砌体结构加固技术

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在过去的50多年间,我国的土木工程建设如火如荼,发展很快,尤其是最近几年,发展极为迅速.伴随着我们大搞土木基础建设的同时,已有建筑的维护问题成为了一个新的课题.已有建筑物及构筑物常常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化破坏,甚至自然灾害,造成混凝土结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等,影响建筑物及构筑物的安全和使用功能,从而不得不考虑结构的修复加固问题.

当今社会在基础设施的管理和新建等各个方面都存在着一个可持续发展的问题.随着基础建设的不断发展,愈来愈多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段,修复加固在建筑业中的比重逐年增加.过去50年,在已有建筑结构型式中砌体结构占相当大的比重,且砌体结构本身抗震性能及使用年限就有局限性,所以加固砌体结构已迫在眉睫.

多层砌体房屋增层或扩建；拆除部分承重墙或承重墙开洞,扩大室内使用空间等使用功能的改造；不满足抗震要求的砌体结构进行抗震加固；承载力不够时结构及构件加固；都需要对砌体结构进行加固改造,多层砌体房屋加固方法分为结构整体加固和构件加固两种.

整体加固方法有增设抗测力结构、捆绑法增设构件、改变受力形式加固等,增设抗测力结构包括增设抗震墙、水平支撑、柱间支撑、闭合墙段、设置钢筋混凝土边框等；捆绑法是在原砌体结构中加混凝土构造柱（组合柱、约束柱）和圈梁,形成约束砌体结构体系；或拆除部分抗震墙,减小地震力；采用钢拉杆、长锚杆、外加固柱或圈梁增强纵横墙的连接；增设满足楼屋盖支撑长度的托梁；在建筑物纵向、横向、竖向增设预应力拉杆；预制楼盖或预制屋面上增浇钢筋混凝土叠合层.

对房屋中下列部位应重点关注：①承载窗间墙宽度过小或抗震能力不能满足需要时,可增设钢筋混凝土窗框或采用砂浆面从层、夹板墙等方法加固；②隔墙无拉结或拉结不牢,边框可采用混凝土梁柱形成组合构建,或埋设锚筋、钢拉杆加固；③支撑大梁等的墙段抗震能力不能满足要求时,可在两端增设砌体柱、钢筋混凝土柱或采用砂浆面层、钢筋网混凝土面层加固,大梁下墙体局部承压不够时可增设大梁垫或对墙体加固；④出屋顶的楼梯间、电梯间和水箱间不符合抗震要求时,可采用面层或外加柱加固,其上部应与屋盖构件有可靠连接,下部应与主体结构的加固措施相连；⑤出屋面的烟囱、无拉结女儿墙超过规定的高度时,宜拆矮或采用型钢、预应力钢拉杆加固；⑥砌体结构中的雨篷、阳台板等悬梁挑构件是静定结构,当锚固长度不能满足要求时,可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施.

对于一些在20世纪五六十年代修建的体量较大的砌体公共建筑,如办公楼、教学楼、宾馆、医院等除按上述方法加固外,可将部分墙段（如楼、电梯间以及部分相交的纵横墙内壁）改为混凝土夹板墙或喷射混凝土墙,形成复合墙体,在平面中尽量连成闭合的筒体,形成带混凝土增强筒体的砌体结构体系；对于砌体结构公共建筑的大厅,也可在建筑平面内插入一个完整的混凝土框架结构体系或框架-剪力墙结构体系,通过新老结构的有效连接,形成新的混合结构体系,这是国内经常采用的整体加固改造做法.

砌体墙开洞时应根据墙体的受力特征、洞口位置和大小,采取相应的补强加固措施及增设洞口的边缘构件,加固措施包括：洞边粘钢板、外包型钢等,增设边缘构件包括设置钢筋混凝土梁柱、型钢梁柱等,砌体墙开洞后在洞边应设边柱,洞顶设梁.

拆除承重墙扩大使用空间改造,需要采用托梁拆墙技术,即增设混凝土或型钢托梁,然后再增设混凝土柱或钢柱,以及对地基基础进行加固处理.

构件加固法包括钢筋混凝土面层加固法、水泥砂浆面层加固法、外包型钢加固法、纤维加固法等,现就构件加固的具体技术措施加以阐述：

一、钢筋混凝土面层加固砌体墙

钢筋混凝土面层就是通常所说的钢筋网夹板墙,加固砌体墙可大幅提高墙体的受压、受剪承载力,大幅度提高刚度和抗震性能,该法施工工艺简单.并具有成熟的设计和施工经验,是砌体机构加固最常用的方法,但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活具有一定的影响,且加固后的建筑物面积有一定的减小.

二、砂浆面层加固砌体墙

该法属于复合截面加固法的一种,其优点与钢筋混凝土加固法相近,但提高承载力不如前者,适用于砌体墙的加固.砂浆面层加固按材料组成分为三种：高强度等级的水泥砂浆面层；水泥砂浆内配置钢筋网面层或钢板网面层；聚合物砂浆和钢绞线面层.三种方法均可不同程度的提高墙体的受压、受剪承载力,提高砌体刚度提高抗震性能.砂浆面层施工可采用喷涂,也可采用手工抹制,是砌体结构加固中较常用的方法.在水泥沙浆中如果掺入短玻璃纤维丝,形成具有较高抗拉强度和抗裂性能的复合材料,经济合理,便于施工,增强加固效果.

钢筋混凝土、钢筋网砂浆围套加固砌体柱,采用钢筋混凝土增大砌体柱的截面面积,或采用钢筋网砂浆增强大砌体柱的截面面积,均可显著提高构件承载能力和变形能力.

三、外包型钢加固砌体柱

该法也称湿式外包钢加固法,在构件四周或两个角部包以型钢并焊接缀板,对原柱形成约束,提高砌体柱承载力和抗变形能力,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量大,且不宜在无防护的情况下用于60摄氏度以上的高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要大幅度提高其承载能力的构件加固.该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠,但需采用类似钢结构的防护措施.

四、砌体托换加固技术

砌体托换加固法是指构件有严重缺陷和裂缝的部分用新的砌体代替,适用于砌体墙的加固.必要时托换前应对原构件加以有效的支顶.应对原结构、构件在施工全过程中的承载状态进行验算、观测和控制.托换部分的材料强度是等级的,按不应低于建造时规定的强度等级,砂浆强度宜比原设计提高一级,用整砖填砌.

砌体局部拆砌；当砌体房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响其承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌.

五、外粘纤维材料加固技术

纤维增强复合材料在砌体结构加固中主要应用在：柱的抗剪加固,环绕形粘贴在构件四周、或u型粘贴在梁的两个侧面和底面、或粘贴在构件侧面,提高受剪承载力和抗震能力,提高柱的延性；抗震墙加固是纵横向或斜向交叉分条粘贴在墙的侧面,与水平力作用下砌体中的主应力方向相应,使砌体受力更均匀,对砌体的有效约束面积增大,有利于维持砌体的整体性,提高砌体的抗剪能力,从而使得砌体受力更均匀,对砌体的有效约束面积增大,有利于维持砌体的整体性,提高砌体的抗剪能力,从而使得砌体加固效果更明显.提高抗弯、抗剪能力,增大砌体的延性；在特种结构加固中应用,如壳体、隧道、筒仓、烟囱等工程中应用.

众所周知砌体结构的裂缝是长期困扰工程界的常见问题之一,当砌体结构出现了裂缝,首先要分析其原因、性质,观察裂缝是否稳定,分析对结构的危害性,针对不同的原因和危害程度,采用不同的处理措施.常见的裂缝原因有温度裂缝、地基不匀沉降裂缝、荷载过大承载力不够的裂缝、设计构造不合理的裂缝、施工质量差材料强度低引起的裂缝低等,温度裂缝属于不稳定裂缝,受力裂缝会影响结构安全性,其他裂缝会影响结构的使用功能及耐久性等,应及时采取措施处理.对此,外粘纤维材料对于砌体结构裂缝修补处理发挥着至关重要的作用,将纤维材料骑缝粘贴在构件的裂缝表面,分担裂缝处的应力.

在建设中,我们应该选择合适的加固方法,同时还应考虑其是否具有良好的施工性,是否经济等方面.随着现代建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料的不断出现,砌体结构加固技术会有更大发展,加固方案的选择范围也将具有更为广泛的空间.