現(xiàn)有建筑的抗震加固和節(jié)能改造一體化研究：以?；⒅楸厣皾{系統(tǒng)為例

曹 亮，金蕾蕾，石璐璐，閆愛云

(浙江水利水電?？茖W校，浙江杭州 310018)

結構的抗震加固和節(jié)能改造在我國已有較大的發(fā)展.建筑的結構發(fā)展離不開建筑材料的革命更新.主要應用于墻體保溫層的巖棉或者保溫砂漿，主要應用于新型墻體的砂加氣砌塊或頁巖空心磚，主要應用于屋面保溫層與地暖保溫層的泡沫混凝土等新型材料的出現(xiàn)，使得混凝土結構的抗震加固和節(jié)能改造的同步進行變得越來越體現(xiàn)出其工程應用價值.

抗震加固和節(jié)能一體化設計時目前一般很少做反應計算和現(xiàn)場測試.很多都是憑經驗進行.這種做法能在一定程度上彌補現(xiàn)有結構的不足.但是并不精確.本文在調研時對建筑物做了結構監(jiān)測和場地測試，考慮其對建筑物的實際影響因素，為業(yè)界提供一種解決實際問題方法.

1 調研分析

通過調研浙江郊區(qū)大量的建筑物，很多建筑物在設計施工技術方面都存在不合理之處，有抗震加固的需要.目前大量現(xiàn)有建筑都是采用框架或剪力墻結構，在抗震加固后，大量的墻體同時需要外裝飾層的重新施工.

本次研究對象以杭州郊區(qū)90年代至今的混凝土結構建筑為對象.這些建筑多在2 000以后出現(xiàn)，所以這時候由于《建筑物抗震規(guī)范》(GB50011－2001)等一系列的規(guī)范出來，對于施工和設計的要求都比較嚴格，所以這個時候的建筑結構一般整體性的問題比較少，體現(xiàn)在由于倒塌引起的裂縫很少，大多數(shù)裂縫都由于房屋細部沒有處理好而造成的.以杭州郊區(qū)臨安龍崗鎮(zhèn)的某中學辦公樓和實驗樓為例，說明檢查過程.列出本次調查的主要平面圖見圖1.

本工程屬于重點設防類乙類建筑，抗震設防烈度為6度.實驗樓的抗震等級為2類.由于缺乏資料，該場地的類別還需現(xiàn)場檢驗.

該中學在1998年建造，實驗樓為混凝土現(xiàn)澆結構.目前裂縫開展已經到了隨時危害結構安全的程度，需要采用措施進行處理.

2 混凝土結構的檢測

結構的外觀檢測除包括裂縫外，還要進行結構變形的檢測，包括構件撓度，結構的傾斜，構件的側移，地基的不均勻沉降等，需要進行檢測.對構件撓度，主要采用拉鐵絲或者采用經緯儀的觀測;基礎沉降可根據(jù)建筑物四周設置的水準點為參考，用水準儀和經緯儀測量水平和垂直方向的位移;測量結構的傾斜，首先在建筑物設置上中下三點作為觀察點，然后在建筑的周圍放置水準儀，以下基準點為基準，測量其他點的位移，以上基準點為基準，用經緯儀測量垂直角角度，根據(jù)已測的位移和角度可以推測出構件或建筑物的傾斜量.

而混凝土強度的測試，目前常采用的方法有:回彈、鉆芯、超聲法、超聲－回彈法、針貫入法、后裝拔出法、前三種方法目前比較常用.但是各自有缺陷.

針貫入法和后裝拔出法很少采用.經過比較，我們采用采用回彈法來測定混凝土強度.該檢測針對實驗樓.

通過回彈、超聲檢測、隨機振動等方式，檢測混凝土強度、裂縫尺寸等結果.

由于本次測量的數(shù)據(jù)非常多，采用隨機抽取樣本的方法對于里面的40組數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，列表見表1.

表1 混凝土強度、尺寸、保護層厚度檢測結果

3 場地地震波測試

為了進行抗震計算，需要對場地進行動力檢測.我們采用剪切波速儀器測量場地人工波.目前人工波測試都是根據(jù)共振原理來測定場地的波譜頻率來判別場地特性.人工波測試由于有偶然性，所以需要對其進行修正.一般測量時能夠根據(jù)人工波譜直接測量得出其頻率值.在得到場地人工波譜的記錄后，我們按照現(xiàn)在人工波的頻譜特性找到強震記錄與該頻率最接近的記錄.經過頻譜值測試，我們測得場地的類別為三類場地.經過反應頻譜那么根據(jù)其選擇出數(shù)據(jù)中實現(xiàn)用傅里葉變化得到的強震記錄進行模擬反應計算，得到其反應的波譜效率值.[1］

圖2 大樓現(xiàn)場所測人工波譜

4 加固和節(jié)能一體化方案設計

根據(jù)實測的人工波和選擇的強震記錄用TAT軟件進行計算，結果顯示該結構的自震周期、層間位移均、底層柱軸壓比均達不到設計要求，因此證明地震反應是形成結構破壞的一個重要因素.結構監(jiān)測中該實驗樓的梁出現(xiàn)的貫穿裂縫和柱體、墻體出現(xiàn)的斜裂縫，均與地震有關.此外還有些隔墻表面原有水泥砂漿抹灰層強度過高，柔韌性不夠，而產生裂縫.

通過比較各種裂縫修補方法的特點，該實驗樓的裂縫可用環(huán)氧樹脂作為灌注材料修補，一方面這種方法施工方便，另一方面考慮到結構由于自身性質的改變造成了部分地方荷載不足，造成受力裂縫，考慮其可能在一些結構功能使用上的改變會擴展裂縫，所以就采用最保險的灌漿的方法施工.另外，由于結構本身承載力不足，需要對梁柱進行加固.加固的方法主要采用增大截面法.見圖3.對樓板由于過去采用預制樓板，對其拆除改為現(xiàn)澆樓板，并增加樓板的厚度.

對屋面清理后有別于通常的施工方法，在樓板清理后增加玻化微珠保溫砂漿保護層或者泡沫混凝土.它能很好的與現(xiàn)澆板結合在一起，并且本身除達到節(jié)能要求外，還起到了保護層以及A級防火作用，實現(xiàn)了抗震加固與保溫節(jié)能的有機一體化.有關砂漿性能是課題組通過玻化微珠保溫砂漿實驗的基礎上，找到最佳配比的保溫砂漿，然后現(xiàn)場伴制.?；⒅楸厣皾{性能穩(wěn)定，現(xiàn)場伴制方便，與耐堿性玻璃纖維網布形成避免產生裂縫的抗裂砂漿.[2－3］

而對墻體施工，需要增加采用鋼筋網水泥面層加固，見圖4.該鋼絲網設在第一遍抗裂砂漿和第二遍抗裂砂漿之間，并用固定錨栓進行錨固.增加墻體的水平抗測力性能.同時在加固的表面增加保溫砂漿層，見圖5，形成墻體玻化微珠保溫砂漿系統(tǒng).其由內到外為:基層墻體，界面砂漿一道，30 mm厚玻化微珠保溫砂漿，刷5 mm厚聚合物抗裂砂漿一遍，加鍍鋅鋼絲網(采用錨栓與基層錨固)，再刷5 mm厚聚合物抗裂砂漿.

而對于隔墻和已經加固的梁柱，可以采用剛才的墻體?；⒅樯皾{保溫系統(tǒng)，不會增加原有截面的面積.[4－5］

這是現(xiàn)有的一些工程中常采用的保溫系統(tǒng).保溫砂漿可以采用在實驗中事先配合好的保溫砂漿.該保溫層采用的是墻體外保溫設計.主要針對的是結構的外墻和承重墻體.梁柱的加固采用外包混凝土加固，采用混凝土等級提高一級的方法.在其表面也加上玻化微珠保溫砂漿.它是我們通過正交化實驗對比分析而得到的實驗結果.?；⒅楸厣皾{的性能在導熱系數(shù)、抗折強度、干密度、和易性方面都要好于聚苯顆粒保溫砂漿.[6－8］

圖5 墻體?；⒅楸厣皾{系統(tǒng)

5 結語

綜上所述，在具體工程中如何選擇合理的措施進行加固和采用什么材料進行保溫非常重要.在確定具體方案上必須考慮場地，結構位移，柱軸壓比等因素對結構的影響.最關鍵的是選擇合理的地震波進行反應計算.另外需要結合規(guī)范要求對結構進行分析.同構保溫砂漿綜合實驗對比分析，我們采用改進的?；⒅樯皾{進行結構節(jié)能保溫材料.在抗震節(jié)能一體化施工中，如何對節(jié)能加固一體化設計業(yè)非常重要.本次研究在實驗和測試的基礎上對建筑抗震節(jié)能一體化進行了簡單歸納和總結，對今后抗震加固的設計和施工具有一定的指導意義.

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