結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在老舊房屋維護維修中的實踐

王 芳

（山西二建集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

目前，需要加固的房屋主要有四類：（1）房屋達到使用年限后，出現(xiàn)安全和使用耐久性問題，需要加固；（2）房屋在使用過程中出現(xiàn)突發(fā)災(zāi)害，比如爆炸、起火等，后續(xù)需要檢測鑒定并加固；（3）在房屋建造過程中，由于出現(xiàn)質(zhì)量不滿足規(guī)范要求，出現(xiàn)質(zhì)量事故或者安全事故的情況下，需要對在建工程進行加固；（4）結(jié)構(gòu)使用功能發(fā)生變化，需要復(fù)核并加固[1]。針對老舊房屋的維護維修，有不少結(jié)構(gòu)加固技術(shù)諸如結(jié)構(gòu)粘筋加固技術(shù)、化學植筋技術(shù)、改變受力體系加固技術(shù)、碳纖維加固技術(shù)和注漿加固技術(shù)，還有混凝土板墻加固技術(shù)、型鋼外包加固技術(shù)、鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固技術(shù)和鋼筋混凝土圍套加固技術(shù)，等等，被人們廣泛采用，并發(fā)揮著令人滿意的作用和效果。本文結(jié)合案例，選擇合適的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)用于某辦公樓建筑的維護維修，可為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

某辦公樓建筑屬于老舊房屋，整體面積為8500㎡，整體平面為“凹”字形，東西兩翼包括地上三層，其后加蓋一層，西側(cè)建筑1-7/D-N區(qū)域，地下室部分到地上三層采用的是獨立磚柱承重結(jié)構(gòu)，地下室、首層層高達到2.6m、3.6m；而2-7/G-N區(qū)域內(nèi)建筑層高4.3m，頂層3.4m，二層、三層層高達到3.2m；加蓋建筑層高為2.9m。老舊房屋樓蓋是一種典型的現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，水泥瓦屋面整體加固布置情況如圖1~圖3所示。

圖1 老舊房屋維護維修首層平面加固布置示意

圖3 建筑頂層平面結(jié)構(gòu)加固布置示意

2 存在問題的分析

2.1 老舊房屋維護維修現(xiàn)場檢測

老舊房屋維護維修現(xiàn)場檢測是執(zhí)行結(jié)構(gòu)加固的基礎(chǔ)與前提工作，具體包括結(jié)構(gòu)布置、外觀質(zhì)量以及缺陷損傷查驗。

圖2 建筑二層、三層平面加固布置示意

2.1.1 結(jié)構(gòu)布置

（1）建筑墻體均是混合砂漿與燒結(jié)普通黏土磚砌筑，地下一層中的承重墻，比如M-19-21墻、9-D-G墻、8-DG 墻、10-A-C 墻、9-A-C 墻、8-A-C 墻等厚度皆是240mm，另外的墻則是490mm；在建筑地上部分，除了加蓋部分的墻厚是240mm，另外的墻體厚度為370mm。

（2）建筑樓板采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，厚度達到100mm。其中，屋蓋采用的是人字形木屋架，衛(wèi)生間樓板厚度在125mm 左右，房間樓板厚度維持在70~75mm 之間，走廊樓板厚度大約為60mm[1]。

2.1.2 外觀質(zhì)量以及缺陷損傷查驗

檢查外觀質(zhì)量，整體較好，只是地下一層部分位置的墻體出現(xiàn)酥堿、返潮，墻體抹灰層出現(xiàn)開裂、脫落；屋頂部分位置因滲漏而產(chǎn)生水漬；頂板板底部分位置抹灰脫落；承重墻墻體未發(fā)現(xiàn)明顯的酥堿、風化問題，澆筑結(jié)構(gòu)亦未發(fā)現(xiàn)銹蝕、露筋、麻面、蜂窩等缺陷問題。

2.2 抗震性能整體測驗

參考《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023-2009），結(jié)合業(yè)主要求，對建筑展開抗震鑒定工作。

2.2.1 結(jié)構(gòu)體系鑒定

（1）高寬比鑒定。老舊房屋建設(shè)高寬比為1.05<2.2，其中高度為14.9m<67.4m（底層平面規(guī)定最大尺寸），滿足鑒定標準；抗震橫墻間距>15m（鑒定標準），不滿足要求。

（2）立面、平面布置。建筑剛度與質(zhì)量沿著高度方向均勻分布，立面高度變化范圍在一層區(qū)間內(nèi)，首層西側(cè)、建筑主體結(jié)構(gòu)樓板標高差值達到500mm，超出標準要求。此外，砂漿強度、墻體板材皆是按照標準選取，符合鑒定要求[2]。

2.2.2 建筑整體性連接構(gòu)造

（1）樓、屋蓋連接。建筑預(yù)制板有1cm座漿，通過混凝土來一一填實各個板縫，板上布置了水泥砂漿面層，契合鑒定標準；墻上預(yù)制板支撐長度在100~120mm之間，滿足鑒定標準。

（2）墻體布置整體在平面內(nèi)閉合；在縱橫墻連接位置，墻體內(nèi)部無通風道、煙道等孔道，滿足鑒定標準，但是縱墻連接位置未使用拉結(jié)筋連接，達不到標準要求。

（3）圈梁布置。雖然未設(shè)置圈梁與構(gòu)造柱，但是滿足標準要求；然而屋蓋是一種木屋蓋結(jié)構(gòu)，但是卻未設(shè)置圈梁，不滿足使用要求。

2.2.3 可能存在引發(fā)建筑局部倒塌的連接與部件

（1）建筑承重門窗間墻最小寬度為1.03m，外墻盡端距離門窗洞邊最遠距離為1.7m，契合鑒定標準；

（2）隔墻與梁板、兩側(cè)墻體未連接，達不到標準要求；

（3）樓梯間皆是設(shè)置在建筑盡端，不利于抗震，難以達到鑒定標準。可能存在引發(fā)建筑局部倒塌的連接與部件。

2.2.4 建筑抗震橫墻間距、寬度監(jiān)測

房屋寬度測定為14.2m，達到鑒定標準要求，建筑抗震橫墻間距有著較大差距，難以契合鑒定標準，鑒定結(jié)果未滿足具體的標準要求，只有建筑承重墻體的砂漿、磚強度達到標準要求，其他的鑒定項目并不滿足要求。故而需結(jié)合鑒定結(jié)果來實施結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[3]。

3 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在辦公樓建筑維護維修中的應(yīng)用

3.1 墻體加固

結(jié)合建筑工程的整體結(jié)構(gòu)特點，選擇混凝土板墻加固技術(shù)來進行房屋加固。具體包括以下步驟：

（1）建筑首層至三層，東側(cè)翼樓是四片厚度為370mm的縱向墻體，有著較大的剛度，抗扭效果相對較好，故而不應(yīng)在該位置規(guī)劃布置混凝土板墻，而樓層西側(cè)翼樓是兩面縱墻，剛度和抗扭性能均比較差，所以設(shè)置雙面板墻，從而提升剛度并增強建筑抗扭性；消防疏散通道位置亦裝設(shè)板墻加固；頂層縱向抗震指標已經(jīng)達到標準要求，然而東西兩翼樓卻是大開間結(jié)構(gòu)形式，整體抗震能力差，故而需對縱墻位置進行加固，提升房屋整體結(jié)構(gòu)性能；結(jié)合老舊房屋的整體結(jié)構(gòu)特征以及抗震能力指標變化規(guī)律，板墻布置的數(shù)量應(yīng)當在樓層層數(shù)逐漸增加時而所有減少，且在垂直方向的布置必須保持連續(xù)性，如此才可保證加固效果。具體加固方案如下：

其一，地下室至三層建筑西側(cè)的豎向外墻布置雙面70mm的板墻結(jié)構(gòu)，另外的板墻布置60mm單面結(jié)構(gòu)；其二，建筑頂層西側(cè)豎向位置外墻布置70mm單面板墻，另外的板墻則是單面60mm 墻體。具體加固方案如圖4~圖6所示。其中加粗線條指的是加固所用的鋼筋混凝土板墻。按照固定的標準對具體加固效果進行驗算，得到建筑整體抗震能力指標，分析各項指標可知，在對建筑結(jié)構(gòu)承重墻部分進行混凝土板墻加固之后，建筑整體的抗震能力指標有了明顯的提升，數(shù)值均超過1.0，可知結(jié)構(gòu)加固后房屋的抗震性能已經(jīng)達到標準要求，其可避免出現(xiàn)坍塌、破壞等問題，經(jīng)濟效益良好[4]。

圖4 建筑首層結(jié)構(gòu)加固布置示意

圖6 建筑頂層結(jié)構(gòu)加固布置示意

在利用混凝土板墻加固技術(shù)來進行房屋加固時，需滿足以下標準要求：板墻選擇梅花狀布置的穿墻筋與錨筋連接原本的砌體墻；左右側(cè)位置應(yīng)選擇拉結(jié)筋與原本的墻體直接連接；板墻上下與屋蓋、樓進行可靠連接，并在每間隔1m的位置布置穿過樓板并與豎向鋼筋連接的短筋，再將短筋兩端錨入上、下兩層板墻內(nèi)部，控制錨固長度超過短筋直徑的40倍；在板墻加固過程中應(yīng)注意加固順序、各種關(guān)鍵注意事項，比如清孔、鉆孔、布置鋼筋等，可引入《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 116-2009）來規(guī)范整體加固流程，并選擇適宜的手段使樓板與墻頂交接位置的混凝土密實，在完成澆筑后，進行養(yǎng)護工作；最后需控制所應(yīng)用的混凝土強度等級為C20，選擇適宜的豎向鋼筋與橫向鋼筋。

圖5 建筑二層、三層結(jié)構(gòu)加固布置示意

3.2 建筑西側(cè)磚柱加固

建筑西側(cè)地下室至三層中間結(jié)構(gòu)是獨立磚柱承重，為避免磚柱因外界各種因素而出現(xiàn)倒塌，需對獨立磚柱部分進行加固處理。因加固板墻可分擔建筑大部分的地震力，因此只需加強磚柱本身的抗倒塌能力即可，可選擇型鋼外包方式加固，引入40×4綴板與L75×5角鋼完成外包加固工作，控制加密區(qū)、非加密區(qū)綴板間距分別為250mm、500mm，如此便于施工、所占空間較小，并切實提升柱子抗倒塌與承載能力。

3.3 樓面板、樓層板加固

在對該辦公樓建筑進行檢測時，發(fā)現(xiàn)樓板、梁狀態(tài)良好，并無發(fā)現(xiàn)比較嚴重的破損，只有部分區(qū)域存在裂縫，判定其承載力基本滿足使用要求，但因需對建筑整體架構(gòu)墻體加固，建筑部分方面的功能可能發(fā)生變化，會造成樓面負載增加，故而需對樓板、梁展開承載力驗算，判斷其是否需要進行結(jié)構(gòu)加固。

按照每次增加2kN/㎡荷載的方式來加以驗算，在計算結(jié)構(gòu)靜力時發(fā)現(xiàn)，部分房間因功能特殊，使得樓面荷載遠大于梁與樓板本身的承載力，故而需對部分樓板與梁展開承載力加固，此時選擇引入鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層來進行結(jié)構(gòu)加固，在計算中得出，按照標準構(gòu)造方式布置即可滿足建筑承載力標準要求，故而選擇直徑為1×19Φs2.5的鋼絞線，按照40mm間距布置。當前建筑工程施工中應(yīng)用到的鋼絞線不多，主要原因是其造價昂貴，但因其耐火性、強度等方面的優(yōu)勢，使得其具有不可取代的應(yīng)用優(yōu)勢，故而只好采用[5]。

3.4 地下一層7-K區(qū)域磚柱加固

建筑工程地下部分7-K區(qū)域磚柱本身的砂漿強度對比標準要求來說較小，抗剪承載力、磚柱截面抗彎不足，結(jié)構(gòu)加固時可選擇鋼筋混凝土圍套方式加固，選擇C20混凝土，設(shè)計圍套厚度不低于100mm；建筑豎向鋼筋按照通長布置，鋼筋下端直接延伸到基礎(chǔ)頂面。

4 維護維修施工注意事項

（1）加強設(shè)計人員與施工人員的技術(shù)溝通。設(shè)計人員在設(shè)計施工前需細致地勘測和研究房屋建筑的實際情況，在充分了解工程實際需求后做好施工方案的合理設(shè)計，明確加固位置和形式。施工技術(shù)人員比對設(shè)計圖紙和實際房屋情況，和設(shè)計人員溝通，做好設(shè)計圖紙的優(yōu)化。在確定加固設(shè)計方案后，要編制施工方案，根據(jù)設(shè)計圖紙合理準備施工所用設(shè)備、工具、人員等資源。

（2）合理配置資源。為了保證房屋建筑加固施工質(zhì)量和效率，需要管理者合理地配置現(xiàn)場各項資源，有效地落實施工技術(shù)方案。當前很多施工隊伍都缺乏專業(yè)的施工人員，為了提高整體進度，保證施工質(zhì)量，需要根據(jù)施工人員的專業(yè)特長合理分工，優(yōu)化配置人力資源，做好各個專業(yè)的分配，最大限度地發(fā)揮各個施工人員的價值[6]。

（3）規(guī)范合理地使用鋼材。當前老舊房屋加固施工中最為常用的就是鋼材料，在具體施工中，工作人員要合理地安排鋼材料結(jié)構(gòu)施工工序，重視安裝鋼結(jié)構(gòu)的位置、尺寸，確保符合設(shè)計方案規(guī)定，切實提高房屋建筑加固的效果。

5 結(jié)束語

實踐證明，混凝土板墻加固技術(shù)、型鋼外包加固技術(shù)、鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固技術(shù)和鋼筋混凝土圍套加固技術(shù)等技術(shù)在老舊房屋結(jié)構(gòu)加固中發(fā)揮了重要作用。本次辦公樓結(jié)構(gòu)維修改造工程的成功，可為類似的老舊房屋加固工程提供參考。