磚混結(jié)構(gòu)加固改造淺談

李淼

摘要：隨著城市化進(jìn)程加快發(fā)展，傳統(tǒng)磚混建筑已經(jīng)逐漸被現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑取代，然而一些具有歷史代表性和建設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)的磚混建筑依然留存下來(lái)，通過(guò)改造加固賦予新的使用功能，本文以一座磚混建筑通過(guò)加固改造改變使用功能為例簡(jiǎn)單闡述加固改造技術(shù)在磚混結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu);面層加固;構(gòu)造性加固

本工程項(xiàng)目位于東北某地，原樓因閑置一直未被使用，后經(jīng)相關(guān)協(xié)調(diào)重新啟用作為醫(yī)院病房及康復(fù)功能用途，本項(xiàng)目有兩座因功能改變需進(jìn)行改造加固磚混建筑，為B區(qū)和C區(qū)：B區(qū)于上世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)建造，主體六層，磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為毛石和混凝土條形基礎(chǔ)，層高分別為3.6mX5，3.9m，總高度為21.9m。承重墻體由實(shí)心紅磚砌筑，一層、二層縱橫墻均為370mm厚，其上各層外墻及樓梯間墻為370 mm厚，其他內(nèi)墻為240mm 厚;樓板為預(yù)制空心板，其上有90mm厚配筋疊合層，承重墻交點(diǎn)設(shè)置構(gòu)造柱，縱橫墻每層都設(shè)置有圈梁。C區(qū)同為上世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)建造，主體五層，磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為毛石和混凝土條形基礎(chǔ);層高分別為3.6mX4，3.9m，室內(nèi)外高差0.6m，總高度18.900m。承重墻體由實(shí)心紅磚砌筑，一層縱橫墻均為370mm厚，其上各層外墻及樓梯間墻為370 mm厚，其他內(nèi)墻為240mm 厚;樓板為預(yù)制空心板，其上有90mm厚配筋疊合層，構(gòu)造柱僅樓梯間跨承重墻交點(diǎn)處設(shè)置，圈梁外縱墻及樓梯間跨縱橫墻每層都設(shè)置，內(nèi)縱墻一、三、五層設(shè)置，橫墻一、三、五層隔跨設(shè)置。B區(qū)改建后，層數(shù)及層高不變，樓梯位置調(diào)整，增加兩部醫(yī)用電梯;C區(qū)改建后層數(shù)及高度不變，個(gè)別區(qū)域增設(shè)縱橫墻。兩棟建筑抗震設(shè)防類別因功能改變均由丙級(jí)調(diào)整為乙級(jí)，其中B區(qū)建筑高度超過(guò)規(guī)范要求，為超限建筑。

因建筑長(zhǎng)時(shí)間閑置經(jīng)重新啟用并改變使用功能，故業(yè)主委托符合資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)其主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察及檢測(cè)：未發(fā)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件存在結(jié)構(gòu)性裂縫、變形等情況;混凝土構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)存在蜂窩、麻面、孔洞、露筋等外觀質(zhì)量缺陷;墻下條形毛石塊材組砌方法正確、塊石間咬槎較好;部分砂漿灰縫砌筑不飽滿，砌筑砂漿現(xiàn)有抗壓強(qiáng)度較低，小于2MPa;現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工程承重墻體砌筑砂漿現(xiàn)有抗壓強(qiáng)度采用回彈法檢測(cè)基本達(dá)到M5水平強(qiáng)度，承重墻體燒結(jié)普通磚現(xiàn)有抗壓強(qiáng)度均達(dá)到MU7.5強(qiáng)度等級(jí)，混凝土梁強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)推定為C20，混凝土梁尺寸，配筋，保護(hù)層厚度等滿足原設(shè)計(jì)及規(guī)范要求;現(xiàn)場(chǎng)抽取預(yù)制混凝土空心板進(jìn)行靜載試驗(yàn)，結(jié)果表明在規(guī)定試驗(yàn)荷載作用下，空心板難度為0.1 mm，板下未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

經(jīng)過(guò)鑒定檢測(cè)，原建筑主體結(jié)構(gòu)保存比較完整，各強(qiáng)度指標(biāo)具備改造加固繼續(xù)使用的條件。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)主體現(xiàn)狀，鑒定檢測(cè)結(jié)果及后續(xù)使用功能，按現(xiàn)行規(guī)范確定改造建筑抗震設(shè)防類別為乙類，后續(xù)使用年限為30年（A類建筑），按現(xiàn)有使用功能對(duì)現(xiàn)有主體結(jié)構(gòu)條件建模計(jì)算，并按現(xiàn)行規(guī)范要求進(jìn)行分析：B區(qū)改建后層數(shù)高度均不變，但是按乙類設(shè)防根據(jù)規(guī)范要求建筑高度超限，個(gè)別墻體在改變功能荷載作用下有承載力不夠的情況;C區(qū)改建后未出現(xiàn)承載力不足的情況，但無(wú)法能滿足現(xiàn)行規(guī)范構(gòu)造措施要求;改變使用功能后通過(guò)計(jì)算樓板仍能滿足病房及康復(fù)中心樓面荷載需要并且原設(shè)計(jì)樓板的設(shè)計(jì)有較多安全儲(chǔ)備，除個(gè)別樓板拆除新增加樓板均采用現(xiàn)澆方式處理，對(duì)個(gè)別正常使用極限狀態(tài)下無(wú)法滿足撓度設(shè)計(jì)的樓板采用粘貼碳纖維布方式進(jìn)行加固處理;兩棟樓均有需要拆改洞口及增加墻體的部位，對(duì)B區(qū)擬對(duì)一層、二層所有墻體設(shè)置單面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層，對(duì)承載力計(jì)算不足的墻體采用鋼筋混凝土面層加固，針對(duì)高度超限，采用增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻，利用建筑新增加墻體需要的同時(shí)借助后澆剪力墻來(lái)承擔(dān)結(jié)構(gòu)地震作用，現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻相對(duì)原承重墻具備更大的剛度，尤其在剛性體系中能夠承擔(dān)更多的地震剪力，從而減輕原始承重墻的負(fù)擔(dān)，使其依然承擔(dān)主要的豎向荷載作用。對(duì)C區(qū)需按現(xiàn)行規(guī)范增設(shè)構(gòu)造柱，圈梁等構(gòu)造措施來(lái)滿足磚混結(jié)構(gòu)在地震作用下墻體被圈梁和構(gòu)造柱形成的框架體系約束的抗震概念設(shè)計(jì)的要求，因此采用設(shè)置鋼筋混凝土砌體組合構(gòu)造柱與以鋼拉桿代替圈梁組成整體封閉體系達(dá)到約束砌體的作用。

1.鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固：鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法適應(yīng)于各類砌體墻、柱的加固。砂漿面層加固可提高砌體正截面承載力及受剪承載力，鑒于面層砂漿加固對(duì)正截面承載提高有限，因此本項(xiàng)目?jī)H作為一種提高安全儲(chǔ)備的手段對(duì)底部?jī)蓪佑?jì)算滿足承載力設(shè)計(jì)要求的墻體進(jìn)行處理。

砂漿面層水平豎向分布鋼筋均采用三級(jí)鋼直徑8的鋼筋，面層采用40 mm厚M10強(qiáng)度砂漿，水平鋼筋及豎向鋼筋分別參與提高正截面承載力及抗剪承載力，交叉位置點(diǎn)焊，采用直徑不小于10，間距不小于600的L形錨筋及S形拉筋使面層和原結(jié)構(gòu)共同受力，錨筋及拉筋孔洞需采用結(jié)構(gòu)膠灌注填實(shí)，樓板穿筋處需采用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料填實(shí)。

2.鋼筋混凝土面層加固：鋼筋混凝土面層加固方法與砂漿面層加固方法原理相同，由于混凝土強(qiáng)度較高，其對(duì)正截面承載力及抗剪承載力的提高更為有效，因此對(duì)承載力不足墻體采用混凝土面層加固，并且可以采用噴射混凝土進(jìn)行施工，提高施工效率和施工質(zhì)量。混凝土面層加固豎向鋼筋需根據(jù)計(jì)算確定直徑大小及鋼筋間距，面層采用70mm厚C25強(qiáng)度混凝土。

3.新增鋼筋混凝土墻體（板）：針對(duì)承載力不足及關(guān)鍵部位，利用建筑功能需要增加墻體位置增設(shè)鋼筋混凝土墻，借此提高整體結(jié)構(gòu)剛度及承載力，采取措施使其與原結(jié)構(gòu)墻體協(xié)調(diào)變形來(lái)承擔(dān)更多的剪力。此方法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于需要墻板與原結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形，新增加的混凝土墻體與原結(jié)構(gòu)緊密錨固使其能夠順利分擔(dān)地震剪力，借鑒構(gòu)造柱與砌體結(jié)合的做法，采取馬牙槎交錯(cuò)咬合的機(jī)制。

4.構(gòu)造加固：通過(guò)近些年對(duì)實(shí)際震害調(diào)查及反復(fù)試驗(yàn)，已經(jīng)證明砌體結(jié)構(gòu)在構(gòu)造柱及圈梁所形成的框架體系下抵抗地震作用具有明顯的提高，構(gòu)造柱及圈梁的設(shè)置有助于提高了砌體結(jié)構(gòu)的整體性，抗震性和抗倒塌性。C區(qū)原設(shè)計(jì)對(duì)五層砌體結(jié)構(gòu)依據(jù)規(guī)范隔層設(shè)置了圈梁及構(gòu)造柱，改變功能用途后設(shè)防類別提高，構(gòu)造措施也需隨之提高，因此對(duì)C區(qū)未設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱的樓層進(jìn)行圈梁及構(gòu)造柱加固以提高房屋的整體抗震性能;在盡可能不破壞原有建筑主體的條件下進(jìn)砌體外加固形式，圈梁采用鋼拉桿代替并錨固于墻體端部構(gòu)造柱位置，與構(gòu)造柱連接成整體。

此外針對(duì)一些在施工期間墻體局部破裂，取消的門窗洞口以及破損影響觀感的墻體進(jìn)行局部拆除，并按提高一級(jí)砂漿強(qiáng)度用整磚進(jìn)行填砌，對(duì)于新開設(shè)門窗洞口在計(jì)算墻體滿足承載力及穩(wěn)定性的條件下洞口周邊設(shè)置加強(qiáng)筋并在角部設(shè)置鋼板網(wǎng)進(jìn)行加固處理。

5.基礎(chǔ)加固：由于建筑功能的改變以及墻體的增減導(dǎo)致建筑平面荷載分布發(fā)生變化，在復(fù)核計(jì)算基礎(chǔ)的前提下，對(duì)局部不再滿足承載力強(qiáng)度的基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。鑒于基礎(chǔ)加固的施工可操作性及隱蔽性，基礎(chǔ)加固采用增加截面法，直接有效并且能控制基礎(chǔ)沉降不致過(guò)大產(chǎn)生不均勻沉降。

結(jié)語(yǔ)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，磚混結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用越來(lái)越少，僅具有歷史保存價(jià)值以及建造年限較短時(shí)間的建筑仍然擔(dān)負(fù)使用功能，具有加固的空間和價(jià)值，但我國(guó)幅員遼闊，大的整體基數(shù)之下此類建筑仍不在少數(shù)，因此針對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的加固依然有必要被設(shè)計(jì)人員所掌握，并堅(jiān)持在復(fù)核計(jì)算分析以保證其堅(jiān)固安全耐久性的基礎(chǔ)之上充分發(fā)揮其在后續(xù)設(shè)計(jì)年限中的使用功能，砌體結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他形式的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，加固措施等方面已經(jīng)具有很成熟的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐操作性，伴隨著新材料新技術(shù)的發(fā)展，可能會(huì)出現(xiàn)更多經(jīng)濟(jì)有效，便于施工的加固方法，使砌體結(jié)構(gòu)能夠成為保留傳統(tǒng)文化的一種建筑形式得以留存。