老舊磚混結(jié)構(gòu)抗震加固與修繕探析

秦旭飛 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

安徽某學(xué)校職工住宅樓位于合肥市宣城路，結(jié)構(gòu)形式為四層磚混結(jié)構(gòu)(圖1)，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)。建筑面積約為2600m2，建成于上世紀(jì)60年代，為典型的蘇式建筑，平屋面滲水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響使用功能。經(jīng)檢測(cè)鑒定單位出具的檢測(cè)鑒定報(bào)告存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題：

圖1 建筑平面圖

①外墻脫落、風(fēng)化、開(kāi)裂比較嚴(yán)重，磚砌體、砂漿強(qiáng)度不足（磚砌體批量抗壓強(qiáng)度推定值在6.5MPa～7.3MPa、砂漿批量抗壓強(qiáng)度推定值在0.8MPa～0.9MPa）；

②抗震構(gòu)造設(shè)置不滿(mǎn)足規(guī)范要求，未設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱；

③窗間墻、門(mén)間墻等小墻肢部分局部抗壓承載力不足；

④屋面防水失效漏水，沒(méi)有保溫構(gòu)造，嚴(yán)重影響使用功能。

這些問(wèn)題是老舊磚混結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的質(zhì)量通病。由于年代久遠(yuǎn)外墻脫落、風(fēng)化、開(kāi)裂、磚砌體、砂漿強(qiáng)度不足是每個(gè)老舊磚混結(jié)構(gòu)都存在的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)物資匱乏的年代設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高，構(gòu)造柱、圈梁設(shè)置不足，或者根本沒(méi)有設(shè)置，導(dǎo)致構(gòu)造措施很難滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求，尤其是抗震構(gòu)造措施。窗間墻、門(mén)間墻由于磚砌體和砂漿強(qiáng)度問(wèn)題基本都不滿(mǎn)足承載力要求。老舊磚混結(jié)構(gòu)年久失修，屋面滲水也是普遍存在的痼疾。

2 老舊磚混結(jié)構(gòu)抗震加固與修繕的必要性分析

隨著時(shí)代的變遷與城市的發(fā)展，越來(lái)越多鱗次櫛比的高樓大廈拔地而起，建筑新技術(shù)及新材料的運(yùn)用使得建筑多元化、個(gè)性化、現(xiàn)代化[1]，建筑形體上也不再局限于過(guò)去的矩形體塊，建筑立面運(yùn)用大面積的玻璃幕墻、石材幕墻等技術(shù)給建筑穿上了靚麗的外衣，給城市的景觀增添亮色。

城市建筑不僅有現(xiàn)代化的新建筑，也有歷史留存的老舊建筑，例如，上世紀(jì)50～70年代的老舊建筑，這些建筑已經(jīng)超出了使用年限，已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的日曬雨淋和寒暑交替，這些老舊建筑結(jié)構(gòu)基本都是磚混結(jié)構(gòu)，建筑物的外觀很多已經(jīng)有風(fēng)化脫落的痕跡，建筑構(gòu)件也存在保護(hù)層脫落、碳化、鋼筋銹蝕等問(wèn)題，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造也大多不滿(mǎn)足規(guī)范要求。這些建筑承載了城市的文化脈絡(luò)和人文情懷，也承載了人們的記憶和情感，具有歷史價(jià)值和時(shí)代意義[2]。

同時(shí)隨著各國(guó)生活水平的提高以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，人們?cè)絹?lái)越覺(jué)得現(xiàn)有建筑物的功能已經(jīng)不能滿(mǎn)足新的使用要求，又因?yàn)榘嘿F的地價(jià)與拆建費(fèi)用，從而把建筑業(yè)推向了新的發(fā)展時(shí)期——對(duì)舊建筑的維修和改造。未來(lái)10～30年將是我國(guó)建筑工程加固、改造的高峰期[3]，我國(guó)建筑業(yè)也將由“大興土木”階段逐漸步入新建與加固、改造并舉的階段。

3 抗震加固及修繕設(shè)計(jì)方案

3.1 老舊磚混結(jié)構(gòu)通病的要求和原則

砌體結(jié)構(gòu)的加固需要考慮結(jié)構(gòu)的整體性，并應(yīng)綜合考慮節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境的要求[4]。同時(shí)與實(shí)際施工方法相結(jié)合，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加固施工條件，按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理原則確定。加固方案結(jié)合維修改造，并根據(jù)原結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，采用新技術(shù)、新材料，減少對(duì)建筑正常使用功能的影響。抗震加固以著重提高結(jié)構(gòu)的延性和增強(qiáng)建筑的整體性為目標(biāo)。綜合以上要求和原則，根據(jù)老舊磚混結(jié)構(gòu)通病提出以下加固方案。

3.2 針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)墻體加固與修繕的方案

“外墻脫落、風(fēng)化、開(kāi)裂比較嚴(yán)重，磚砌體、砂漿強(qiáng)度不足”及“窗間墻、門(mén)間墻等小墻肢部分局部抗壓承載力不足”屬于砌體結(jié)構(gòu)墻體加固與修繕?lè)懂燵5]。針對(duì)墻體外墻脫落、風(fēng)化的部分首先要進(jìn)行清除處理，而裂縫則需要采用壓力灌漿來(lái)修補(bǔ)；針對(duì)磚砌體、砂漿強(qiáng)度不足的情況，行業(yè)普遍采用的加固有4種方案：a.鋼筋混凝土面層加固法；b.鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法；c.鋼絞線網(wǎng)-聚合物改性水泥砂漿面層加固法；d.高延性混凝土面層加固法。其中，a、b加固方法對(duì)墻體有一定程度的破壞與損傷，并且其施工要求比較高，難度較大，濕作業(yè)周期也比較長(zhǎng)；c加固方法的缺點(diǎn)是費(fèi)用高，濕作業(yè)的周期長(zhǎng)且不易施工。考慮到實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)損傷小，施工周期短，施工簡(jiǎn)單易于質(zhì)量控制，提高結(jié)構(gòu)的延性等目的，本工程采用了d加固法。

采用高延性混凝土面層加固墻體，面層厚度為20mm，遠(yuǎn)小于采用a、b加固方法的厚度。本工程砌筑砂漿強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度推定值在0.8MPa～0.9MPa，低于M1.0，故采用雙面加固，高延性混凝土面層與墻體之間采用局部嵌縫等方式進(jìn)行處理，嵌縫深度為10mm～15mm（圖2）。每個(gè)嵌縫部位沿豎向剔不少于4條水平灰縫，沿水平向剔不少于3條豎向灰縫，嵌縫部位按梅花狀布置，相鄰的嵌縫部位凈間距不大于600mm。同時(shí)采取措施防止面層端部剝離破壞。在墻上開(kāi)槽將面層端部嵌入墻內(nèi)或采用嵌縫、L形倒角的形式加強(qiáng)端部錨固（圖3）。墻上開(kāi)槽將面層端部嵌入墻內(nèi)的寬度和深度均不小于30mm，面層端部采用L形倒角，錨固的寬度不小于120mm或錨至門(mén)窗框邊。

圖2 高延性混凝土面層嵌縫示意圖

圖3 防止面層剝離措施示意圖

根據(jù)安徽省的地方標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》附錄C“高延性混凝土加固砌體結(jié)構(gòu)”第2～4條：

軸心受壓：

受剪承載力提高值：

采用面層厚度為20mm，雙面法加固，經(jīng)過(guò)計(jì)算每延米軸心受壓承載力提高約130kN，每延米受剪承載力提高70kN，每延米抗震受剪承載力提高82.4kN，解決了磚砌體、砂漿強(qiáng)度不足的問(wèn)題以及對(duì)窗間墻、門(mén)間墻等小墻肢部分局部抗壓承載力不足問(wèn)題，同時(shí)綜合抗震能力及延性得到大幅提高。

3.3 針對(duì)結(jié)構(gòu)整體性構(gòu)造缺陷的加固與修繕的方案

本工程鑒定出來(lái)的第三個(gè)問(wèn)題即“抗震構(gòu)造設(shè)置不滿(mǎn)足規(guī)范要求，未設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱”屬于結(jié)構(gòu)整體性構(gòu)造缺陷[6]，加固與修繕時(shí)應(yīng)采用新增圈梁、構(gòu)造柱來(lái)提高結(jié)構(gòu)的整體性，改善抗震性能，滿(mǎn)足抗震構(gòu)造要求。結(jié)合墻體加固方式，可采用高延性混凝土-砌體組合圈梁和高延性混凝土-砌體組合構(gòu)造柱對(duì)房屋進(jìn)行整體性加固，具體做法如圖4所示。混凝土-砌體組合構(gòu)造柱對(duì)房屋進(jìn)行整體性加固（圖C.6.4-1），組合圈梁高度不小于350mm，組合構(gòu)造柱配筋時(shí)的面層在墻體拐角處應(yīng)加寬不小于150mm，組合構(gòu)造柱不配筋時(shí)的面層在墻體拐角處應(yīng)加寬不小于300mm。高延性混凝土-砌體組合圈梁和配筋時(shí)的高延性混凝土-砌體組合構(gòu)造柱的面層厚度不宜小于40mm。

高延性混凝土-砌體組合圈梁和組合構(gòu)造柱的縱向鋼筋宜采用HRB400級(jí)鋼筋，閉合箍筋宜采用HPB300級(jí)鋼筋；組合圈梁和組合構(gòu)造柱的縱筋直徑分別不宜小于10mm和12mm，箍筋直徑分別不宜小于6mm和8mm，箍筋間距不宜大于300mm。

3.4 針對(duì)漏水和無(wú)保溫構(gòu)造的加固與修繕的方案

本工程鑒定出來(lái)的第四個(gè)問(wèn)題即“屋面防水失效漏水，沒(méi)有保溫構(gòu)造，嚴(yán)重影響使用功能”的問(wèn)題，其是老舊磚混結(jié)構(gòu)的通病，因年代久遠(yuǎn)，防水措施和材料已經(jīng)過(guò)了有效期。如果針對(duì)屋面重新做防水，則難度較大，因?yàn)閷?dǎo)致屋面漏水有很多因素[7]，舉例如下：①結(jié)構(gòu)屋問(wèn)題；②因溫度變化，混凝土脹縮，施工中踩踏負(fù)筋，板厚不足，混凝土密實(shí)度差與埋管線等原因，造成屋面板局部開(kāi)裂，破壞了防水層，引起了屋面滲漏；③排水坡度不足；④找平層未按規(guī)范要求設(shè)臵分倉(cāng)縫、涂膜防水層厚度不足等等。上述幾個(gè)常見(jiàn)原因和問(wèn)題都能引起滲漏，嚴(yán)重者以至于出現(xiàn)年年漏、年年修，年年修、年年漏的現(xiàn)象。

結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，本工程采用地壟墻新增屋面層，使得原有屋面層變成樓面層，能很好地解決老舊磚混結(jié)構(gòu)屋面滲漏的問(wèn)題，同時(shí)形成了結(jié)構(gòu)空腔層，可對(duì)屋面保溫起到了很好的效果，此外，還可以解決設(shè)備安裝，屋面保溫各種管道的布置等問(wèn)題。因此，綜合來(lái)看，本工程的解決方案具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。工程的具體做法如圖5所示，經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際使用，該設(shè)計(jì)和施工方案得到了用戶(hù)的一致好評(píng)。

圖4 高延性混凝土-砌體組合做法

圖5 屋面地壟節(jié)點(diǎn)圖

4 小結(jié)

本文面對(duì)的工程是建成于上世紀(jì)60年代的職工住宅樓，該老建筑出現(xiàn)了多個(gè)重要的問(wèn)題，如外墻、磚砌體、抗震構(gòu)造設(shè)置、局部抗壓承載力以及屋面漏水且無(wú)保溫構(gòu)造等。針對(duì)這些問(wèn)題，本工程提出了3個(gè)對(duì)應(yīng)的抗震加固與修繕?lè)桨福偨Y(jié)如下：①根據(jù)原結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，采用新技術(shù)、新材料；②提高結(jié)構(gòu)延性來(lái)提高老舊磚混結(jié)構(gòu)綜合抗震性能；③利用地壟墻新增屋面層很好地解決老舊磚混結(jié)構(gòu)屋面滲水難點(diǎn)問(wèn)題。在施工后經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際使用，該設(shè)計(jì)和施工方案得到了非常好的回饋和評(píng)價(jià)。