面层加固法在砌体结构抗震加固中的应用

彭媛媛，聂会元，冉伟

（重庆大学 基建规划处，重庆 400045）

面层加固法在砌体结构抗震加固中的应用

彭媛媛，聂会元，冉伟

（重庆大学 基建规划处，重庆 400045）

建成年代较久远的砌体结构在高烈度地震中极易发生破坏，是我国建筑结构加固的重点对象之一。该文总结了砌体结构常用的加固方法及其优缺点，并以某砌体结构的加固工程为例，对面层加固法在砌体结构抗震加固中的应用进行了详细介绍，可为砌体结构抗震加固领域的相关工作提供参考。

砌体结构；抗震加固；面层加固法

0 引言

大量震害调查表明，砌体结构是在地震中最易发生破坏和倒塌的建筑结构。我国砌体结构在中小城市、乡镇和农村地区大量存在，尤其在农村地区，砌体结构量大面广[1-3]。砌体结构以墙体为承重构件，其刚度较大、自振周期较小、地震作用较大，而砌体结构的材料抗剪和抗拉强度低，延性较差，因此砌体结构在地震中往往震害严重。相关文献中的数据表明：海城地震和唐山地震中，地震烈度达到6度时砌体结构发生局部破坏，达到8度时有40%的砌体结构发生破坏并倒塌，达到9度时有80%的砌体结构发生破坏和倒塌[4-7]。因此，我国砌体结构的抗震加固是建筑结构抗震加固领域的重点之一。本文以某建筑的加固工程为例，对砌体结构的抗震加固技术和管理进行详细阐述。

1 工程概况

某建筑于上世纪60年代中期修建，现为地上五层砖混结构房屋（局部三层），总建筑面积约11620m2。该建筑基础采用素混凝土条形基础，地基土为强风化或中风化岩层；房屋主体结构为砖混结构，纵、横墙承重，主要承重墙厚度为370mm和240mm，采用红砖（烧结普通砖）和混合砂浆砌筑，其中局部墙体有青砖混合；楼板主要为预制空心板；屋面为上人平屋面，未设置圈梁和构造柱。该建筑的总体情况如图1和图2中所示。

图1 工程实景照片

图2 结构平面图(mm)

2 结构加固方法选择

砌体结构的加固需要满足以下原则：（1）提高结构的整体性；（2）砌体结构加固后的抗震能力应满足《抗震设计规范》的设计要求；（3）加固后的砌体结构中应避免出现质量分布不均匀和出现局部刚度突变的问题；（4）加固施工应不影响既有砌体结构的强度。

在实际工程实践中，砌体结构的加固主要分为间接加固和直接加固两类方法。间接加固法是通过在原有结构体系中增设构件，改变结构传力途径，降低原结构构件承担的荷载，该方法的施工简单和方便，但新增加的构件会对既有结构的使用功能产生一定的影响，在实际工程中的应用相对较少。直接加固法是采用一些加固措施，直接对既有砌体结构的墙体、楼板等构件及其连接进行加固，从而提高其刚度、承载力、耗能能力等抗震性能，在实际工程中应用广泛，目前常用的直接加固法有以下几种[8-10]。

（1）面层加固法：该方法施工简单易行，适用范围广，加固后构件力学性能提高明显，加固经济性好，其工程设计和施工经验均较为成熟；但该方法的现场湿作业时间较长，混凝土或砂浆的养护期也较长，会在一定程度上对既有建筑的使用产生影响，且加固后的建筑使用净空间有一定的减小。

（2）外包钢加固法：该方法是在构件周边设置型钢，通过界面构造措施使型钢与既有结构中的构件共同参与受力，从而提高既有构件的刚度、承载力、耗能能力等抗震性能。该方法的施工简单易行，现场施工的工作量小，基本不存在湿作业，加固后的构件受力性能提高明显，对不允许增加既有结构构件的截面大小，但又要求大幅提高既有结构构件受力性能的砌体结构非常适用。但该方法需要对新增型钢构件采用与钢结构构件相当的防火措施和防腐措施，导致其加固费用相对较高。

（3）体外预应力撑杆加固法：在被加固构件的表面增设具有预应力的撑杆，使体外预应力撑杆和既有结构的构件共同参与受力，从而提高既有构件的刚度、承载力、耗能能力等抗震性能，并减少既有结构的构件裂缝宽度和变形。该方法对既有建筑的空间占用较少，施工速度较快，优势明显。但该方法的施工难度较大，施工专业性较强，体外预应力撑杆与既有结构构件的连接节点构造较为复杂。

（4）粘贴纤维增强复合材加固法：该方法是将纤维增强复合材料通过界面剂粘贴到既有结构中需要加固的构件表面，从而提高既有构件的刚度、承载力、耗能能力等抗震性能。该方法具有高强高效、耐腐蚀、施工方便、湿作业量少、不增加结构尺寸等优点，但纤维增强复合材料的价格高，且需要对其进行防火保护。

（5）注浆加固法：该方法是通过施加压力，将粘接性能较好的注浆材料压入既有结构中待加固构件的裂缝等内部缺陷中，从而提高既有结构构件的密实性和整体性能。该方法主要用于砌体结构的裂缝等内部缺陷的修复加固，对承载力和刚度的提高幅度不大，一般适用于对加固要求不高的砌体结构中。

该工程原结构体系抗震验算结果表明，其抗震承载力满足要求，仅抗震构造措施不满足要求。通过对各楼栋进行中震验算和性能化设计，结果表明需要针对原结构体系中抗震性能薄弱的区域，如楼梯间及房屋四周等位置进行加固。综合考虑各类砌体结构加固方法的优缺点，结合工程的实际情况，采用钢筋混凝土面层和钢筋网砂浆面层对该砌体结构进行加固，增加原结构体系的整体性与抗震能力。

3 工程加固技术

3.1 墙面裂缝处理

该工程的墙面裂缝处理主要采用填缝密封修补法和配筋填缝密封修补法。当墙面裂缝较浅时采用填缝密封修补法，其工序为先将裂缝清理干净，再将水泥砂浆或掺有107胶的聚合水泥砂浆填入砖缝内；当裂缝较宽时采用配筋填缝密封修补法，其工序为在与裂缝相交的灰缝中嵌入细钢筋，然后再用水泥砂浆填缝。

3.2 墙体面层加固设计

对于长度较短的墙肢，由于其加固要求较高，因此采用钢筋混凝土面层进行双面加固，加固层厚度为60mm，设置单排钢筋网片，竖向配筋为12@200，水平配筋为8@200。其余墙体采用钢筋网砂浆面层进行加固，包括单面加固和双面加固两种情况，如图3所示。加固层厚度40～45mm，设置单排钢筋网片，竖向配筋为8@200，水平配筋为6@300。图4给出了墙体节点典型加固构造。

图3 钢筋网砂浆面层加固墙体(立面图)

图4 墙体节点典型加固构造(俯视图)

对于双面钢筋混凝土面层，两侧的钢筋网片应采用S形拉结筋锚固，拉结筋采用8@600，所有的拉结筋应呈梅花形布置，如图5所示。在楼板处设置搭接钢筋连接相邻上下两层的钢筋混凝土面层中的竖向钢筋，如图6所示。钢筋混凝土面层在底部区域设置基础，埋置深度满足竖向钢筋的锚固要求。

图5 拉结筋布置方式

图6 楼板处墙体加固构造(立面图)

对于单面钢筋网砂浆面层，钢筋网片采用8@600的L形锚筋锚固，所有拉结筋及锚筋均呈梅花形布置。为保证钢筋网片应与原墙体的牢固连接，在钢筋网片的周围采用设置锚筋、拉结筋与楼板进行可靠连接，以减少对原墙体的破坏。砂浆面层中的水平钢筋在门窗洞口处采用L形锚筋锚入墙体，锚固深度为120mm。

3.3 墙面钢筋网绑扎

首先将面层中竖向钢筋与少量预先穿入孔洞的钢筋进行绑扎连接，竖向钢筋布置完成后进行水平钢筋的绑扎，最后形成钢筋网片。然后在墙体中开设孔洞并穿入L形锚固钢筋或S形拉结筋。对于单面钢筋网砂浆面层中的L形锚固钢筋，应重点控制其锚入墙体的长度和伸出墙体的长度，保证其能与钢筋网片有效连接，且伸出墙体的长度不超出墙体加固层厚度。L形锚固钢筋与钢筋网片连接固定后，采用微膨胀细石混凝土灌入孔洞内将L形锚固钢筋固定。对于双面钢筋混凝土面层中的S形拉结筋，首先将一端具有弯钩而另一端为平直的拉筋制作好并穿过墙体中的孔洞，然后用弯钩拉住钢筋网片的十字交叉点并绑扎好，在墙体的另一侧将穿出墙体孔洞的拉筋平直端采用人工打弯的方式形成弯钩，并钩住该侧墙体的钢筋网片，最后采用微膨胀细石混凝土灌入孔洞内将S形拉结筋固定。

3.4 砂浆、混凝土面层处理

砂浆面层和混凝土面层施工前，墙面应按要求进行打耙，打耙厚度满足设计墙板要求，灰耙间距不大于2500mm。对于砂浆面层，采用砂浆喷射机进行墙面喷浆，喷浆顺序第一遍从下向上，第二遍从上向下喷射，一次喷射厚度不大于30mm。对于混凝土面层，混凝土原料应采用级配良好、和易性良好的细石混凝土，分多次喷射逐步达到设计厚度。在面层达到厚度要求时，采用人工括杠进行初次收平，再进行收平压光，如遇到面层中颗粒过粗表面无法收光时，采用抗裂砂浆单独收平。

4 结语

相对于新建砌体结构工程，砌体结构的抗震加固工程更为复杂，需要在实践中不断探索和总结。本文首先总结归纳了砌体结构不同加固方法的优缺点，并对某工程中采用的面层加固法关键技术进行了详细介绍，包括墙体面层加固设计、墙面裂缝处理、墙面钢筋网绑扎及砂浆混凝土面层处理等方面，可为采用面层加固法的砌体结构相关加固工程的设计和施工做参考。

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[10]胡坤生，杨雪强，丁方明.砌体加固改造设计与施工方案[J].山西建筑，2005（21）：73-74.

Application of Surface Reinforcement Method in Seismic Reinforcement of Masonry Structure

The masonry structure constructed years ago is easily damaged in high earthquake intensity,so it has been an important building structure calling for reinforcement.This paper summarizes the commonly used reinforcement methods and their advantages and disadvantages for masonry structure reinforcement.Then based on an actual reinforcement engineering of a masonry structure,this paper introduces in detail the application of surface reinforcement method for the seismic reinforcement of the masonry structure,which offers a reference for the relevant seismic reinforcement work of the masonry structures in actual engineering.

masonry structure;seismic reinforcement;surface reinforcement method

TU362

A

1671-9107（2017）12-0045-04

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.12.45

2017-08-30

彭媛媛（1986-），女，湖南保靖人，研究生，工程师，主要从事建筑工程设计及管理工作。

责任编辑：孙苏，李红