都江堰某小區(qū)底層框架磚房加固設(shè)計(jì)

唐墨瀟，于 軍

(1.中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610041;2.成都榮華新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

1 工程慨況

本工程為都江堰某小區(qū)六層底框磚混結(jié)構(gòu)，2006年設(shè)計(jì)，獨(dú)立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，耐火等級(jí)二級(jí)，抗震設(shè)防烈度7度，2007年竣工使用。“5.12”汶川特大地震后，該工程墻、梁、柱多處受損。經(jīng)檢測(cè)，一層框架梁柱多處裂縫，二至四層墻體出現(xiàn)大面積水平和“X”裂縫;門(mén)窗洞口多處開(kāi)裂，局部客廳樓板斷裂，部分樓梯梯板中部斷裂;二層局部墻體斷裂和錯(cuò)位;基礎(chǔ)及五六層檢查未出現(xiàn)受損情況。

震害評(píng)為嚴(yán)重破壞(表1)，雖不影響整體承載，但影響使用功能，存在安全隱患，該建筑應(yīng)在加固后方能正常使用。

表1 震害鑒定結(jié)果

2 抗震加固計(jì)算

本次加固設(shè)計(jì)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011－2010)(簡(jiǎn)稱(chēng)《抗震規(guī)范》)8度二組要求，采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院《PKPM》2010“JDJG建筑抗震鑒定和加固設(shè)計(jì)軟件”進(jìn)行整體承載和抗震復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果:①基礎(chǔ)及五六層滿足承載要求;②底層大部分框架梁、柱承載力不足;③二層墻體及三四層部分墻體抗力與效應(yīng)之比小于1.0，承載力不足。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)震害檢測(cè)綜合分析，該工程一至四層不滿足承載力及《抗震規(guī)范》設(shè)防要求，需要加固。

3 加固方案

3.1 二層砌體(過(guò)渡層樓層砌體)

加固平面見(jiàn)圖1。

(1)由于過(guò)渡樓層墻體采用無(wú)筋砌體，墻體抗震性能相對(duì)較差，同時(shí)該樓層受力復(fù)雜，除傳遞上部各層地震剪力外，還受作用于該層底板的傾覆力矩引起的樓層轉(zhuǎn)角位移影響。雖然該層設(shè)置的構(gòu)造柱基本能保證墻體不倒，但該層的墻體受地震力影響，出現(xiàn)大面積水平和“X”裂縫，側(cè)向剛度降低，承載不足。本次加固方案為:①將斷裂和錯(cuò)位墻體拆除后，進(jìn)行直換;②對(duì)該層縱墻及山墻采用單面鋼筋混凝土板墻加固(見(jiàn)圖2);③橫墻采用雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固(見(jiàn)圖3)。

圖1 過(guò)渡樓層(二層)加固平面

(2)經(jīng)查客廳樓板斷裂，影響使用;縱向配筋＜0.2%，不滿足現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》最小配筋率要求。本次設(shè)計(jì)采用粘貼碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)，如圖5。

3.2 底層框架部分加固

加固平面圖見(jiàn)圖6。

(1)框架梁、柱裂縫大于0.2 mm的，采用低壓注膠修補(bǔ)封閉。

(2)由于二層墻體采用了鋼筋混凝土板墻加固，改變了第二層與底層側(cè)向剛度的比值。經(jīng)計(jì)算，二層加固后第二層與底層側(cè)向剛度的比值為2.68，不能滿足現(xiàn)行《抗震規(guī)范》的底部框架－抗震墻砌體房屋的縱橫兩個(gè)方向第二層與底層側(cè)向剛度的比值不大于2的要求，必須增加底層的側(cè)向剛度。本次設(shè)計(jì)方案是將部分將部分200 mm厚剪力墻截面加為400 mm厚(見(jiàn)圖4)，將200 mm×1 600 mm剪力墻截面加大為450 mm×1 660 mm(見(jiàn)圖7)，以增加底層側(cè)向剛度。經(jīng)計(jì)算，加固后第二層與底層的側(cè)向剛度的比值為1.48，滿足現(xiàn)行《抗震規(guī)范》要求。

(3)將承載力不足之框架梁采用碳纖維布加固(圖8)和外包角鋼加固;將承載力不足之框架柱采用碳纖維布加固(圖9)。

圖2 A—A剖面

圖3 B—B剖面

圖4 C—C剖面

圖5 客廳碳纖維布加固

圖6 底層框架加固(與剪力墻連接的柱及圖中未注明梁不加固)

圖7 A節(jié)點(diǎn)

圖8 框架梁加固

圖9 框架柱加固

3.3 過(guò)渡樓層以上墻體加固

過(guò)渡樓層以上的各層墻體，在質(zhì)量、剛度和材料分配都比較均勻，且受損逐層減輕。本次設(shè)計(jì)僅對(duì)三、四層被樓梯間和客廳隔斷，貫通性差，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的中間縱墻采用單面鋼筋混凝土板墻加固;承載力不滿足要求的邊縱墻、山墻及客廳兩側(cè)橫墻，采用雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固。

3.4 樓梯間加固

由于樓梯間受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)剛度受梯板斜撐影響，且在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，樓梯構(gòu)件又未加入整體計(jì)算，同時(shí)樓梯間又是地震時(shí)逃生和救援的重要通道。“5.12”汶川地震后，檢查樓梯間受損比較普遍，故對(duì)樓梯間結(jié)構(gòu)安全應(yīng)特別重視，本次設(shè)計(jì)對(duì)樓梯間采取如下加固措施:

(1)對(duì)斷裂的樓梯梯板采用粘碳纖維布加固(圖10);對(duì)小于0.2 mm裂縫只采用碳纖維布封閉處理。

圖10 樓梯加固

(2)由于按現(xiàn)行《抗震規(guī)范》要求在樓梯斜梯段上下端對(duì)應(yīng)的墻體處設(shè)置構(gòu)造柱實(shí)施困難較大，本次設(shè)計(jì)則將樓梯間各層兩側(cè)墻體采用雙面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固措施。

4 加固施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

4.1 粘貼碳纖維布加固

(1)基層處理:剔除原結(jié)構(gòu)抹灰層，將混凝土接頭等高差部位鑿平，打磨除表面污垢及松散體，露出混凝土結(jié)構(gòu)新面;梁柱轉(zhuǎn)角處進(jìn)行倒角成半徑不小于25 mm圓弧。

(2)涂刷底膠:在加固混凝土表面均勻涂刷與浸漬、粘結(jié)膠粘劑相匹配的底膠。

(3)找平處理:對(duì)混凝土表面凹凸不平之處用修補(bǔ)膠填補(bǔ)，打磨平整，且不應(yīng)有棱角。用壓縮空氣吹去懸浮灰塵后再用丙酮清洗干凈。

(4)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求尺寸裁剪碳纖維布，按規(guī)定配制浸漬膠，并均勻涂抹于混凝土粘貼面，將碳纖維布用手輕壓貼于加固位置，再用刮子反復(fù)刮壓至浸漬膠滲透出碳纖維布表面為止。多層粘貼重復(fù)上述工序。在粘貼完最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹一層浸漬膠。

(5)表面防護(hù):在粘貼浸漬膠完全固化后(一般為7 d以后)在表面抹25 mm水泥砂漿防護(hù)層。

4.2 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固

(1)墻面清理:①在施工面層前應(yīng)將抹灰層清除干凈，原墻大于5 mm的裂縫應(yīng)先采用壓力灌漿處理;②將原墻面有松散部分應(yīng)于剔除;③用1∶3水泥砂漿修補(bǔ)后再將原墻面用水潤(rùn)濕。

(2)鋼筋網(wǎng)與墻面的固定:雙面鋼筋網(wǎng)采用“S”形φ6@600鋼筋對(duì)拉，并呈梅花狀布置。

(3)鋼筋網(wǎng)安裝:鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)時(shí)，豎向鋼筋靠墻面，并用鋼筋頭支起，空隙不應(yīng)小于5 mm;鋼筋網(wǎng)應(yīng)平整牢固，網(wǎng)外保護(hù)層不應(yīng)小于10 mm。

(4)面層施工:首先檢查鋼筋網(wǎng)與墻面和周邊構(gòu)件固定合格后，方可施工面層。水泥砂漿面層盡量采用噴射施工，若噴射施工困難，可采用手工抹制，抹砂漿前應(yīng)在墻面刷一道水泥漿，再分層抹灰，每次面層厚度不超過(guò)15mm。

(5)養(yǎng)護(hù):水泥砂漿面層施工完成后，應(yīng)加強(qiáng)灑水養(yǎng)護(hù)，以防干裂或與墻面脫開(kāi)。

4.3 鋼筋混凝土板墻加固

(1)板墻混凝土不得手工抹制。首先應(yīng)采用噴射法，若采用支模法，應(yīng)沿高度分段進(jìn)行，并應(yīng)盡量用高流動(dòng)混凝土或高強(qiáng)灌漿料。

(2)其他與鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固相同。

5 結(jié)束語(yǔ)

底層框架磚房由于是上下不同材料和結(jié)構(gòu)形式組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，對(duì)于抗震性能是不利的，在歷次地震中震害都較普遍。本文以“5.12”汶川大地震后，某小區(qū)一棟底層框架磚房實(shí)際震害的加固設(shè)計(jì)為例，介紹這類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋的可行的加固方案。這或許是筆者在這類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋加固設(shè)計(jì)中獲得的一些有益收獲，亦可供同行借鑒。

［1］GB 50011－2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

［2］GB 20010－2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

［3］GB 50367－2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范

［4］黃世敏，楊沈.建筑震害與設(shè)計(jì)對(duì)策［M］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2009