谈某砌体结构加固设计思路

梁大伟

1 工程概况

某校教学楼建于2003年，砖混结构，地上4层，平面形式呈矩形，东西向布置，长约60 m，东部宽约12 m，西部宽约10 m，1层～4层层高3.6 m，建筑总高15.0 m。钢筋混凝土现浇楼板，板厚100 mm，屋顶为现浇混凝土女儿墙，地基3∶7灰土垫层，基础形式为混凝土条形基础，内外墙均厚370 mm，局部设混凝土圈梁、构造柱。该楼承重体系为纵横墙承重结构，开间尺寸为4.6 m，窗间墙最小宽度为1.5 m，横墙最大间距为9.2 m。该建筑位于8度区。

2 建筑抗震鉴定

2.1 外观质量检测

外观墙体及地面存在裂缝，地面裂缝系找平层和抹灰层面层开裂，主要由温度变化和材料收缩导致，位于教室地面上，裂缝最大长度达6.0 m，裂缝最宽处达1.5 mm，裂缝处地面略为隆起;墙体裂缝主要为温度应力和砌体材料收缩而产生的变形缝，主要位于阳台窗户下的预制墙板上，裂缝均为贯通型，缝宽介于0.5 mm～1.8 mm。

2.2 材料强度检测

砖混结构承重墙强度的测定采用回弹法进行检测，各层承重砖强度等级均达到MU10;砌筑砂浆强度的测定采用贯入法进行检测，其 1 层 ～ 4 层强度分别为 8.4 MPa，7.2 MPa，6.4 MPa，6.4 MPa;混凝土构件强度的测定采用钻芯取样法进行检测，根据检测结果，该楼现龄期混凝土抗压强度推定区间为24.8 MPa～30.7 MPa，现龄期混凝土抗压强度推定值为30.7 MPa。

2.3 抗震计算鉴定结果

1)根据抗震计算结果，该楼1层～3层墙体现有水平抗力均小于水平地震作用，抗力与荷载效应之比最小值为:1层横墙0.84，1 层纵墙0.79，2 层横墙0.87，2 层纵墙0.68，3 层横墙0.98，3层纵墙0.78，4层满足要求。

2)根据宏观分析、抗震验算，该教学楼的建筑上部结构安全性等级评为Bu级，建议修复处理。

3 加固原则

根据GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准之相关规定，该教学楼属于重点设防类建筑，即乙类建筑;根据当地抗震设防烈度，该教学楼抗震设防烈度为8度;该教学楼应划分为B类校舍，后续使用年限为40年，修复处理后可继续使用。

建筑抗震加固设计方案的确定，应根据抗震鉴定结果，结合原设计图纸及建筑使用功能综合分析后确定，主要应遵循以下原则:

1)通过采用局部加固、整体加固或个别构件加固，改善结构受力状况，提高结构整体性;2)同时考虑减小或消除不利因素的影响，防止由于局部加强造成的结构强度或刚度突变;3)对于新增设的结构构件，应与周围构件有可靠连接，并考虑是否增设新的基础构件;4)加固所使用的材料，如与原结构材料不同时，需满足其强度的要求。当与原结构材料相同时，其材料强度不得低于原材料强度;5)特别对于各种易倒塌结构构件，应结合鉴定报告及使用功能要求，做必要的拆除或加固处理。考虑结构重点部位、重点结构构件的加固;6)同时考虑施工方便，对现有生活、生产影响较小，经济合理，外观美观等因素。

4 加固设计方案的选择

该教学楼为4层砖混结构，总高度为15.0 m，根据GB 50011-2010建筑抗震设计规范之相关规定结合原设计图纸及鉴定报告，该建筑属于超高不超层建筑，加固采取高于一般房屋的承载力且加强墙体约束的有效措施，加固不改变原结构体系。

1)加固方案确定。

根据鉴定报告，通过水平抗震验算，由于抗震设防类别的提高，该教学楼在抗震方面主要是现有墙体水平抗力均小于水平地震作用力，1层～3层现有横墙及纵墙均不满足要求。该教学楼主要承重墙体、砌筑砂浆、混凝土构件强度均未见明显的降低，各主要材料在强度方面均能满足要求。

加固如采用新增墙体来增强现有墙体的水平抗力，虽然在抗震方面能够使水平抗力大于水平地震作用力，但从该建筑使用功能考虑，将严重影响其后续使用。根据现有结构属于超高不超层建筑，无需改变现有结构体系，同时考虑到施工工艺、施工工期、工程造价等方面的因素，综合确定拟采用混凝土板墙进行加固处理。

2)加固设计。

根据现有1层～4层横墙及纵墙的抗力与荷载效应之比，结合已有工程经验，本教学楼拟整体采用单面混凝土板墙加固、局部采用双面混凝土板墙加固。

对于建筑四周外围护墙体，采用单面板墙加固，考虑到加固一侧如为建筑内侧，则混凝土板墙在楼板及屋面板处，必须进行穿板作业，一方面对原有楼板及屋面板有损伤，另一方面施工速度慢，故建筑外围护墙体的加固单面板墙设置于建筑外侧，保证外立面钢筋绑扎和混凝土喷射连续进行。对于建筑内横墙及纵墙，充分考虑施工方便、对原有构件及使用功能影响小等因素，确定加固位置，同时应尽量将加固侧设置于同一功能单位，减小设备搬迁及后续工艺的施工工作量。

楼梯间的墙体由于没有楼盖作为侧向支撑，且对于顶层楼梯间，其墙高为一层半高，楼梯间比较空旷且缺少支撑，地震作用时受力复杂，很容易首先遭到破坏甚至倒塌，故对于楼梯间应进行特殊处理。

本教学楼设有两部楼梯，加固方案对两部楼梯均采用双面板墙进行加固处理，保证地震力作用时，楼梯间不至于首先发生破坏而导致疏散受阻;根据原有设计图纸，楼梯间原有梯梁直接设置于承重墙体上，本次加固考虑到楼梯的特殊性，在梯梁对应位置下部的承重墙体内，增设钢筋加强带，并上下贯通，对梯梁下现有局部墙体起到较好的约束与加强作用，保证地震力作用时，梯梁下部承重墙体不至于较其他承重墙体首先发生破坏。

该建筑在顶部设有现浇混凝土女儿墙，该女儿墙结构完整，连接可靠，根据鉴定报告，暂不对该女儿墙进行加固处理。同时根据鉴定报告1层～4层走廊外侧窗台下为预制混凝土栏板，栏板均出现贯通型裂缝，主要为温度应力和砌体材料收缩而产生的变形缝。该栏板由于为预制混凝土栏板，现场拆除个别后发现其与周围构件连接不紧密且栏板不密实，该栏板沿建筑长轴线分布，地震力作用时，很容易发生大面积倒塌，同时造成其上部窗户及玻璃破碎，存在安全隐患，故本次加固对预制混凝土栏板全部拆除，更换现浇混凝土栏板，同时加强了栏板与周围构件的可靠连接。

对于现有墙体局部的裂缝，在未进行加固的部位，建议采用钢筋及砂浆进行加固处理。

相关规范要求混凝土强度等级不低于C20，本次加固考虑到采用喷射混凝土进行加固，为保证混凝土强度等级，故将混凝土强度等级提高为C25。

由于本加固方案是在原有墙体一侧或两侧增设混凝土板墙，故新增设混凝土板墙对原结构相当于增加部分荷载值，结构加固方案确定后，应对原地基、基础进行验算，确定原有地基、基础是否满足要求。

5 加固验算

本次加固按GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)规定的方法进行抗震加固验算。本加固工程混凝土强度等级采用C25，厚度为60 mm，采用单排钢筋网片，竖向筋为φ10@200，横向筋为φ8@200，并梅花形布置拉结筋。采用中国建筑科学研究院PKPM程序，对加固后的建筑进行抗震验算，根据验算结果该楼1层～4层墙体现有水平抗力均大于水平地震作用，抗力与荷载效应之比为:1 层1.94，2 层 2.17，3 层2.84，4 层4.19，各层水平抗力均满足要求，该方案通过加固验算，满足现行规范要求，方案可行。

根据计算新增的混凝土板墙自重约为原建筑自重的15%左右，通过对原地基、基础进行验算，原有地基、基础满足设计要求，本次暂不考虑对其进行加固。

6 加固方案确定

本次加固采用混凝土板墙进行加固处理，该施工工艺成熟，应用范围较广泛，施工过程操作简便，施工速度较快，工期有保证，不影响学校正常使用，对原有结构构件损伤较小，加固后结构整体性较好，新增荷载值较小，对原有地基基础影响较小，方案比较经济合理，在可控范围内。

在施工过程中，应采取有效措施避免或减少对原有结构构件的损伤，发现原有结构或相关工程隐蔽部位有严重缺陷时，应会同有关单位及时作出处理，对可能导致的倾斜、开裂、局部倒塌等现象，应提前采取安全措施，并在施工过程及施工完成后一段时间内，不间断进行沉降观测。

7 结语

1)对于砌体结构，采用混凝土板墙进行加固处理，可有效地提高砌体结构的水平抗力，满足抗震设计要求。

2)对于重点部位如楼梯间、水箱间、电梯间、疏散出入口等重点部位，应特别给予重视，采取特殊的措施进行加固处理。

3)根据鉴定报告，对于易倒塌的构件，如女儿墙、烟囱、门脸、挑檐、雨棚、预制构件等，应根据实际情况进行加固处理或拆除。

4)主体结构加固方案确定后，应同时验算原有地基基础是否满足要求，在可能的条件下宜尽量减少地基基础的加固工作量。

5)加固方案的确定在考虑结构整体安全性满足要求的同时，应考虑施工工艺的可操作性、加固工程总体造价、加固工期的长短、加固对原使用功能的影响、建筑美观方面等因素。

［1］ 孔庆银.砌体结构墙体加固方法评述［J］.建筑与发展，2009(11):66-68.

［2］ 王瑞平.浅谈旧房加层改造工程的墙体加固［J］.科技情报开发与经济，2006，16(14):285-286.

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