老舊小區(qū)磚混結(jié)構(gòu)抗震加固施工技術(shù)研究

丁斯陽

摘要：為提高老舊小區(qū)磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力，為建筑居民生活提供安全保障，以某地區(qū)老舊小區(qū)改造建設(shè)項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)針對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的抗震加固施工方案。選用C25等級(jí)的混凝土作為單面板設(shè)計(jì)材料，控制單面板的厚度在75～85mm范圍內(nèi)，根據(jù)工程抗震加固施工需求，設(shè)計(jì)磚混結(jié)構(gòu)單面板墻體加固處理方案。在墻邊布置預(yù)應(yīng)力鋼筋布置點(diǎn)，對(duì)作業(yè)面沿著垂直方向開槽，按照規(guī)范安裝圈梁和地梁鋼筋。設(shè)計(jì)鋼筋混凝土組合柱，澆筑建筑內(nèi)組合柱結(jié)構(gòu)，完成建筑抗震加固施工。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行老舊小區(qū)抗震加固改造施工，不僅可使樓層剪力比值滿足工程質(zhì)量驗(yàn)收需求，還可提高施工后各個(gè)樓層的抗震能力指數(shù)。

關(guān)鍵詞：組合柱；地梁鋼筋；抗震加固施工；澆筑施工；磚混結(jié)構(gòu)

0? ?引言

以往的地震災(zāi)害數(shù)據(jù)顯示，相比其他結(jié)構(gòu)的建筑，磚混砌體結(jié)構(gòu)抗震性能差、延性低，易發(fā)生脆性破壞，一旦發(fā)生損壞，不僅會(huì)造成工程建設(shè)方較大的財(cái)產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)建筑內(nèi)居住的群體生命安全造成威脅[1]。

我國建筑行業(yè)在較早時(shí)期開發(fā)的大量工程，均為磚混結(jié)構(gòu)。按照現(xiàn)階段的工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，此類建筑已經(jīng)不符合規(guī)范。盡管各地政府投入了大量的資金與人力進(jìn)行工程項(xiàng)目的技術(shù)改造，但對(duì)改造后建筑進(jìn)行抗震能力評(píng)估發(fā)現(xiàn)，大部分建筑無法在地震中起到抗震效果。加之部分建成并投入使用后的建筑由于年久失修、無人管控，導(dǎo)致建筑材料發(fā)生了嚴(yán)重的老化、劣化現(xiàn)象[2]。

為提高居民居住環(huán)境的安全性，為其提供一個(gè)適宜、可靠的生存空間，本文以某地區(qū)老舊小區(qū)改造建設(shè)項(xiàng)目為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)針對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的抗震加固施工方案，旨在通過此次設(shè)計(jì)，提升建筑綜合性能，解決由于地震災(zāi)害造成的建筑倒塌等安全事故。

1? ?工程概況

為確保改造建設(shè)后的建筑工程可以達(dá)到預(yù)期的抗震效果，在施工前，對(duì)待建的老舊小區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察與調(diào)研[3]。

本次選擇的某老舊小區(qū)建筑為磚混建筑，建筑層數(shù)為5層，整體采用橫墻作為支撐體系，墻體的厚度約為250mm，平均每層建筑的高度為3m，每個(gè)樓層的均重為10kN/m²。在此基礎(chǔ)上，安排技術(shù)人員，對(duì)老舊小區(qū)建筑的房屋結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行測(cè)量與鑒定[4]。

該老舊小區(qū)建筑的房屋結(jié)構(gòu)尺寸測(cè)量與鑒定結(jié)果如下表1所示。參照相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)可知，該建筑多項(xiàng)指標(biāo)不符合技術(shù)指標(biāo)，存在一定的安全隱患。

2? ?抗震加固施工方案

2.1? ?磚混結(jié)構(gòu)單面板墻體抗震加固處理

掌握與此工程項(xiàng)目相關(guān)的概況信息后，根據(jù)工程抗震加固施工需求，設(shè)計(jì)磚混結(jié)構(gòu)單面板墻體加固處理方案。設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

在對(duì)此建筑墻體結(jié)構(gòu)的勘察中發(fā)現(xiàn)，該建筑在遇到突發(fā)地震災(zāi)害時(shí)，墻體十分容易發(fā)生坍塌，無法滿足建筑整體的抗震設(shè)計(jì)要求。因此，在與工程方綜合商議后，決定采用增設(shè)外墻單面板的方式，設(shè)計(jì)建筑原有墻體的加固[5]。

在此過程中，將原有的磚混結(jié)構(gòu)砌體墻作為模板，在墻體的一側(cè)增設(shè)“L”型錨固，通過此種方式，使其形成“混凝土—砌體”結(jié)構(gòu)形式的組合類墻體，以此起到提高墻體結(jié)構(gòu)承載力、墻體抗變形能力的效果。

為確保設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可以在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到預(yù)期效果，選用C25等級(jí)的混凝土作為單面板設(shè)計(jì)材料，控制單面板的厚度在75～85mm范圍內(nèi)[6]。錨固時(shí)，設(shè)計(jì)橫向鋼筋為φ8@150，縱向鋼筋為φ10@150。

在對(duì)其加固施工處理時(shí)，將縱向鋼筋與橫向鋼筋設(shè)計(jì)為梅花狀、雙向布置方式。按照預(yù)設(shè)的錨固點(diǎn)，將結(jié)構(gòu)膠打入原磚混結(jié)構(gòu)的墻體中。按照此種方式，完成磚混結(jié)構(gòu)單面板墻體加固處理。

2.2? ?安裝圈梁和地梁鋼筋

在磚混結(jié)構(gòu)中，采用安裝圈梁和地梁鋼筋，以提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。施工前，工程方應(yīng)根據(jù)工程場(chǎng)地及受加固墻體的具體情況，對(duì)擬定的施工方案和施工進(jìn)度進(jìn)行局部修改[7]。

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨固機(jī)構(gòu)、傳力層等進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理。按照規(guī)范，在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)待加固的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位和放樣，在墻邊布置預(yù)應(yīng)力鋼筋布置點(diǎn)，對(duì)作業(yè)面沿著垂直方向開槽。按照上述方式，完成建筑結(jié)構(gòu)圈梁和地梁鋼筋施工的準(zhǔn)備工作。

在此過程中，考慮到該項(xiàng)目具有一定年限，部分建筑為自建房，墻體上沒有混凝土圈梁地梁，且砂漿強(qiáng)度下降情況也不能直接掌握，如果直接用鋼筋等硬質(zhì)材料直接在砌體上施加預(yù)應(yīng)力，不僅會(huì)導(dǎo)致建筑出現(xiàn)局部受壓?jiǎn)栴}，還會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)損壞。為進(jìn)一步改善建筑的整體性能，采取在砌體墻內(nèi)植筋、澆筑混凝土圈、地梁等形式，以達(dá)到預(yù)應(yīng)力連接的目的。

加強(qiáng)筋植筋處理時(shí)，要注意原有結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，選擇合理的植筋與綁扎方式[8]。完成鋼筋綁扎后，測(cè)量所需要的預(yù)應(yīng)力鋼絲繩長度，按測(cè)量長度定做無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行兩端墩錨固。

在此基礎(chǔ)上，將預(yù)應(yīng)力鋼筋按設(shè)計(jì)位置，放置在已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)面的墻體中，確保所使用的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋不會(huì)發(fā)生外露現(xiàn)象。此外，在穿孔時(shí)，要避免保護(hù)層的機(jī)械損壞，以此完成圈梁和地梁鋼筋安裝施工。

2.3? ?鋼筋混凝土組合柱設(shè)計(jì)與澆筑

完成上述施工后，對(duì)主體結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土組合柱進(jìn)行澆筑設(shè)計(jì)。澆筑鋼筋混凝土組合柱面層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)先拆除磚混結(jié)構(gòu)中面層，在作業(yè)面鉆孔，并輔助使用通風(fēng)機(jī)清潔鉆孔。同時(shí)，安裝箍筋、豎向鋼筋、模板，使用高壓水槍，用清水沖洗作業(yè)面。若原作業(yè)面堿腐蝕較為嚴(yán)重，需要先手動(dòng)清理松動(dòng)或腐蝕部位，用1：3的水泥砂漿處理表面，確保表面無明顯污染后，重復(fù)上述鉆孔、清孔等步驟。

在作業(yè)面上鉆孔時(shí)，應(yīng)按照?qǐng)D紙的規(guī)定，在鋼筋（穿墻筋）的位置上劃出一條線，使用電鉆在磚縫上打洞。注意洞的直徑要大于穿過箍筋尺寸至少2mm。鉆孔要及時(shí)清除，確保鋼筋在穿過墻體后與孔洞間的緊密性。

安裝組合鋼筋時(shí)，對(duì)箍筋的封閉處理宜使用雙面焊，焊接時(shí)間應(yīng)>5d。安裝完成后，配合混凝土在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑施工。澆筑施工應(yīng)注意按樓層分段施工，所有澆筑保證一次成型。在此基礎(chǔ)上，做好對(duì)澆筑作業(yè)面的養(yǎng)護(hù)，即完成對(duì)老舊小區(qū)磚混結(jié)構(gòu)的抗震加固施工。

3? ?抗震效果檢驗(yàn)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)該方案在實(shí)際應(yīng)用中效果的檢驗(yàn)，以上文提出的工程項(xiàng)目為例，按照本文設(shè)計(jì)的方案，對(duì)該項(xiàng)目展開抗震加固施工。

施工過程中，設(shè)計(jì)磚混結(jié)構(gòu)單面板墻體的加固處理方案。在此基礎(chǔ)上，考慮到該建筑項(xiàng)目中屋蓋處未設(shè)置外墻圈梁，需要在建筑結(jié)構(gòu)中安裝圈梁和地梁鋼筋，增設(shè)老舊小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的隔震層。完成上述施工內(nèi)容后，通過對(duì)鋼筋混凝土組合柱的綜合澆筑，實(shí)現(xiàn)對(duì)老舊小區(qū)的抗震加固改造。

完成改造施工后，根據(jù)建筑改造抗?jié)B設(shè)計(jì)規(guī)定等相關(guān)文件要求，確保該建筑在改造施工后滿足8度抗震設(shè)防烈度要求即可。隔震建設(shè)樓層之間剪力值與未改造前樓層之間剪力值的比值，應(yīng)滿足≤0.35的要求。

按照上述方式，參照隔震設(shè)計(jì)計(jì)算公式，對(duì)完成施工后建筑的橫向結(jié)構(gòu)層間剪力值進(jìn)行計(jì)算（橫向方向?yàn)榻ㄖ拐鹑踺S方向）。統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表2所示。

根據(jù)表2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，加固施工后樓層剪力比值均滿足≤0.35的要求，說明施工后該建筑的抗震綜合性能符合文件標(biāo)準(zhǔn)。

β = η·χ₁·χ₂·β₁（1）

式中：

β ——抗震能力指數(shù)；

η——磚混結(jié)構(gòu)加強(qiáng)系數(shù)；

χ₁——墻段抗震系數(shù)；

χ₂——抗震加固后整體結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)；

β₁——抗震加固后局部結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)。

按照上述計(jì)算公式，進(jìn)行加固后老舊小區(qū)磚混結(jié)構(gòu)的抗震能力驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)確保的計(jì)算結(jié)果滿足＞1.0的要求。按照以上標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑的綜合抗震加固效果進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著樓層的增加，抗震能力指數(shù)對(duì)應(yīng)增加，且各個(gè)樓層的抗震能力指數(shù)均滿足＞1.0的要求，說明施工后建筑的抗震能力符合標(biāo)準(zhǔn)。

綜合上述實(shí)驗(yàn)，得到如下所示的結(jié)論：此次設(shè)計(jì)的老舊小區(qū)磚混結(jié)構(gòu)抗震加固施工方案，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好。按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行老舊小區(qū)抗震加固改造施工，不僅可以使加固施工后樓層剪力比值滿足工程質(zhì)量驗(yàn)收需求，還可以提高施工后各個(gè)樓層的抗震能力指數(shù)。

4? ?結(jié)束語

根據(jù)我國建筑領(lǐng)域不完全統(tǒng)計(jì)與調(diào)研可知，在我國多次地震災(zāi)害與突發(fā)性公共事件中，磚混結(jié)構(gòu)因其自身的變形能力較弱，在承受橫向水平地震波時(shí)，即便主體結(jié)構(gòu)的變形量較小，也會(huì)產(chǎn)生大量的裂縫，嚴(yán)重情況下，甚至?xí)苌鸀榻Y(jié)構(gòu)斷面。

為解決此方面問題，本文通過磚混結(jié)構(gòu)單面板墻體抗震加固處理、安裝圈梁和地梁鋼筋、鋼筋混凝土組合柱設(shè)計(jì)與澆筑，完成了老舊小區(qū)磚混結(jié)構(gòu)抗震加固施工方案的設(shè)計(jì)，旨在通過此次設(shè)計(jì)，為老舊小區(qū)居住群體提供一個(gè)相對(duì)安全、可靠的居住與生存環(huán)境。

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