抗弯承载力和抗剪承载力可得到显著提高，而且抗弯刚度也能得到显著提高。
（2）该加固技术的主要工艺是：加固部位定位放线――加固处混凝土表面凿毛处理――布置钢绞线网、拉紧并用特制的锚固钉固定――在加固部位刷界面剂――在钢绞线网外面抹渗透性聚合物砂浆（砂浆的厚度一般为20～40 mm）――湿润养护。
（3）配合用角钢增加预制楼板的支撑长度，能有效解决预制楼板整体性，并不用拆除结构的面层和破坏线管，但对于预制楼板承载力提高不明显。
3. 结语
根据震害及受力分析和加固效果可看出，采用预制楼板的板底粘钢板网的加固方案既能起到增强预制楼板的整体作用，又能提高预制楼板的承载能力，同时解决了预制楼板的支撑长度不足问题，而且施工简便，性价比较高，是首选的加固方案。
（1）在对预应力空心预制板、纵墙承重的大开问砖混结构教学楼进行加固时，不仅要从增强楼盖和屋盖的整体性方面考虑，同时要从增补圈梁、构造柱与加固墙体方面考虑，以确保结构的整体性。
（2）对于全预制板装配式楼盖和屋盖，在板底粘钢加固。设置垂直板长方向的钢板条带以及交叉钢板条带：对于横梁传力的楼盖和屋盖可在横梁间以及横梁与横墙圈梁间设置型钢剪刀撑，无论是加固效果还是经济效果均为首选方案。采用预制楼板上加垫层方案时要注意结构重量的增加导致地震作用加大和楼层剪力分配原则的改变而使部分墙段承载力不足的问题。
（3）本文分析虽然只有预制楼板的整体性加固，但从地震作用下的计算模型和倒塌机制看，砖混结构房屋的加固不仅是预制楼板问题，还要按现行规范规定补充设置构造柱和圈梁，以及墙体局部尺寸不足问题，弥补后的抗震性能还需进一步研究。
参考文献
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