中小學(xué)教學(xué)樓砌體結(jié)構(gòu)抗震加固關(guān)鍵技術(shù)探討

張孝軍 鄭福焱

(1.廣東宏圖建筑設(shè)計有限公司，廣東廣州 510640; 2.華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西南昌 330013)

1 概述

5·12汶川大地震中，大量砌體結(jié)構(gòu)的中小學(xué)教學(xué)樓倒塌，師生傷亡慘重。中小學(xué)教學(xué)樓砌體結(jié)構(gòu)的抗震問題引起了廣泛關(guān)注。許多中小學(xué)教學(xué)樓結(jié)構(gòu)平面布置為兩道縱墻，一側(cè)外挑走廊，多道橫墻。橫墻間距為教室的長，縱墻間距為教室的寬，縱墻因采光通風(fēng)需要，開大洞口較多，而且洞口分布不均勻。這種砌體結(jié)構(gòu)是一種脆性結(jié)構(gòu)，其抗拉和抗剪的能力都比較低。在強烈地震作用下，這種砌體結(jié)構(gòu)容易發(fā)生脆性的剪切破壞，從而導(dǎo)致房屋的整體破壞，甚至倒塌。另外中小學(xué)教學(xué)樓區(qū)域人口密度較高，流動量大而且使用頻繁，這樣中小學(xué)教學(xué)樓遭受地震災(zāi)害及其地震引起次生災(zāi)害的可能性和危害性要比其他類型建筑大得多。因此，應(yīng)特別重視中小學(xué)教學(xué)樓砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與抗震加固。

砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固方法，一般采用增設(shè)圈梁和構(gòu)造柱、增設(shè)抗震墻，采用外加柱或外加圈梁、板墻等方法，本文針對中小學(xué)教學(xué)樓砌體結(jié)構(gòu)抗震加固關(guān)鍵技術(shù)進行探討，以供其他工程參考。

2 砌體結(jié)構(gòu)中小學(xué)教學(xué)樓抗震加固關(guān)鍵技術(shù)

2.1 鋼筋砂漿網(wǎng)面層加固技術(shù)

由于中小學(xué)教學(xué)樓縱墻開洞較多，且不均勻，影響砌體結(jié)構(gòu)的整體性，其抗震性能較弱，因此該類結(jié)構(gòu)加固應(yīng)首先考慮加固墻體。

2.1.1 鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固墻體設(shè)計

根據(jù)相關(guān)實驗，對磚砌體結(jié)構(gòu)的建筑物用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿的加固進行實驗，加固前后，建筑物的剛度有很大增長，經(jīng)過加固的墻體，抗水平力強度提高了1.8倍～3倍［1］。外墻體單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層的抗震措施可以較大幅度地提高墻體的抗剪能力和延性，增強房屋的抗震性能［2］。

對大面積墻體可考慮采用鋼絲網(wǎng)片砂漿面層單面加固或雙面加固，網(wǎng)片寬度可取400 mm，并沿界面縫兩側(cè)各延伸200 mm，抗震加固時著重考慮門窗洞口處、樓面處、墻體連接處等特殊部位做法，可參考《砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊》(第四版)。

2.1.2 鋼絲網(wǎng)片砂漿面層加固墻體施工要點

1)施工時鏟除原來墻體的抹灰層，將灰縫剔除到深度為5 mm～10 mm，用鋼絲刷刷干凈殘灰，吹干凈表面的灰粉，灑水濕潤，噴灑素水泥漿一道。2)鋼絲網(wǎng)片在墻面的固定應(yīng)平整牢固，與墻面凈距宜不小于5 mm，網(wǎng)外表保護層厚度應(yīng)不小于10 mm。3)鋼筋網(wǎng)片四周與樓板或墻體采用錨筋連接，錨入樓層圈梁或基礎(chǔ)圈梁，每根鋼筋焊在對應(yīng)的錨筋上。當(dāng)橫向鋼筋遇有門窗洞口時，將兩側(cè)橫向鋼筋在洞口閉合。單面加固時將鋼筋彎入洞口側(cè)面錨固。4)砂漿面層宜采用噴射法施工，砂漿用砂、細(xì)度模數(shù)和含水率應(yīng)按有關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行，砂漿配合比應(yīng)準(zhǔn)確，拌合應(yīng)該均勻。噴射時，噴頭與受噴面應(yīng)該垂直，砂漿面應(yīng)該完整，并且無干斑或滑移流淌，待到砂漿收水的時侯，應(yīng)該立即進行抹平壓光，并且注意養(yǎng)護。5)如果沒有條件采用噴射法時，也可采用手工分層抹制，第一層要求揉勻表面的粗糙，第二層壓實抹平，第三層壓光。砂漿面層采用膨脹砂漿面層、樹脂砂漿面層或纖維砂漿等可以避免裂縫。

圖1 九江市某小學(xué)加固平面圖

2.2 懸挑梁端加鋼筋混凝土柱并增設(shè)柱基及基礎(chǔ)梁

中小學(xué)教學(xué)樓常常有外挑走廊，地震中較易發(fā)生破壞，抗震加固時應(yīng)考慮在外走廊外邊加混凝土柱。外走廊加混凝土柱后形成了砌體結(jié)構(gòu)外加框架結(jié)構(gòu)形式，此時建筑物形成一個整體，大大增加了結(jié)構(gòu)的橫向剛度。典型的九江市某小學(xué)加固柱見圖1，在每個懸挑梁端加鋼筋混凝土柱，并增設(shè)相應(yīng)的柱基及基礎(chǔ)梁。新增設(shè)的基礎(chǔ)梁與原有條形基礎(chǔ)連接，做法見圖2。增設(shè)柱采用一般獨立基礎(chǔ)。

圖2 條形基礎(chǔ)擴大及增設(shè)柱的獨立基礎(chǔ)詳圖

2.3 樓梯間有樓梯梁處增設(shè)樓梯柱

樓梯間處剛度較弱在地震中極易坍塌，而且樓梯為地震發(fā)生時的生命通道，因此應(yīng)加強樓梯間抗震加固。采用馬牙槎使樓梯柱與原墻體緊密連接，見圖3。

加設(shè)樓梯柱時需注意:1)加構(gòu)造柱應(yīng)按先樓下、后樓上的順序進行操作;2)在打墻加柱時應(yīng)先把樓梯梁用支撐先支撐起來，要檢查是否穩(wěn)妥到位;3)構(gòu)造柱豎筋錨入原基礎(chǔ)圈梁及圈梁，或增設(shè)梁，見圖4;4)鋼筋綁扎好之后，澆搗混凝土?xí)r為方便施工，可按照分層澆筑每1 m澆搗一次。

圖3 樓梯柱與原墻體的連接

圖4 樓梯柱下加設(shè)梁

2.4 樓板裂縫處理

除采用鋼筋砂漿網(wǎng)面層加固墻體、懸挑梁端加鋼筋混凝土柱并增設(shè)柱基及基礎(chǔ)梁、樓梯間有樓梯梁處增設(shè)樓梯柱等技術(shù)外，在砌體結(jié)構(gòu)中小學(xué)教學(xué)樓加固中需注意樓板裂縫的處理。樓板裂縫處理的基本原則為:

1)對于寬度小于0.3 mm的微細(xì)裂縫采取表面處理技術(shù)，采用各種防水材料、合成樹脂材料及無機膠凝材料涂于微細(xì)裂縫表面。2)對于寬度不小于0.3 mm深度較深的裂縫采取壓力注漿技術(shù)，采用各種粘度較小的粘結(jié)劑或防水劑灌注到裂縫深部。3)對于寬度大于0.5 mm深度較深的裂縫及鋼筋銹蝕裂縫采取填充法，沿裂縫將混凝土開鑿成U形或V形溝槽，然后采用改性環(huán)氧修補膠或具有一定延伸率的各種彈性樹脂砂漿進行填充。鑿槽寬度宜不小于10 mm，槽深應(yīng)不小于15 mm，活動性裂縫應(yīng)適當(dāng)加大;對于銹蝕裂縫，應(yīng)先除銹，再涂一層防銹劑，后以防銹樹脂砂漿嵌填抹平。

2.5 抗震加固其他注意事項

1)墻體加固施工順序應(yīng)是先樓下后樓上。2)所有加固墻體周邊的粉刷層應(yīng)該清理干凈，澆筑混凝土及粉刷水泥砂漿前應(yīng)將墻體表面沖洗并保持濕潤，刷水泥砂漿、再分層抹灰或澆筑混凝土確保水泥砂漿及混凝土與墻體良好結(jié)合。加強墻體與樓板、墻體與基礎(chǔ)的協(xié)同性，處理好加固鋼筋的錨固搭接等一系列構(gòu)造做法。3)所有新舊混凝土澆筑界面必須進行鑿毛、充分濕潤、接漿(或使用其他界面劑)，保證連接面的質(zhì)量及可靠性。4)植筋技術(shù):鋼筋植入前應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求對孔位、孔徑、孔深進行檢測;其次是清孔;再次是植筋;最后是固化養(yǎng)護。現(xiàn)場需按規(guī)范做拉拔試驗。

3 結(jié)語

本文針對常見中小學(xué)教學(xué)樓砌體結(jié)構(gòu)特點，系統(tǒng)地探討了對此類建筑物抗震加固的關(guān)鍵技術(shù)，即墻體鋼筋網(wǎng)砂漿面層、懸挑梁加柱，增設(shè)樓梯柱、樓板裂縫處理等，這將為同類工程的抗震加固提供參考。

［1］郎春海.鋼筋網(wǎng)砂漿面層法進行多層砌體房屋抗震加固設(shè)計的幾個節(jié)點方案［J］.施工技術(shù)，2009(6)：37-38.

［2］李紹山.鋼筋網(wǎng)水泥砂漿對磚砌體的抗震加固及施工［J］.中國混凝土網(wǎng)，2009(1)：21-22.

［3］劉 健.呂梁興縣中小學(xué)砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓抗震加固方法［J］.山西建筑，2013，39(22)：36-37.

［4］JGJ 116-2009，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］.