張文鵬 戰(zhàn)美秋 狄書億 郭桐羽 沈城龍 郭易非

【摘? 要】新世紀(jì)以來我國房屋建設(shè)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，為了適應(yīng)群眾的日常生活和工作需要，在興建新的建筑的同時，對大量的老舊的建筑進(jìn)行加固維護(hù)也迫在眉睫。砌體結(jié)構(gòu)的房屋建設(shè)形式仍在我國現(xiàn)存住宅結(jié)構(gòu)中占比量大，利用先進(jìn)適宜的砌體加固技術(shù)進(jìn)行維護(hù)加固砌體房屋，使其在地震作用下呈現(xiàn)整體較柔性狀態(tài)，延緩我國大量砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑拆遷重建周期，促進(jìn)我國舊城區(qū)改造計劃實施及保障居民生命財產(chǎn)安全的意義巨大。本文簡要的闡述分析了砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑加固維護(hù)技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用方法，旨在為實際工程應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑;砌體結(jié)構(gòu);加固方法

引言

我國已從建設(shè)新型民用居住建筑階段過渡到舊房的加固改造與新建筑興建共存的階段。砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑在我國現(xiàn)存的房屋住宅中占比量大，砌體結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)特點，抗震能力較差，地震災(zāi)害中破壞甚至倒塌普遍。地震的產(chǎn)生往往有許多的不確定性和突發(fā)性，對砌體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深層次的加固改造與維護(hù)，可延長建筑物自身使用年限，有效的縮短城市規(guī)劃的改建工期，提高建筑物的實用性、安全性，提高人們居住質(zhì)量。

1.砌體結(jié)構(gòu)建筑加固理念

砌體結(jié)構(gòu)房屋是指以黏土磚或混凝土磚作為主要材料，通過砂漿砌筑所建造的房屋建筑，建筑結(jié)構(gòu)的柱、樓板、墻體是整個建筑結(jié)構(gòu)中的主承重構(gòu)件，由于砌筑砌塊本身離散性大，導(dǎo)致砌體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)整體性差、柔性弱，其抗震性能遠(yuǎn)不如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）在傳統(tǒng)工藝下建造的磚砌體建筑的圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)造措施不足，同時砌體結(jié)構(gòu)本身的抗拉、抗剪力差，隨著建筑物使用時間年限的增加，受到外界干擾因素增多，其整體及局部穩(wěn)定性不斷下降，極易在使用過程中發(fā)生裂縫等問題，如圖1所示;（2）受制于傳統(tǒng)砌體結(jié)構(gòu)建筑的在施工過程中存在技術(shù)不規(guī)范問題和施工技術(shù)水平低的原因，導(dǎo)致許多老舊的砌體結(jié)構(gòu)建筑在后期使用期間出現(xiàn)程度不等的問題，如材料老化等問題，如圖2所示;（3）砌體結(jié)構(gòu)建筑材料自身的脆性較大，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型普遍為獨立基礎(chǔ)，易引發(fā)地基沉降導(dǎo)致的建筑整體變形問題，如圖3所示，另外砌體建筑物在高溫高濕和溫度變化大的環(huán)境中引發(fā)變形、裂縫等問題也會影響建筑物的安全性。

砌體結(jié)構(gòu)改造與加固首先需要對建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的鑒定分析， 根據(jù)結(jié)構(gòu)功能需要分析其中的不規(guī)范合理結(jié)構(gòu)， 將所有的建筑信息、結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行綜合，并結(jié)合實際工程與改造加固目標(biāo)綜合確定改造與加固方案。

目前對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固與改造的方法與工藝多種，綜合工程造價、工期、應(yīng)用效果等因素，同一砌體結(jié)構(gòu)房屋加固方案可采用多種加固方法。

2.砌體結(jié)構(gòu)加固方法

2.1增加扶壁柱

扶壁柱是指增加緊靠墻體的鋼筋混凝土柱，以增加砌體結(jié)構(gòu)墻體的強度、剛度及穩(wěn)定性，也可增加墻體局部受壓承載力，樓面暗梁、圈梁可與扶壁柱和墻一起協(xié)同工作，此方法屬于增大截面法的一種，可顯著改善砌體結(jié)構(gòu)的整體抗震性，可彌補建筑中因設(shè)計或年限過長等原因?qū)е碌慕Y(jié)構(gòu)空缺、荷載加大等問題的影響， 尤其是較長的砌體墻體較為適用，且在技術(shù)在操作上相對于其他施工方法較為容易，間接對建筑進(jìn)行加固的施工時，使建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性進(jìn)一步加強，延長建筑物的使用壽命，如圖4所示。

2.2墻面粘貼纖維增強復(fù)合材料方法

纖維增強復(fù)合材料普遍具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點，常用的纖維增強編制成布的有碳纖維布、玄武巖纖維布和石英纖維及玻璃纖維布等。玄武巖纖維是以天然玄武巖為原材料拉制的連續(xù)纖維，其電絕緣性、耐腐蝕性、耐高溫性優(yōu)異，是一種環(huán)保綠色的、綜合性能介于碳纖維和玻璃纖維之間的一種高性能的纖維材料。

目前常用碳纖維、玄武巖纖維復(fù)合高性能砂漿或膠黏劑大面積加固砌體結(jié)構(gòu)墻面，可根據(jù)工程需要進(jìn)行單面或者雙面加固，如圖5所示。此種加固方法適用位置限制小，粘貼纖維布方法對結(jié)構(gòu)的不同部位和不同環(huán)境下的進(jìn)行施工、受力均勻、不會造成應(yīng)力集中、不占用建筑空間、施工工期較短、結(jié)構(gòu)外觀尺寸不會出現(xiàn)明顯變化，可顯著提高墻體在承受各種破壞情況下的自身極限承載力及延伸性，實驗顯示纖維增強復(fù)合加固在具體測試中的作用與桁架模型中的拉力桿相同，拉力桿機制進(jìn)一步改善了墻體的受力狀態(tài)并增加纖維布對墻體的約束，自身極限位移增大，滯回環(huán)也較為飽滿，墻體的剪力承載能力及地震作用下結(jié)構(gòu)耗能能力顯著提升。

2.3外貼混凝土加固墻

通過新型材料對建筑物聯(lián)結(jié)與拉結(jié)的將新的加固構(gòu)件與原有的破損構(gòu)件去整合成一個更牢固的整體。新型建筑加固材料可根據(jù)建筑物加固的不同的需求來進(jìn)行挑選，一般為有聯(lián)結(jié)與拉結(jié)的構(gòu)件材料，主要有錨桿、鋼筋、銷鍵以及螺栓等，如圖6所示。灌漿是指在混凝土墻板和砌體墻之間進(jìn)行灌漿，將混凝土墻板黏貼到磚墻上，灌漿與銷鍵產(chǎn)生聯(lián)結(jié)、拉結(jié)作用能夠控制裂縫的發(fā)展并減小裂縫的寬度，大大提高位移延性系數(shù)，提升建筑構(gòu)件和配件的抗震強度，加強整體屈服承載力和局部極限承載力與穩(wěn)定性，減少部分地震作用力，避免砌體墻造成重大破壞。可采用預(yù)制加固墻板，增加施工進(jìn)度。

2.4增加抗震橫墻

增加抗震橫墻對水平地震作用所需的剛度能夠顯著提升，多用于前期設(shè)計抗震橫墻數(shù)量較少的砌體結(jié)構(gòu)建筑。在對建筑增加抗震橫墻的時候，通過對比設(shè)計圖紙來增加抗震橫墻的數(shù)量，以抗震橫墻的面積率作為加固定稿圖紙主要的憑證，在抗震墻材料選擇上，應(yīng)優(yōu)先使用與原墻體結(jié)構(gòu)材料相同的材料作為抗震墻，同時所增加的抗震墻與其他抗震墻之間的間隔大于國家抗震標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低標(biāo)準(zhǔn)距離。

2.5格構(gòu)式鋼板加固法

格構(gòu)式鋼板加固墻體的抗側(cè)承載力可提高150%左右，通常在砌體結(jié)構(gòu)墻表面、四角以及兩側(cè)等位置進(jìn)行加固。在兩側(cè)及四角的加固，可對墻體起到穩(wěn)定作用，對提升其承載力、抗震能力和防止倒塌有重大作用，這種方法可以保證砌體建筑物在大面積上出現(xiàn)小型裂縫的情況下仍能保持原有的結(jié)構(gòu)體系不變，以維持建筑物的使用年限和經(jīng)濟(jì)效益。其中雙面斜支撐格構(gòu)式鋼板加固墻體的開裂荷載可提高160%。

2.6高延性混凝土加固

高延性混凝土具有韌性高、強度大、有較高的抗外界損傷能力和防止產(chǎn)生大裂縫的特種混凝土，同時其抗?jié)B性好、抗凍性抗裂性高、防碳化能力強、抗氯離子滲透性能力強，實驗顯示采用單面抹壓厚度為9mm的高延性混凝土加固磚砌體，其整體延性大幅度提升，可抵御9度以上地震，尤其適用于砌體結(jié)構(gòu)震后修復(fù)。同時，高延性混凝土單面加固或雙面加固無需復(fù)合纖維或者鋼筋、工期段、施工簡便，是一種快捷高效的砌體結(jié)構(gòu)加固方式。

3.結(jié)語

綜上所述，每種加固方法都存在較強的應(yīng)用優(yōu)勢，在對砌體結(jié)構(gòu)建筑物針對加固與維護(hù)需根據(jù)工程檢測分析與可靠性鑒定結(jié)果綜合分析研究，同時結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特點，有目的性地選擇加固方法，確保所選擇的加固方法能有效滿足結(jié)構(gòu)使用要求。在對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固與前期施工作業(yè)檢查過程中，嚴(yán)格遵循相關(guān)的規(guī)范要求，加固的技術(shù)也要符合實際問題進(jìn)行不斷發(fā)展與創(chuàng)新，巧妙的利用砌體加固方法實現(xiàn)最佳的加固效果并獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。在具體的工程施工當(dāng)中，還應(yīng)保證加固工程不會干擾其他建筑物抗震性。

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基金項目：2020年度吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（項目編號：202010191148）。