某砌体结构加固改造工程的设计与实践

江文林 戚志伟

(1.苏州市建设工程质量检测中心有限公司，江苏 苏州 215000； 2.苏州市建筑工程设计院有限公司，江苏 苏州 215000)

1 原有建筑基本情况及加固设计难点

原苏州市第二十三中学校舍4号建筑(原教学实验楼四号楼)，建于20世纪80年代,该建筑物主体结构为地上3层，原主体结构采用砌体结构承重，目前处于空置状态。委托方提供相关设计资料，进行鉴定，包含安全性鉴定和抗震鉴定。标准层结构布置图见图1。

结构鉴定分析：

1)该建筑物主体为地上3层，主体结构采用砌体和钢筋混凝土结构混合承重结构体系；钢筋混凝土结构为单跨框架+悬挑结构。

2)部分混凝土构件存在表面不平整、孔洞等缺陷；构件碳化比较严重，深度普遍大于35 mm，超过混凝土构件的钢筋保护层厚度，部分构件钢筋已出现锈蚀现象。

3)该建筑物建筑、结构设计资料基本齐全，构件截面尺寸及配筋，结构计算时根据实测数据进行归并，并结合设计图纸进行取值。

4)结构材料强度，所抽查1层、2层、3层构件样品，混凝土抗压强度均按实测最小值取值；墙体砌筑砂浆强度普遍较低，按实测最小值取值；砌筑粘土砖抗压强度按MU7.5取值。

5)所抽查样品，2层楼板板厚按实测取值，楼面装饰层厚度25 mm～45 mm；3层楼板板厚约70 mm,楼面装饰层厚度20 mm～45 mm。

本工程加固设计难点：本单体承重体系较为复杂，采用框架和承重墙共同承重，横墙间距不满足规范要求，在地震力作用下承重砖墙将承受大部分地震水平力，承重砖墙一旦破坏，框架部分将无法单独承受竖向荷载，结构体系将倒塌[1]。局部框架部分为单跨框架，抗震不利，不满足现行抗规对框架体系的要求。屋面原有的预制混凝土杆加受拉钢筋三角形屋架无法承受水平地震作用、抗震性能差。须将屋盖体系进行置换。主体结构混凝土构件碳化现象普遍，须真实判断此现象对结构承载力和安全性的影响。

2 加固设计方案及施工图中的关键

2.1 结构方案中的重点

1)结构体系改变及整体性加固。原有建筑中单跨框架部分不满足《建筑抗震鉴定标准》6.2.1-2的要求，且抗震横墙间距不满足规范要求，故对原砖砌承重墙采取两边进行混凝土夹板墙加固，在纵横墙交接及楼梯间四角部位新增框架柱，使抗震薄弱部位得到加强，在弱轴方向增加钢筋混凝土抗震墙，使结构体系成为双向都有抗震墙的框架抗震墙结构[2]。

2)构件抗震承载力加固。a.地基基础。依据新增混凝土夹板墙荷载，按新老两个模型推算内力变化比值来进行基础承载力的复核和基础的加固。b.墙体加固。对四周外墙面及部分内墙进行钢筋网喷射混凝土夹板墙及钢丝网砂浆加固。c.构件加固(板)。对于楼板破损处采取耐久性高强度灌浆料修补，现浇板承载力不足处采取粘贴碳纤维加固的方式。d.梁柱加固。对柱承载力不足处采用增大截面加固；梁加固的方式采取粘钢的方式加固。e.钢屋架。对于原有的钢筋—预制混凝土杆组合屋架进行拆除置换，增设下弦水平支撑，保证下弦平面外稳定[3]。

2.2 结构施工图中的关键点

1)原砌体承重墙增加夹板墙加固后，在模型中刚度和内力重新分配，墙下承受的竖向力比原来大，由于缺乏地勘报告，现场又不具有补勘条件。结构按新老两个模型推算内力变化比值来进行基础承载力的复核和基础的加固，选用基础加固方法时尽量考虑到现场施工方便，示意图见图2。

2)①轴山墙转角处由于没有端柱，且X向刚度较为薄弱，所以在此转角处增加翼墙，使此片山墙抗震性能更好，使整个结构体系刚度更加均衡。

3)屋顶处把原来的预制混凝土杆加下弦受力钢筋三角形屋架换成角钢拼接的钢三角形屋架，使屋架的平面内刚度更大，抵抗水平地震性能得到了很大加强。并增加了屋面水平支撑和竖向支撑，增加了下弦水平系杆，使整个屋面两个方向的刚度都得到了加强，使房屋的整体性和抗震性能得到了提高。

3 施工实施中的要点及难点

3.1 加固施工中的要点

1)混凝土板墙加固工程施工要点：a.原墙面抹灰层全部铲除，铲除过程尽量减少对结构构件的破坏。b.根据设计图纸和相关规范，在墙面定位位置，孔洞15 cm左右，并用水冲洗至干净为止。c.孔洞冲洗完成后，用满足图纸要求的砂浆材料将钢筋网片预埋，使用榔头等工具保证砂浆的密实性。d.按照图纸制作钢筋网片，并用拉结钢筋固定，保证其牢固，不产生位移造成位置错误。e.最后喷射图纸上要求混凝土材料，均匀喷射，喷射过程中注意刮平拉毛，保证光滑度以及相对的垂直度、水平度，并留存相应试块，供后期检测使用。f.直至混凝土材料强度达到图纸及相关规范要求，方可进行下一道工序。

2)植筋工程施工要点：a.钻孔和清孔：使用电锤在标定的位置钻孔，遇到钢筋时，可调整钻孔位置，合理避开钢筋，孔深必须达到设计图纸要求。钻孔完成后，将孔周围灰尘清理干净，然后用毛刷进行清孔，再用洁净无油的压缩空气清除孔内粉尘，如此反复处理不少于3次。清孔处理完毕后，应马上植筋或采取防止杂物进入的措施。b.植入钢筋：按照植筋胶的使用要求向孔内注入植筋胶(最先打出未混合均匀的几滴必须废弃不用)，注胶必须饱满，胶层内无气泡；不能偷工减料，减少用胶量。植筋过程中采取旋转插入的方式，尽量减少气泡的产生，植入过程中保证顺直，植入完成后最好应有少量结构胶溢出。c.固化养护：植筋完成后注意防护，采取使其固定的措施，保证其粘结强度，满足设计及相关规范规定的时间以保证达到足够的强度[4]。

3.2 加固施工中的难点

钢结构安装工程：

1)安装前准备工作：按构件明细表核对进场的构件数量，复核构件外形几何尺寸；核对构件编号；针对构件变形进行校准，清洁表面，修补破损的油漆。

2)钢结构工程吊装：从一边沿同一方向向另一边安装，复核预埋件标高及轴线位置，吊装第一榀钢屋架并拉缆风绳，吊装钢屋架示意图见图3。

3)安装要点：为防止钢屋架在安装过程中的变形，安装前需要加固。单机吊装加固下弦；吊装绑扎处必须位于桁架节点，以防屋架产生弯曲变形；第一榀屋架起吊就位后，应在屋架两侧用缆风绳固定。第二榀屋架就位后，屋架的每个坡面用一个间隙调整器进行屋架垂直度校正；然后，两端支座中螺栓固定或焊接，安装垂直支撑→水平支撑→检查无误→成为样板跨，以此类推依次安装。

4 结语

1)本文介绍了20世纪80年代砌体结构房屋通过增加夹板墙，改变结构体系，不满足规范要求处新增梁柱构件，满足现行规范要求，达到安全耐久的要求；

2)三种加固方法施工方案对重点难点进行分析总结，优先选用新技术、新工艺，施工过程中尽量减少对原结构承重构件的损坏，达到施工方便、加固的实施合理可靠达到设计目的、对原有结构的扰动降至最低的要求；

3)通过精心和创新性的设计和施工，很好的满足适用性的要求，以建筑的功能改造的目的为前提条件灵活布置结构形式，合理采用加固方法。

截至目前，该工程加固施工已完成，加固效果良好，已经投入正常使用。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范(2016版)[S].

[2] 王继国，谭天乐，夏风敏.某框架结构养老建筑改善体系加固设计[A].土木工程检测鉴定与加固改造——第十三届全国建筑物鉴定与加固改造学术会议论文集[C]，2016.

[3] GB 50367—2013，混凝土结构加固设计规范[S].

[4] GB 50550—2010，建筑结构加固工程施工质量验收规范[S].