多層磚混結(jié)構(gòu)改造加固方案探究

侯 森

(菏澤市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 菏澤 274000)

引言

針對老舊磚混結(jié)構(gòu)的建筑，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際狀況，采取相應(yīng)的加固補(bǔ)強(qiáng)措施，延長使用壽命，而并非一味進(jìn)行拆除。通常而言，磚混結(jié)構(gòu)建筑加固方式較多，不僅包含地基基礎(chǔ)加固、墻體加固，而且涉及磚柱加固、混凝土梁加固等。制定結(jié)構(gòu)改造及加固方案時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依照項(xiàng)目實(shí)際狀況，保證改造及加固方案具有針對性及可行性。

1 磚混結(jié)構(gòu)房屋加固基本原則

磚混結(jié)構(gòu)房屋加固若想獲取良好的成效，需充分結(jié)合實(shí)際狀況，遵循相應(yīng)的基本原則，保證整個(gè)加固全生命周期更具規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高最終加固成效。第一，加固程序。應(yīng)交由專業(yè)化結(jié)構(gòu)鑒定，嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)程開展鑒定工作，以最終鑒定結(jié)果為核心，合理化選取加固方案；開展加固設(shè)計(jì)工作，積極做好施工和驗(yàn)收。第二，加固目的。常規(guī)下依照加固核心目的可將其劃分為兩種類型，一種是精力加固主要為提高結(jié)構(gòu)自身承載力，優(yōu)化改善房屋結(jié)構(gòu)整體應(yīng)用功能；另一種是抗震加固是提高結(jié)構(gòu)自身延性，增強(qiáng)房屋自身整體性。第三，加固方法。加固方法合理性與最終加固成效密切相關(guān)，應(yīng)以初期結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)果為核心，明晰結(jié)構(gòu)特征及施工條件，遵循現(xiàn)場安全、經(jīng)濟(jì)原則選取。第四，加固設(shè)計(jì)。最大限度保證概念明晰化，技術(shù)選用先進(jìn)、可靠，施工工藝簡單易操作，包含加固簡圖、前后結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及承載力計(jì)算、截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施。第五，加固施工。應(yīng)交由專業(yè)化隊(duì)伍實(shí)施，且嚴(yán)禁損傷原有結(jié)構(gòu)，應(yīng)按加固設(shè)計(jì)圖紙及當(dāng)下規(guī)范驗(yàn)收[1]。

2 磚混結(jié)構(gòu)房屋加固方法

2.1 地基基礎(chǔ)加固方法

此種方式又包含多種類型：加大基礎(chǔ)底面積法，適用于既有建筑物荷載增加、地基承載力或基礎(chǔ)底面積不滿足設(shè)計(jì)要求，且基礎(chǔ)埋置較淺具有擴(kuò)大條件建筑加固。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)原有建筑實(shí)際狀況，采取有效措施，保證新、舊基礎(chǔ)連接牢固性和變形協(xié)調(diào)；基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿加固法，適用于因不均勻沉降、凍脹或其他原因引起的基礎(chǔ)裂損的建筑加固。實(shí)際加固前，地基應(yīng)保持穩(wěn)定或已進(jìn)行加固處理。

2.2 墻體加固方法

通常墻體加固包含鋼筋混凝土面層加固法、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法、鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿面層加固法、粘貼纖維復(fù)合材加固法、砌體壓力灌漿補(bǔ)強(qiáng)加固法。其中，鋼筋混凝土面層加固法屬于復(fù)合截面加固法，在原墻體側(cè)面增配鋼筋混凝土面層以此提高受壓、受剪承載力，可選用支模澆筑或噴射混凝土工藝。鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法是在墻體側(cè)面涂抹一定厚度的水泥砂漿，并與鋼筋網(wǎng)形成組合墻體，達(dá)成加固目標(biāo)的方式。粘貼纖維復(fù)合材加固法，采用結(jié)構(gòu)膠粘劑將纖維復(fù)合材料粘貼于墻體表面，形成兩者共同受力，以提高受剪承載力。

2.3 磚柱加固方法

包括增設(shè)砌體扶壁柱加固法、增設(shè)混凝土壁柱或面層組合柱加固法。第一種方法是在砌體墻側(cè)面增設(shè)砌體柱，形成整體、共同受力的加固方法，其應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深應(yīng)與原墻基礎(chǔ)保持相同；第二種方法適用于支承大梁的墻段的抗震加固。支承懸挑構(gòu)件的墻體不符合抗震要求時(shí)，也可在懸挑構(gòu)件端部增設(shè)鋼筋混凝土壁柱或面層組合柱予以加固[2]。

2.4 混凝土梁常用加固方法

混凝土梁正截面粘鋼加固、加筋法加固、簡支梁正截面碳纖維片材加固，上述方法均用于增強(qiáng)截面實(shí)際承載力，成效較佳。

2.5 混凝土樓板加固方法

樓板受拉區(qū)域內(nèi)選取粘鋼、貼炭纖維片材加固，可進(jìn)一步提高截面自身受彎承載力；樓板新開洞加固，建議選取粘鋼加固、貼碳纖維片材加固，從本質(zhì)層面變更力傳遞路徑，提高實(shí)際承載力。洞口邊存在集中性載荷，亦或洞口寬度或自身直徑超過1 000mm，需結(jié)合實(shí)際狀況增設(shè)相應(yīng)的邊梁。樓板裂縫修補(bǔ)：裂縫存在穩(wěn)定、非穩(wěn)定性狀態(tài)，需積極明晰裂縫形成因素、修補(bǔ)目的等，選取合理的加固方法，一般選取加固方法為灌漿法、填充法等，裂縫進(jìn)行修補(bǔ)核心目的在于進(jìn)一步增強(qiáng)防水性能，提高實(shí)際承載力[3]。

3 磚混結(jié)構(gòu)房屋加固質(zhì)量控制措施

為從本質(zhì)消除質(zhì)量安全隱患，需進(jìn)一步控制加固過程中質(zhì)量，核心控制點(diǎn)為鋼材和混凝土質(zhì)量控制，以及選取合理的加固方法，方可形成合力，控制加固質(zhì)量可靠性，體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

3.1 鋼材質(zhì)量把控

需充分嚴(yán)格把關(guān)鋼筋自身規(guī)格、種類及質(zhì)量，嚴(yán)格依照我國相關(guān)規(guī)程進(jìn)行控制，嚴(yán)禁將質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的材料用于施工中。鋼材存放需積極做好防水控制，避免受雨水侵蝕，正式使用之前需積極做好除銹工作，要保證質(zhì)量達(dá)標(biāo)后使用。正式施工中充分以施工圖紙為核心，開展鋼筋綁扎等工作，確保實(shí)際位置及質(zhì)量可靠性，下料之前需精準(zhǔn)性計(jì)算鋼筋綁扎合理部位。

3.2 混凝土質(zhì)量控制

混凝土作為施工核心材料，需從初期選材至后續(xù)施工全過程積極做好質(zhì)量控制，保證加固質(zhì)量可靠性。磚混結(jié)構(gòu)房屋加固過程中，混凝土質(zhì)量可靠性直接決定最終加固質(zhì)量，需積極選取質(zhì)量達(dá)標(biāo)的水泥、骨料，現(xiàn)場做好材料性能檢測，保證其滿足相關(guān)規(guī)程。施工中受多方面因素影響，易出現(xiàn)強(qiáng)度不足、密實(shí)度不足、麻面等質(zhì)量缺陷，需嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)程開展混凝土操作，采取專項(xiàng)解決措施，減少質(zhì)量缺陷，保證其振搗、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)質(zhì)量達(dá)標(biāo)[4]。

3.3 施工加固方法選取合理性

施工作為一個(gè)持續(xù)性過程，對施工質(zhì)量控制需以施工工藝為核心，嚴(yán)格控制各工序質(zhì)量，方可保證最終實(shí)體質(zhì)量。科學(xué)加固方法十分關(guān)鍵，正式選取之前應(yīng)對各加固方法論證，擇優(yōu)選取加固方法。

4 多層磚混結(jié)構(gòu)改造加固實(shí)踐方案研究

4.1 項(xiàng)目概況

4.1.1 房屋建筑、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

某工程項(xiàng)目屬于多層辦公樓，于20世紀(jì)70年代建造完畢，原設(shè)計(jì)中西側(cè)部分包含三層，東側(cè)包含4層。該房屋首層西側(cè)、東側(cè)層高分別是4.9m、3.5m，2～4層層高均為3.5m,西側(cè)部分房屋高度為12.05m、東側(cè)部分房屋高度是14.15m。該項(xiàng)目房屋建筑上部選用砌體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為條形。

4.1.2 改造內(nèi)容

通過對該項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地勘察調(diào)研，最終明確其項(xiàng)目改造內(nèi)容，在原有建筑基礎(chǔ)上局部擴(kuò)展1個(gè)開間；東側(cè)部分西北角布設(shè)一部電梯；東側(cè)走廊內(nèi)將其縱墻予以拆除；整體室內(nèi)進(jìn)行局部拆除承重墻，重新進(jìn)行室內(nèi)規(guī)劃設(shè)計(jì)[5]。

4.1.3 結(jié)構(gòu)抗震鑒定結(jié)論

根據(jù)實(shí)際檢測該項(xiàng)目一層使用的混凝土強(qiáng)度為C18，1、2層磚強(qiáng)度是MU10，砂漿強(qiáng)度是M10，3層以上磚強(qiáng)度是MU7.5、砂漿強(qiáng)度是M5，4層砂漿強(qiáng)度是M2.5。該項(xiàng)目進(jìn)行改造及局部擴(kuò)建，均需嚴(yán)格依照我國《現(xiàn)有建筑抗震鑒定與加固規(guī)程》(DGJ 08-81-2015)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)(2016版)中相關(guān)要求及準(zhǔn)則，系統(tǒng)性采取抗震措施以及準(zhǔn)確計(jì)算抗震承載力，即按后續(xù)使用年限為50年標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震鑒定。根據(jù)相關(guān)建筑改造后抗震鑒定，最終結(jié)果顯示改造后砌體與內(nèi)框架混合承重結(jié)構(gòu)體系，超出相關(guān)要求，該項(xiàng)目中首層層高為4.9m，不符合相關(guān)層高限制要求；東西兩側(cè)錯(cuò)層1.4m,且并未嚴(yán)格依照要求，布設(shè)相應(yīng)的防震縫。構(gòu)造柱、圈梁布設(shè)均未滿足該地區(qū)相關(guān)準(zhǔn)則，需對其結(jié)構(gòu)實(shí)施加固措施予以加固；1-3層墻體受壓及抗震承載力不足，應(yīng)進(jìn)行抗震承載力加固[6]。

4.2 加固方案分析

4.2.1 抗震受力分析

本項(xiàng)目存在的不足包含多個(gè)方面，主要體現(xiàn)在底層內(nèi)框、錯(cuò)層、墻體承載力不足、層高超限，以及抗震構(gòu)造措施未達(dá)到規(guī)范要求等。首先，針對底層內(nèi)框缺陷，框架和砌體兩種材料存在一定差異性，可有效改善結(jié)構(gòu)的整體性及延展性，通過采取混凝土構(gòu)造柱與圈梁等加固措施，確保結(jié)構(gòu)整體受力處于合理范圍內(nèi)；其次，針對多層砌體房屋建筑，內(nèi)部傳力路徑較為復(fù)雜，缺乏一定的整體性，不利于增強(qiáng)房屋建筑整體抗震性能。由于此種房屋在地震條件下受力復(fù)雜，未經(jīng)過精準(zhǔn)計(jì)算，所以抗震設(shè)計(jì)應(yīng)予以嚴(yán)控，房屋建筑5軸兩側(cè)是傳力的重點(diǎn)部位，應(yīng)對其著重進(jìn)行加固；最后，房屋建筑西側(cè)層高較高，根據(jù)上述內(nèi)框等問題，首層薄弱部位可選用混凝土板墻加固方式。

4.2.2 加固方案

結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際狀況，以及上述抗震受力系統(tǒng)性分析，將改善結(jié)構(gòu)受力和整體抗震性能為切入點(diǎn)，建議選用以下加固措施：(1)底層內(nèi)框架改造加固措施，應(yīng)按照建筑整體平面布設(shè)規(guī)劃要求，及時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)的橫、縱墻體，將其整體性結(jié)構(gòu)改造成砌體結(jié)構(gòu)。(2)東西側(cè)錯(cuò)層及首層層高超限問題，在交界區(qū)域內(nèi)墻體利用雙面夾板墻予以加固，有效增強(qiáng)墻體抗震性。(3)墻體受力和抗震承載力不足問題，所有的抗震墻體均采用雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面完成加固。(4)項(xiàng)目部分區(qū)域內(nèi)未布設(shè)相應(yīng)的構(gòu)造柱、圈梁等問題，嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)相應(yīng)設(shè)施，同時(shí)應(yīng)保證新舊結(jié)構(gòu)銜接的可靠性。

4.3 加固具體做法

一是所有豎向的鋼筋應(yīng)通長布設(shè)，將其下端穿過基礎(chǔ)頂面、樓面所需加固層直至樓板面。穿板過程中，樓板鉆孔禁止將其板內(nèi)鋼筋折斷；二是混凝土與墻體結(jié)合過程中，應(yīng)將其表面異物清除干凈，墻體鉆孔應(yīng)注意盡可能減少對墻體大面積損傷。

一方面，根據(jù)實(shí)際抗震計(jì)算結(jié)果表明，該項(xiàng)目1-3層墻體受壓和抗震承載力無法滿足相關(guān)要求，需增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載力。項(xiàng)目中所有抗震墻均選用雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面進(jìn)行加固，采取此種加固措施，不僅有效解決原有結(jié)構(gòu)承載力不足，而且消除抗震措施缺乏合理性瓶頸，由于加固之后結(jié)構(gòu)抗震措施，與相關(guān)要求仍存在一定的差距，所以應(yīng)適當(dāng)提高承載力的冗余度；另一方面，針對東西側(cè)錯(cuò)層交接處的墻體，選用厚度為60mm的雙面夾板墻，并配備雙向配筋。雙面夾板墻技術(shù)主要是基于原有砌體墻，適當(dāng)加入相應(yīng)的鋼筋混凝土，構(gòu)成新型墻體，其不僅擁有良好的力學(xué)性能，而且施工操作便捷、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良。墻體加固過程中應(yīng)注意以下方面：(1)將墻體抹灰層去除，灰縫剔除深度約5mm～10mm，并將殘留灰清除；(2)當(dāng)墻體存在裂縫時(shí)，應(yīng)壓力灌漿處理裂縫。

5 技術(shù)要求

由于該項(xiàng)目建造時(shí)間長，整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造缺乏一定的合理性，存在一定的錯(cuò)層，且部分區(qū)域內(nèi)層高超出限定，改造方案及施工技術(shù)要求較高，需進(jìn)行改造加固區(qū)域較多，各環(huán)節(jié)施工條件復(fù)雜。設(shè)計(jì)單位應(yīng)以抗震最終數(shù)據(jù)為依據(jù)，開展系統(tǒng)性加固設(shè)計(jì)；施工單位應(yīng)全面分析項(xiàng)目施工條件及特點(diǎn)，制定完善的改造加固方案，正式改造之前，全面審核原結(jié)構(gòu)是否與建設(shè)單位提供設(shè)計(jì)圖紙相吻合，若存在異常狀況，應(yīng)對其進(jìn)行審核處理。要求參與改造單位建立良好的溝通，在施工過程中做好協(xié)作，根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行操作，確保其操作更具規(guī)范化。

6 結(jié) 語

磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造時(shí)，由于抗震設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)體系未滿足相關(guān)要求，應(yīng)全面分析項(xiàng)目實(shí)際特征，采取針對性加固措施，以及對受力薄弱部位及構(gòu)件進(jìn)行重視，發(fā)揮其結(jié)構(gòu)優(yōu)越性。正式改造加固之前，應(yīng)全面做好技術(shù)交底工作，掌握施工重難點(diǎn)，做好資源配置，制定完善的施工加固方案，保證最終改造加固質(zhì)量。