摘 要:砌體結(jié)構(gòu)由于材料來源廣泛,施工方便,相對造價低廉,因而得到了普遍的應(yīng)用。但由于設(shè)計、施工等方面的原因,在工程中常常出現(xiàn)墻體的強(qiáng)度不足,墻體錯位和變形,甚至墻體局部倒塌等事故。因此,在工程中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒▽Y(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。
關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu);整體加固;構(gòu)件加固;承載力;抗震
以砌體為主制作的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu),它包括磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和其它材料的砌塊結(jié)構(gòu)。分為無筋砌體結(jié)構(gòu)和配筋砌體結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)在我國有著悠久的歷史,我們的祖先在磚石結(jié)構(gòu)上給我們乃至世界留下了許多寶貴的文化遺產(chǎn),舉世文明的萬里長城、趙州橋、靈谷寺的無梁殿等,無不凝聚著古代勞動人民汗水和智慧的結(jié)晶。砌體材料在當(dāng)今仍然發(fā)揮著巨大的作用,我國現(xiàn)在相當(dāng)一部分辦公樓、商店特別是住宅都是砌體結(jié)構(gòu)的建筑。雖然隨著國民經(jīng)濟(jì)以及建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)正在得到大規(guī)模的應(yīng)用,但是砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)在乃至將來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)仍將繼續(xù)發(fā)揮它的巨大作用。由于砌體結(jié)構(gòu)自身的一些特點(diǎn),在實(shí)際工作中經(jīng)常會遇到一些針對砌體結(jié)構(gòu)加固的問題需要我們工程技術(shù)人員去研究解決。比如一些砌體結(jié)構(gòu)古建筑的修繕加固以及一些砌體結(jié)構(gòu)個別房屋因功能改變或加層改造等原因需要對原有房屋進(jìn)行墻柱的加固處理。對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法雖然很多,但一般主要采用的方法有兩種,即整體加固和構(gòu)件加固。
整體加固方法有增設(shè)抗測力結(jié)構(gòu)、捆綁法增設(shè)構(gòu)件、改變受力形式加固等。增設(shè)抗測力結(jié)構(gòu)包括增設(shè)抗震墻、水平支撐、柱間支撐、閉合墻段、設(shè)置鋼筋混凝土邊框等;捆綁法是在原砌體結(jié)構(gòu)中加混凝土構(gòu)造柱(組合柱、約束。┖腿α海纬杉s束砌體結(jié)構(gòu)體系;或拆除部分抗震墻,減少地震力;采用鋼拉桿、長錨桿、外加柱或圈梁增強(qiáng)縱橫墻的連接;增設(shè)滿足樓屋蓋支撐長度的托梁;在建筑物縱向、橫向、豎向增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿;預(yù)制樓蓋或預(yù)制屋面上增澆鋼筋混凝土疊合層。
構(gòu)件加固方法有鋼筋混凝土面層加固法、砂漿面層加固法、混凝土加大截面法、外包型鋼加固法、砌體托換加固法、外粘纖維材料加固法。下面我們著重介紹這幾種加固方法。
1.鋼筋混凝土面層加固法:該法就是通常所說的鋼筋網(wǎng)夾板墻,加固砌體墻可大幅度提高墻體的受壓、受剪承載力,大幅度提高剛度和抗震性能,該法施工工藝簡單,并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗(yàn),是砌體結(jié)構(gòu)加固最常用的方法,但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物面積有一定的減少。
2.水泥砂漿面層加固法:該法屬于復(fù)合截面加固法的一種,其優(yōu)點(diǎn)與鋼筋混凝土面層加固法相近,但提高承載力不如前者,適用于砌體墻的加固。砂漿面層加固按材料組成分為三種,即高強(qiáng)度等級的水泥砂漿面層、水泥砂漿內(nèi)配置鋼筋網(wǎng)面層、聚合物砂漿和鋼絞線面層,三種方法均可不同程度的提高墻體的受壓、受剪承載力,提高砌體剛度提高抗震性能。砂漿面層施工可采用噴涂,也可采用手工抹制,是砌體結(jié)構(gòu)加固中較常用的方法。在水泥砂漿中如果摻入短玻璃纖維絲,形成具有較高抗拉強(qiáng)度和抗裂性能的復(fù)合材料,經(jīng)濟(jì)合理,便于施工,增強(qiáng)加固效果。
3.混凝土加大截面法:該法是用鋼筋混凝土、鋼筋網(wǎng)砂漿圍套加固砌體柱,從而加大砌體柱的截面面積,顯著提高構(gòu)件承載能力和變形能力。常用的是外加鋼筋混凝土加固,包括側(cè)面外加混凝土層加固和四周外包混凝土加固兩類。
(1)側(cè)面外加混凝土加固
當(dāng)磚柱承受較大的彎矩時,常常采用僅在受壓增設(shè)混凝土層或雙面增設(shè)混凝土層的方法予以加固。
采用側(cè)面加固時,新舊柱的連接結(jié)合非常重要,應(yīng)采取措施保證兩者能可靠的共同工作。因此,兩側(cè)加固應(yīng)采用連通的箍筋;單側(cè)加固時應(yīng)在原磚柱上打入混凝土釘或膨脹螺栓等物件,以加強(qiáng)兩者的連接。此外,為了使混凝土與磚柱更好地 ,無論單側(cè)加固還是兩側(cè)加固,應(yīng)將原磚柱的角磚每隔300 mm打去一塊,使后澆混凝土嵌入磚柱內(nèi)。施工時,各角部被打去的角磚應(yīng)上下錯開,并使施加預(yù)應(yīng)力頂撐,以保證安全。
混凝土強(qiáng)度等級宜用C15或C20,受力鋼筋距磚柱的距離不應(yīng)小于50mm,受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%,直徑不應(yīng)小于8mm。
側(cè)面外加混凝土層加固后的磚柱成為組合磚砌體。其受壓承載力可按式計算。
(2)四周外抱混凝土加固
四周外包混凝土加固磚柱的效果較好,對于軸心受壓磚柱及小偏心受壓磚柱,其承載力的提高尤為顯著。
外包層較薄時也可采用沙漿,沙漿的強(qiáng)度等級不宜低于M7.5。外包層內(nèi)應(yīng)設(shè)置Φ4~Φ6的封閉箍筋,間距不宜超過150mm。
由于封閉箍筋的作用,使磚柱的側(cè)向變形受到約束,其受力類似網(wǎng)狀配筋磚砌體。
4.外包型鋼加固法:該法也稱濕式外包鋼加固法,在構(gòu)件四周或兩個角部包以型鋼并焊接綴板,對原柱形成約束,提高砌體柱承載力和抗變形能力,受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護(hù)的情況下用于60度以上高溫場所。適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要大幅度提高其承載能力的構(gòu)件加固。該法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點(diǎn)是施工簡便、現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少,受力較為可靠,但需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施。
5.砌體托換加固法:該法是指構(gòu)件有嚴(yán)重缺陷和裂縫的部分用新的砌體代替,適用于砌體墻的加固。必要時托換前應(yīng)對原構(gòu)件加以有效的支頂,應(yīng)對原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在施工全過程中的承載狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算、觀測和控制。托換部分的材料強(qiáng)度等級不應(yīng)低于建造時規(guī)定的強(qiáng)度等級,砂漿強(qiáng)度宜比原設(shè)計提高一級,用整磚填砌。
6.外粘纖維材料加固法:纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在砌體結(jié)構(gòu)加固中主要應(yīng)用在柱的抗剪加固,環(huán)繞型粘貼在構(gòu)件四周、或U形粘貼在梁的兩個側(cè)面和底面、或粘貼在構(gòu)件側(cè)面,提高抗剪承載力和抗震能力,提高柱的延性;抗震墻加固是縱橫向或斜向交叉分條粘貼在墻的側(cè)面,與水平力作用下砌體中的主應(yīng)力方向相應(yīng),使砌體受力更均勻,對砌體的有效約束面積增大,有利于維持砌體的整體性,提高砌體的抗剪能力,從而使得砌體加固效果更明顯。
上面詳細(xì)介紹的幾種加固方法在工程實(shí)踐中都有其一定的可行性,通過這些加固方法處理后的砌體結(jié)構(gòu)房屋,往往都能夠較好的提高結(jié)構(gòu)的安全性從而滿足建筑物的使用功能。盡管如此,我們還應(yīng)該看到這些加固方法仍然存在著一些不足,不能解決砌體結(jié)構(gòu)結(jié)合面上抗剪強(qiáng)度很低的問題,即加固部分和原有構(gòu)件之間存在著整體受力問題,從而使得加固部分的作用不能充分發(fā)揮。解決這個問題目前常用的方法是在原構(gòu)件和新加部分內(nèi)設(shè)置水平拉筋,但是這種方法施工起來往往不太方便,很難使加固構(gòu)件真正共同作用。目前開發(fā)生產(chǎn)的一些新型多功能建筑膠粉粘接力強(qiáng),施工起來也比較簡單,其自身的抗剪強(qiáng)度及粘接力都大于混凝土和砂漿自身的強(qiáng)度,能夠提高加固體結(jié)合面上的抗剪強(qiáng)度,從而為我們在砌體加固過程中提供了一種新的選擇。
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