都江堰某小區底層框架磚房加固設計

唐墨瀟，于 軍

(1.中國建筑西南設計研究院有限公司，四川成都610041;2.成都榮華新技術開發有限責任公司，四川成都610031)

1 工程慨況

本工程為都江堰某小區六層底框磚混結構，2006年設計，獨立基礎，結構安全等級二級，耐火等級二級，抗震設防烈度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。經檢測，一層框架梁柱多處裂縫，二至四層墻體出現大面積水平和“X”裂縫;門窗洞口多處開裂，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位;基礎及五六層檢查未出現受損情況。

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

表1 震害鑒定結果

2 抗震加固計算

本次加固設計按《建筑抗震設計規范》(GB50011－2010)(簡稱《抗震規范》)8度二組要求，采用中國建筑科學研究院《PKPM》2010“JDJG建筑抗震鑒定和加固設計軟件”進行整體承載和抗震復核驗算結果:①基礎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之比小于1.0，承載力不足。結合現場震害檢測綜合分析，該工程一至四層不滿足承載力及《抗震規范》設防要求，需要加固。

3 加固方案

3.1 二層砌體(過渡層樓層砌體)

加固平面見圖1。

(1)由于過渡樓層墻體采用無筋砌體，墻體抗震性能相對較差，同時該樓層受力復雜，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角位移影響。雖然該層設置的構造柱基本能保證墻體不倒，但該層的墻體受地震力影響，出現大面積水平和“X”裂縫，側向剛度降低，承載不足。本次加固方案為:①將斷裂和錯位墻體拆除后，進行直換;②對該層縱墻及山墻采用單面鋼筋混凝土板墻加固(見圖2);③橫墻采用雙面鋼筋網水泥砂漿面層加固(見圖3)。

圖1 過渡樓層(二層)加固平面

(2)經查客廳樓板斷裂，影響使用;縱向配筋＜0.2%，不滿足現行《混凝土結構設計規范》最小配筋率要求。本次設計采用粘貼碳纖維布加固補強，如圖5。

3.2 底層框架部分加固

加固平面圖見圖6。

(1)框架梁、柱裂縫大于0.2 mm的，采用低壓注膠修補封閉。

(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向剛度的比值。經計算，二層加固后第二層與底層側向剛度的比值為2.68，不能滿足現行《抗震規范》的底部框架－抗震墻砌體房屋的縱橫兩個方向第二層與底層側向剛度的比值不大于2的要求，必須增加底層的側向剛度。本次設計方案是將部分將部分200 mm厚剪力墻截面加為400 mm厚(見圖4)，將200 mm×1 600 mm剪力墻截面加大為450 mm×1 660 mm(見圖7)，以增加底層側向剛度。經計算，加固后第二層與底層的側向剛度的比值為1.48，滿足現行《抗震規范》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節點

圖8 框架梁加固

圖9 框架柱加固

3.3 過渡樓層以上墻體加固

過渡樓層以上的各層墻體，在質量、剛度和材料分配都比較均勻，且受損逐層減輕。本次設計僅對三、四層被樓梯間和客廳隔斷，貫通性差，不滿足現行規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、山墻及客廳兩側橫墻，采用雙面鋼筋網水泥砂漿面層加固。

3.4 樓梯間加固

由于樓梯間受力復雜，結構剛度受梯板斜撐影響，且在結構計算中，樓梯構件又未加入整體計算，同時樓梯間又是地震時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，故對樓梯間結構安全應特別重視，本次設計對樓梯間采取如下加固措施:

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

圖10 樓梯加固

(2)由于按現行《抗震規范》要求在樓梯斜梯段上下端對應的墻體處設置構造柱實施困難較大，本次設計則將樓梯間各層兩側墻體采用雙面鋼筋網水泥砂漿面層加固措施。

4 加固施工要點及注意事項

4.1 粘貼碳纖維布加固

(1)基層處理:剔除原結構抹灰層，將混凝土接頭等高差部位鑿平，打磨除表面污垢及松散體，露出混凝土結構新面;梁柱轉角處進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、粘結膠粘劑相匹配的底膠。

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

(4)應按設計要求尺寸裁剪碳纖維布，按規定配制浸漬膠，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，再用刮子反復刮壓至浸漬膠滲透出碳纖維布表面為止。多層粘貼重復上述工序。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:在粘貼浸漬膠完全固化后(一般為7 d以后)在表面抹25 mm水泥砂漿防護層。

4.2 鋼筋網水泥砂漿面層加固

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

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

(3)鋼筋網安裝:鋪設鋼筋網時，豎向鋼筋靠墻面，并用鋼筋頭支起，空隙不應小于5 mm;鋼筋網應平整牢固，網外保護層不應小于10 mm。

(4)面層施工:首先檢查鋼筋網與墻面和周邊構件固定合格后，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，抹砂漿前應在墻面刷一道水泥漿，再分層抹灰，每次面層厚度不超過15mm。

(5)養護:水泥砂漿面層施工完成后，應加強灑水養護，以防干裂或與墻面脫開。

4.3 鋼筋混凝土板墻加固

(1)板墻混凝土不得手工抹制。首先應采用噴射法，若采用支模法，應沿高度分段進行，并應盡量用高流動混凝土或高強灌漿料。

(2)其他與鋼筋網水泥砂漿面層加固相同。

5 結束語

底層框架磚房由于是上下不同材料和結構形式組成的復合結構，對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，某小區一棟底層框架磚房實際震害的加固設計為例，介紹這類結構房屋的可行的加固方案。這或許是筆者在這類結構房屋加固設計中獲得的一些有益收獲，亦可供同行借鑒。

［1］GB 50011－2010建筑抗震設計規范

［2］GB 20010－2010混凝土結構設計規范

［3］GB 50367－2006混凝土結構加固設計規范

［4］黃世敏，楊沈.建筑震害與設計對策［M］.北京:中國計劃出版社，2009