房建砌體結構的加固工程與施工技術

蘇 強 周世昌 徐孝龍 譚宗寬

（中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 571137）

0 引言

當前，房屋建筑施工技術十分成熟，其中的砌體結構被大量應用于工業建筑、民用建筑和農業建筑等。砌體結構主要包括砌塊、磚砌體以及石砌體，是由砂漿和塊體構成的墻體、柱體等建筑物主要受力構件[1]。但砌體結構的材料多屬脆性，抗拉、抗剪和抗彎強度均較低，抗震能力也不高。為了確保建筑物的安全性和耐久性，可采取抗震橫墻加固技術、扶壁柱加固技術、復合截面加固技術和隔震結構加固技術進行處理。本文結合房建砌體結構的特點，介紹房建砌體加固的原則和技術。

1 房建砌體結構的特點

1.1 房建砌體結構的優點

房建砌體結構的優點主要體現在以下四點：

（1）對砌體材料的要求不高，一般可以就地取材，來源十分廣泛。例如石材、砂石、黏土等均為天然材料且分布范圍廣泛，即便是磚塊，也可以利用黏土燒制而成。木材、鋼筋、水泥等所需原材料的價格不高，加上很多工業廢料可以反復使用或二次加工，均可以作為砌體結構的原材料，因此施工單位不需要特別憂慮原材料的尋找、加工及購買。

（2）砌體結構有較高的耐火性與耐久性，主要是因為構建材料的性質導致。例如在我國很多的古建筑物中就使用了大量的砌體結構，它們長期暴露在空氣中卻能夠長久保存下來，正是因為這一結構的材料有較好的隔熱性與穩定性。

（3）砌體結構的造價適合。相比于混凝土結構，其造價更低的原因主要是：①材料便宜，便于尋找和加工；②在施工過程中不需要用特殊的設備器械，也不需要額外的模板，可以大大節省這方面的費用，且在施工完成后也不需要進行長時間養護，節省了養護的時間與耗費的人力、物力。

（4）砌體結構有較好的隔熱性、保溫性和隔聲效果，主要是因為其材料堅硬，所以應用砌體結構可以很好地滿足建筑各項功能指標。

1.2 房建砌體結構的缺點

房建砌體結構的優點主要體現在以下四點：

（1）砌體結構施工均需要手工方式操作，因此需要耗費大量的人力，耗費時間長且工作效率很難提高，因此在未來的砌體結構施工中，仍舊需要大力推廣工業技術，以逐步提高施工質量。

（2）砌體結構有過大的自重，由砌體結構所構建而成的墻體、柱體等建筑物支撐物的截面尺寸大，需要耗費的材料多，從而導致房屋建筑有較大自重。一般情況下，砌墻的重量約占整個建筑物的一半。

（3）砌體結構各材料之間的黏接性不強，主要是受到材料本身的影響，尤其是無筋砌體，其抗震效果會更差，且抗拉、抗剪性能也不高。

（4）砌體結構的延展性與抗剪性都不高，不適合地震頻繁地區使用。

2 房建砌體加固的原則

2.1 材料的選用和取值

在房建砌體加固時，如果原材料的種類、性能和原設計相符，則選擇加固材料時應當嚴格遵循原設計[2-3]；如果原材料本身便沒有設計規律可循，則應當根據砌體結構材料的等級、強度重新測量，并參考行業現行規范重新判定和取值[4]。

2.2 結構體系總體效應

房建砌體加固一般針對已經發生問題的構件進行施工，但在實際施工時卻并不能僅僅考慮發生問題的構件，應當綜合考慮結構體系的總體效應，以確保加固完成后不會影響到砌體整體結構。

2.3 先鑒定后加固

在明確加固方案之前，施工人員應當詳細檢查現有砌體結構并深入了解結構的受力情況，以確保加固方案的科學性與實用性。

2.4 加固方案優化

在優化加固方案時，施工人員首先需要考慮砌體結構的現狀及加固受力點，然后結合結構整體來考慮加固后的合理性與有效性，并在施工全過程中綜合考慮施工特點、綜合經濟指標以及技術水平，確保在施工中最大限度地減少對周邊結構及環境的負面影響。

3 砌體結構加固工程的施工技術

3.1 抗震橫墻加固技術

該技術主要針對砌體結構抗震能力較弱的問題，可以幫助原本的砌體結構抵抗地震或其他震動所產生的荷載，以減少墻體破壞、開裂、坍塌等問題。通過橫墻加固可以進一步增強砌體結構的抗震效果，具體施工要點如下：

（1）根據砌體結構的實際情況確定需要增設橫墻的數量，具體可以通過計算建筑物的整體受力和抗震橫墻面積率來完成，盡可能用最少的橫墻來達到最佳的加固效果，降低不必要的材料與成本消耗。

依據圖2所示的幾何要素與T-Map的映射方法，將圓柱域中交點軸線的極限變動位置映射為交點軸線T-Map中的極限映射點，利用式(7)可求得各極限映射點pF1、pF2pF8的坐標(如表1)。

（2）需要保證抗震橫墻的厚度，一般需超過24cm[5]。

（3）同時抗震橫墻頂部可以通過加入細石混凝土等材料，并聯合底部做好與原本結構縱墻的拉結處理。

該技術多用于抗震墻不多、抗震墻之間有較大間距的砌體結構，其加固的作用就是提高砌體結構的抗震效果。

3.2 扶壁柱加固技術

該技術是通過加大砌體結構的截面面積來起到加固效果，和我們常用的鋼筋混凝土外層加固方法類似，但通常用在非地震頻繁地區，主要是因為承載力無法完全提高的原因，因此無法有效提升砌體結構的抗震能力，只屬于砌體結構間接加固技術[6-7]。常用的施工方法有兩種：

（1）預應力撐桿加固法。該方法可以有效提高砌體結構的承載力，適合用在高應力、高應變狀態的砌體結構加固中，但如果砌體結構施工過程中的溫度超過600℃，則無法適用[8]。

（2）無黏結外包型鋼加固法。該方法適用于實際情況不允許增大原結構截面尺寸，但需要提高截面承載力的砌體結構施工，該方法較為傳統，因此便于施工，對工人的技術要求不高，施工量特別是濕作業量較少，但加固成本較高，還需要利用如圖1所示的鋼結構來進行防護。

圖1 鋼構架構造

3.3 復合截面加固技術

（1）水泥砂漿加固法。該方法主要是將水泥砂漿或鋼筋網片水泥砂漿涂抹到砌體結構表面，使其凝固形成一層較為堅硬的面層，以此來增強墻體的抗震能力。

（2）混凝土板墻加固法。主要是在墻體側面支模，噴射或澆筑混凝土，以此來形成混凝土板墻加固層，起到支撐原本砌體結構的效果，在提高承載力的同時還能有效預防墻體開裂。圖2是鋼筋混凝土板墻加固窗間墻。

圖2 鋼筋混凝土板墻加固窗間墻

（3）比較上述兩種施工方法，第二種顯著優于第一種，其適用范圍更廣，施工方法也更加簡單，適用于各種需要加固的砌體結構。需要注意的是，如果選擇第二種加固施工方法，可能會在施工過程中對周邊環境產生影響，后期養護也需要花費一定精力，因此施工單位需要根據實際情況來選擇具體加固方法。

3.4 隔震結構加固技術

上述三種技術的施工整體思路都是增強結構自身的承載力及強度，使砌體結構可以更好地抵抗地震或其他外力，而隔震結構加固技術則是在建筑物結構中加入隔震或減震的墊層，當地震或其他外力來襲時可以通過墊層來有效卸力，減弱作用力上傳對砌體結構造成的破壞，使砌體結構更加安全可靠[9]。在具體施工時，施工單位首先需要結合施工地質條件、地震烈度等級評估以及作用力傳導特點等詳細資料來明確隔震結構的材質及厚度，常用的材料為疊合橡膠，可以收獲較好的抗震效果；然后需要完全切開砌體結構的基礎層和上部結構，將帶有阻尼效果的疊合橡膠墊加入其中，形成隔震層，并注意不得對原本的基礎層和上部結構造成破壞，只有上部結構整體性良好，才能確保加固效果，而如果原本砌體結構的上部結構就不穩定，使用該技術加固施工也無法達到理想的加固效果。另外，該技術屬于當前較為先進且抗震有效的施工加固方式，但在實際應用中仍存在一些問題，因此實際應用并不多，主要是：（1）砌體結構大多剛度較高，自振周期不長，通過改變其自振周期來提高抗震效果很難達到理想效果；（2）與常規加固技術相比，需要花費的人力、物力與資金更大。因此為了進一步提升隔震結構加固技術的經濟適用性及安全可靠性，還需要繼續進行大量的分析與研究。

4 結束語

綜上所述，砌體結構在當前房建施工中應用較廣，但其結構脆性強、堅固性不高，材料本身的延展性不高，很容易出現開裂、塌陷等問題，尤其是遇到地震或其他外力作用，需要采取有效的加固方式來提升其抗震能力，才可以充分保障建筑物的安全性，使其可以滿足人們的居住需求。本文通過分析砌體結構的特點及加固原則，詳細闡述了抗震橫墻加固技術、扶壁柱加固技術、復合截面加固技術和隔震結構加固技術，其中前三種為常規加固技術，可以有效提升砌體結構的抗震效果，最后一種屬于較為先進的加固技術，抗震效果顯著但存在一些弊端，在使用前仍需要進一步研究和分析。另外，本文中所提到的四種技術用于房屋建筑中可以收獲良好的抗震效果，但是否適用于古建筑中，仍需要相關工作者深入研究與探討。