豫南地區砌體結構的抗震加固與節能改造一體化研究

摘 要：文章簡述豫南地區砌體結構抗震加固的主要內容和節能改造的主要內容，依據玻化微珠混凝土的自身優點，指出在豫南地區砌體結構抗震加固和節能改造一體化中，可以利用玻化微珠混凝土實現目標。

關鍵詞：砌體結構；抗震加固；節能改造；玻化微珠混凝土

1 概述

狹義的豫南地區主要涵蓋駐馬店、信陽、南陽三市，這些地區均屬于夏熱冬冷地區，人口多、沒有老的工業基礎，經濟水平相對落后（南陽稍好一些）。在這些地區的縣城與鄉鎮建筑中，仍保有大量的砌體結構建筑，這些砌體結構建筑由于年代久遠，他們的抗震性能及節能效果均達不到目前國家規范規定的要求，如何在建筑改造中把抗震加固和節能改造同步進行，是我們研究的主要內容。

2 砌體結構抗震加固主要內容

豫南地區現有砌體結構規模較大，很大一部分結構經過抗震加固處理仍然可以滿足使用需求。砌體結構應該進行抗震加固的情況主要有：地基與基礎加固、墻體加固、梁板加固、懸挑構件加固等等。

2.1 砌體結構的地基與基礎加固

豫南地區平原居多，絕大部分土質以粉質粘土為主，土質情況良好。該地區砌體結構的基礎主要是墻下條形基礎，常用的基礎材料根據建筑層數和荷載的情況不同主要有：磚基礎、素混凝土基礎和鋼筋混凝土基礎。鄉鎮及城鄉結合部建筑一般層數較低，基本采用磚基礎或者素混凝土基礎，并且當初興建時大多沒有正規圖紙，缺乏理論計算和實地地質勘察，因此會有一小部分建筑出現地基不均勻沉降情況。對于這種情況，一般有兩種處理方式：地基加固和基礎補強。地基加固中的地基注漿加固法是豫南地區很常用的一種地基處理方式，地基注漿滿足不了要求時可以采用樹根樁加固，當然這種方法成本更高一些。當原有結構的基礎底面積非常小、地基承載力又較弱的情況時，可以用擴大基礎底面積的方式來處理，一般采用植筋再澆筑的方式。

2.2 砌體結構墻體加固

豫南地區現有的10年壽命以上的砌體結構材料以粘土燒結磚為主，基本為24墻，砂漿強度M5居多，鄉鎮的更低一些。砌體結構在地基不均勻沉降和溫度影響的作用下，磚砌體與砌筑砂漿之間的拉應力會加大，進而導致墻體會出現開裂。而墻體是砌體結構最重要的承重構件；地震作用下，墻體是最重要的受力構件，直接決定整個建筑的抗震狀況。因此應該對開裂墻體及有開裂趨勢的墻體進行抗震鑒定，對那些不滿足抗震要求的墻體進行加固處理。

當砌體結構產生裂縫的墻體數量多而每段墻體的裂縫很少時，可以采用壓力灌漿加固；對產生裂縫非常嚴重的墻段，可以拆除重新砌筑，但要處理好與原有墻體之間的連接關系；當墻體的受壓計算基本滿足略有不足時，可以采用抹砂漿面層加固；當墻體的受壓計算不滿足時，可以采用鋼筋網砂漿面層加固法；當墻體的抗剪抗彎能力都很差，不滿足抗震要求時，可以使用現澆鋼筋混凝土墻貼面加固，該方法能夠大幅度提高墻體的承載能力和變形性能。當砌體結構整體不滿足抗震要求時，可以增設構造柱和增設圈梁，內置有困難時，可以采用外設構造柱和外設圈梁的方式。

2.3 砌體結構梁板及懸挑構件加固

豫南地區砌體結構樓板主要以預制板為主，2014年開始在抗震設防區全面推行現澆樓板，禁止使用預制板。砌體結構樓板及梁、懸挑構件的抗震加固方式主要以處理裂縫和補強強度為主。裂縫較小時一般清理干凈涂抹乳膠水泥或環氧膠泥，使其滲入裂縫里面，然后在裂縫上涂抹防水劑、聚合物水泥膏、涂抹防水材料等。當裂縫開展寬度達到0.3mm以上時，常采用注入法；當梁板的實際抗彎承載能力滿足不了理論計算要求時，可以采用粘鋼加固和碳纖維加固法。

3 砌體結構節能改造主要內容

3.1 墻體保溫改造

建筑墻體的保溫主要有三種做法：外墻內保溫、外墻外保溫和墻體夾芯保溫。外墻外保溫由于其熱工效率更好、基本沒有熱橋效應、不占使用空間、對保護結構有利，相比內保溫優勢更大，應用更加廣泛，并且非常適合已建建筑的節能改造。適用豫南砌體結構的外保溫技術主要有聚苯板保溫、玻化微珠保溫砂漿、膠粉聚苯顆粒保溫砂漿等，近年來砌體結構使用保溫砂漿更多一些。保溫砂漿以保溫漿料作為保溫層，采用機械噴涂或手抹成型，面層再做抗裂砂漿保護層，以玻纖網格布增強。這種體系特點是施工簡便，能適應于各種體型的建筑及農村地區建筑墻體保溫施工。保溫砂漿主要面對的技術難題是保溫層的勃結、防裂以及防變形技術問題，因此最好采用以水泥、聚合物添加劑和多種無機材料復合而成的高強度抹面砂漿。

3.2 窗戶節能改造

一般砌體類建筑窗戶的損失熱量約占總損失熱量的三分之一，因此砌體結構窗戶部分的保溫作用巨大。加強窗戶的氣密性，改善窗戶的保溫性能也是節能改造的關鍵內容。當然窗戶的節能改造相對簡單，可以主要從玻璃和框材兩方面入手。玻璃方面最有效的方法便是采用雙層窗或單層雙玻璃窗。豫南地區主要以單層雙玻璃窗為主，采用之后仍不滿足要求的可以采用涂膜工藝，當然這種價格更高一些。框材方面，雖然框材截面小，但他的節能作用仍然非常重要，應選擇傳熱系數小的材料截斷熱橋。此外，窗框密閉條的設置可以提高窗戶的氣密性，對窗戶的節能有重要影響。

3.3 屋頂的節能改造

豫南地區砌體結構平屋頂居多，縣城建筑基本都有屋面保溫，鄉鎮建筑有部分未做保溫。改善屋面保溫性能的做法主要是選用導熱系數小的保溫材料如膨脹珍珠巖和水泥聚苯板等。對沒有保溫的砌體建筑可以采用倒置式屋面保溫體系。但要做好屋面排水處理。

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4 加固與節能改造一體化研究

豫南地區砌體加固和節能改造一體化的關鍵主要在于二者改造的重疊部位。地基基礎加固和梁板懸挑構件加固，節能是基本不參與的；窗戶節能改造和屋頂節能改造，抗震加固是基本不參與的。二者共同改造的部位主要就是墻體加固和墻體的節能改造。墻體加固需要提高墻體的承載能力和抗震能力，節能改造需要提高墻體的保溫性能，而傳統建筑材料保溫性能強與強度高這兩種屬性是基本不兼容的，如果能有一種材料，既能強度高，又能保溫性能好，那就解決了這個問題。隨著新材料的研究應用，目前玻化微珠混凝土可以實現這個目標。玻化微珠屬于無機膠凝材料，由其制成的混凝土具有如下優點：（1）受壓能力強、抗震性能好。玻化微珠混凝土在制作過程中流動性、和易性均較好，用玻化微珠混凝土澆注的構件受壓能力較強，各種受力構件都能在建造過程中連接形成整體。并且其抗破壞、抗變形能力等均比普通混凝土優越，能夠滿足一定的變形而不開裂。（2）保溫性能好、吸水率較傳統保溫材料低。玻化微珠容重很小，用其替代砂配制的玻化微珠混凝土的重度小于17kN/m3，導熱系數小于0.2W/（m.K），而普通混凝土的導熱系數為1.63W/（m.K）左右。由此可見，玻化微珠混凝土的可以較好的替代傳統保溫材料。玻化微珠混凝土仍然有一定的吸水能力，只是相對傳統保溫材料有所降低，設計中仍要考慮外墻防水問題。

在豫南地區砌體加固和節能改造一體化中，可以應用玻化微珠混凝土加固砌體墻等豎向受力構件，采用外加鋼筋網片與玻化微珠細石混凝土澆筑的方式進行，將建筑結構和保溫材料合二為一，加固結構與保溫系統同時設計施工，構成了建筑物的自保溫系統。同時降低了現場施工的人工操作難度，節約時間、節約施工內容、降低了造價。但是在設計中，要注意玻化微珠混凝土的防水問題，建議加固后的外表面用20mm厚的防水砂漿抹面處理。

5 結語

在豫南地區砌體結構抗震加固和節能改造一體化中，可以利用玻化微珠混凝土實現這個目標，雖然其強度略低于普通混凝土，但是在砌體結構墻體加固中，其強度已經足夠滿足設計要求。而其優秀的保溫性能，可以使得結構抗震加固和節能改造一體化目標得以實現，方便了施工，降低了建筑改造成本，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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[2]梅華.淺談玻化微珠混凝土自保溫技術的研究與應用[J].工程與材料科學，2014.

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作者簡介：曲志（1982-），男，講師，碩士，主要從事教學和建筑結構設計工作。