磚混結構預制板樓蓋破壞特征及加固分析

◇安徽理工大學 汪 鑫

地震作用下由于砌體結構預制板樓（屋）蓋結構的大量連續倒塌，使人們付出了慘痛的教訓。但大量預制樓板砌體結構建筑依舊被使用，因此分析地震作用下預制板樓蓋的破壞特點采取合適的抗震加固方法十分必要。本文指出了砌體結構預制樓（屋）地震作用下破壞的特點及原因，搜集了相關加固的方法并概述其優缺點。最后重點講述了某學校磚混結構預制板樓蓋檢測，加固設計及施工的過程，并展示了其最終的施工效果。

預制板樓蓋在地震作用下的破壞，造成的后果十分嚴重，尤其是學校建筑，地震破壞后果則更為嚴重[1]。我國現在依舊有大量的預制板建筑在使用，但大部分板間構造措施不足使整體性較差，當預制樓板層間側向變形過大時十分容易塌落破壞。此外，很大一部分房屋沒有考慮抗震設防的要求，并且由于環境作用的影響，使用功能變化，使結構的自身承載能力進一步降低。因此對磚混結構預制樓板建筑進行抗震檢測鑒定，對不滿足承載力及抗震設 防要求的建筑，進行抗震加固具有重要意義[2]。

1 預制板樓蓋地震災害特征

地震發生以后，大量磚混結構預制板樓蓋被破壞，通過歸納可以看出大致有以下破壞特征：預制板完全破碎斷裂：由于房屋的倒塌使預制板失去支撐脫離支座，在各種荷載及撞擊的作用下破碎斷裂為若干塊；預制板被沖擊破壞：地震作用下上部重物的墜落造成預制板被擊砸穿；預制板折斷脫落破壞：部分預制板從端部或者中部折斷脫離支座掉入室內但板結構基本完整，預制板樓蓋只發生部分破壞；預制板單端懸挑破壞：由于一端墻體的倒塌或板下梁的破壞，造成預制樓板變為懸挑構件從而折斷懸掛在砌體結構上[3]。

預制板作為考慮均布荷載作用下簡支構件，其內部為空心結構造成其脆性及上部受承載力較低，根部無法承受一端破壞成為懸挑后的上部拉力，相互之間沒有可靠的連接，造成破壞后分離明顯。因此，地震作用下的破壞，大部分有下列原因：構造措施不滿足規范；預制板與支承結構連接不足或者未連接；板之間的拼裝構造不滿足規范；預制板材料及施工質量較差。

2 預制板抗震加固方法概述

2.1 增設預應力螺栓加固預制多孔板

該方法涉及一種預應力防墜落加固構件，用預應力螺栓對相鄰預制板進行對拉提高其整體性防墜落。與其它方案相比具有重量輕，工程量小，造價低的優點[4]。在預制板兩側相對應的空心槽位置鉆豎向孔，在孔內埋置預埋件，澆筑微膨脹混凝土填平孔槽。當孔內混凝土凝固從而使構件錨固力達到要求以后，通過螺桿兩側預埋件進行連接，擰螺桿兩端螺母給螺桿施加一定預應力。最后用水泥沙漿將槽內填平，預埋件的位置應該距板1/5～1/6位置，該方法將預制板端部通過預應力螺栓對拉，增強了整體性能，是一種有效的抗震構造措施能夠有效防止地震作用下預制板的墜落脫離。該方法雖然有一定的施工工藝的要求，但施工工作量小，幾乎不會增加樓面板的自重。還可作為裝配式樓板的抗震構造措施，為裝配式預制樓蓋可持續發展提供了一定的解決方法[5]。

2.2 預制板頂增設現澆混凝土疊合層加固

采用加鋼筋網片增設混凝土結構現澆層的方法使預制板樓蓋改成現澆樓蓋，不僅增加了樓蓋承載力也提高了其抗震性能。鋼筋網片應與原結構連接可靠，設置有效錨固措施。首選，宜采用錨栓或者L形錨 筋通過鉆孔加膠粘劑的方法與原結構樓板相連，錨固的深度不小于80～100mm。其次，應有50%分布鋼筋穿過墻體。此外，施工時，應該清理到原有結構的粉刷層，板表面應進行鑿毛并涂刷界面劑并進行養護[6-7]。但該方法施工時需要清理板上部裝修層，產生大量垃圾，其次破壞建筑管線，污染及造價較高。

2.3 預制板底粘碳纖維布或噴射聚合物改性水泥砂漿-鋼筋網面層

由于結構功能改變及環境作用的影響，往往造成預制板在荷載作用下承載力不足，在地震作用下，板整體性不能滿足抗震要求而脫落。沿預制板的長邊受力方向，粘貼單層或者多層碳纖維布，可以顯著提高預 制板的抗彎承載力；沿預制樓板垂直板縫的方向粘貼碳纖維布，可以提高裝配式預制樓板的整體性能，防止地震作用下連續倒塌破壞[8]；在預制板底植入抗 剪銷釘，鋪設雙向分布鋼筋網片，噴射聚合物改性水 泥砂漿，可提高預制板整體性及承載力。因此，預制板樓板底兩個方向同時粘貼碳纖維布或者采用加鋼筋網片-聚合物砂漿面層加固，都可以同時提高預制樓板的承載力及抗震性能。與鋼筋網片加聚合物砂漿支護相比，預制板底粘貼碳纖維布，幾乎不增加額外的荷載[9]。

2.4 預制板支座增設鋼構件支撐

關于《房屋建筑抗震加固》中，列舉了關于砌體結構預制樓板板支撐長度不夠時的加固做法。砌體結構房屋無圈梁作用下，板支撐長度不夠，采用板下設置槽鋼支撐的方法。槽鋼固定在支座處，兩端伸出支座80mm，每塊預制板下設置兩個。砌體結構房屋有圈梁作用下，設置不通長L型鋼支撐，做法如圖二所示，型鋼用穿墻螺栓固定在圈梁上，其直徑及間距由計算確定。型鋼每隔400mm設置5mm厚加勁肋，支撐間隔100mm。

3 加固實例

3.1 工程概況

鄭州市某教學樓為磚混結構，樓（屋）蓋為裝配式預制板樓蓋，總高度為10.5m。地上部分共3層，建設于上世紀70年代，建筑面 積約為1200m2。一到三層均為教室。該建筑類別為A類，抗震設防烈度為7度，乙類設防類別。經過檢測機構檢測，房屋安全性等級評為Csu級，預制板樓蓋不滿足學校建筑安全性及抗震性能要求。需進行抗震加固設計及加固施工[10]。

3.2 加固方案優選

考慮預制板樓蓋整體性差，承載能力及抗震能力不足這一特點。比較各種加固方案的特點。采用板底粘貼碳纖維，板端通長L型角鋼支撐的方法。加固詳圖如圖四所示，板底粘貼一道100mm寬碳纖維，兩端設置壓條。板端采用L125x8型角鋼作為板下支撐，5毫米厚加勁肋間距400mm，用間距400mm的M12螺桿對拉將角鋼固定在圈梁或加固后的墻體上。該方案使板端支撐長度大幅增加，不宜因預制樓板及墻體的過大變形造成板的脫落，施工較為簡單，工期較短。

圖1 預制板支座增設角鋼支撐加固詳圖

3.3 現場施工

良好的施工質量是保證加固設計達到理想效果的前提。預制板底增設支撐及粘貼碳布前首先應清理掉板底及板下梁側面粉刷層，清理至結構層表面并打磨平整。碳布粘貼時保持碳纖維膠密實無氣泡，厚度合適且能充分浸透碳纖維布，碳纖維布表面應均勻面涂一層膠，保證粘貼平整，無褶皺和扭曲。角鋼施工時對達到施工質量規范的角鋼進場后進項加工，按照設計圖紙的間距要求焊接橫向加勁肋鋼板，對角鋼及梁側和板底需進行螺栓固定位置進行打孔。最終將角鋼運送到預定位置用膨脹螺栓進項固定。角鋼施工完成后，需進行表面防銹防火防護，表面刷紅丹防銹漆兩遍，隨后刷20mm防火涂料，其耐火極限不低于2h。

4 結束語

大多數磚混結構預制板樓蓋房屋已經不滿足現行抗震規范的要求，裝配式預制板樓蓋宜改為現澆式。通過分析地震作用下預制板樓蓋的破壞特征，認為應從提高其整體性能，并采用構造措施防止其墜落方面進行抗震加固考慮。不同的加固工程，應結合工程甲方綜合工程造價、工程工期、使用情況及施工條件等限制，考慮加固方案的優缺點，采用適合的方法進行抗震加固，力求達到更好的加固效果。本工程采用板底粘貼碳纖維板端部增設角鋼支撐的方法提高了其承載力及抗震性能。該工程已經竣工服役，取得了良好的加固效果。