某中學(xué)磚混結(jié)構(gòu)房屋改造加固設(shè)計

秦 娟 喻曉來 鄭 俊 柏 薈

（南京騰騰建筑工程有限公司，江蘇 南京 210004）

1949 年中華人民共和國成立以后，砌體結(jié)構(gòu)在我國得到迅速發(fā)展，混凝土空心砌塊、硅酸鹽砌塊、多孔磚以及配筋砌體的采用使得砌體結(jié)構(gòu)的使用范圍變得更加廣泛[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，從20世紀(jì)80年代初至今，我國主要大中城市建造的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋建筑面積約為70 億～80 億m2[2]。成為我國目前既有建筑的主要結(jié)構(gòu)形式之一，但砌體結(jié)構(gòu)房屋相較于混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震性能和空間功能性都較差。現(xiàn)存很多砌體結(jié)構(gòu)已不能滿足人民日益增加的生活、辦公等需求，亟須對其進(jìn)行加固改造，以達(dá)到既提高房屋抗震性能水平又極大的滿足功能和使用要求，因此有必要對此類建筑進(jìn)行加固改造研究。通過研究磚混結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計方法，有助于增強(qiáng)房屋整體性能，降低地震對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，滿足人民群眾的使用要求[3]。

1 工程概況

該項目位于南京市，為地上三層磚混內(nèi)框架結(jié)構(gòu)房屋，建成于1997 年，建筑平面呈現(xiàn)方形，其總長×寬尺寸為22.00m×22.20m，建筑面積約為1370.6m2，各層層高約為3.80m。結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土梁和預(yù)制混凝土板，屋蓋為三角形木屋架、木檁條、木板基層組成的坡瓦屋面。本工程設(shè)計抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組，特征周期為0.45s。結(jié)構(gòu)原始平面圖如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)原始平面圖

該建筑原使用功能為食堂，隨著該中學(xué)綜合質(zhì)量的提升，現(xiàn)階段食堂及其他基礎(chǔ)配套設(shè)施均難以滿足全體師生帶來的使用和安全要求，擬對該建筑進(jìn)行全方位的加固改造，改造內(nèi)容為局部墻體拆除和加固、樓梯拆改、新增樓板等，使得原食堂變?yōu)榇罂臻g、多餐位、安全的就餐場所。

通過詳細(xì)的安全性及抗震鑒定，該建筑存在材料強(qiáng)度低、構(gòu)造措施不足、構(gòu)件外觀質(zhì)量差等問題。經(jīng)檢測墻體砌筑用砂漿強(qiáng)度為0.5MPa～0.6MPa，強(qiáng)度低于《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB 50023-2009[4]的要求?？紤]結(jié)構(gòu)體系影響系數(shù)，采用PKPM V5.1 結(jié)構(gòu)計算軟件SARWAE 模塊按結(jié)構(gòu)后續(xù)使用年限為30 年A類建筑，抗震設(shè)防類別為乙類，進(jìn)行抗震驗算，驗算表明，結(jié)構(gòu)抗震承載力已不能滿足現(xiàn)有規(guī)范要求。

2 結(jié)構(gòu)加固改造

對老舊建筑加固改造之前，須詳細(xì)熟悉原結(jié)構(gòu)圖紙、原結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀等基本情況[5]。在此基礎(chǔ)上還需結(jié)合檢測鑒定報告和結(jié)構(gòu)計算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析，對相關(guān)技術(shù)難點，可以通過頭腦風(fēng)暴方式進(jìn)一步探究分析。

2.1 結(jié)構(gòu)抗震加固

結(jié)合檢測鑒定和復(fù)核驗算結(jié)果，墻體材料強(qiáng)度偏低，僅設(shè)置圈梁，未有構(gòu)造柱，抗震橫墻間距過大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體抗震水平偏低，且按現(xiàn)有規(guī)范乙類設(shè)防要求，結(jié)構(gòu)的抗震能力顯然已不符合現(xiàn)行規(guī)范要求。對于結(jié)構(gòu)采用內(nèi)框問題，由于有框架和砌體兩種受力特性的組合，本工程可通過改善內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的延續(xù)和整體性，同時從加強(qiáng)磚墻的承載力的概念出發(fā)，對磚柱采取混凝土圍套加強(qiáng)和增補(bǔ)構(gòu)造柱，并且，采用鋼筋網(wǎng)聚合物砂漿面層加固墻體。

2.1.1 墻體加固

本工程墻體均為240mm 厚，結(jié)構(gòu)所有未拆墻體均采用雙面鋼筋網(wǎng)聚合物砂漿面層加固，如圖2～圖4 所示。該技術(shù)為面層采用45mm厚聚合物砂漿，C8@200單層雙向鋼筋網(wǎng)片，加固后的墻體承載力得到提高，彌補(bǔ)因砂漿強(qiáng)度不足帶來的安全缺陷。

2.1.2 磚柱加固及新增構(gòu)造柱

因現(xiàn)行規(guī)范的荷載組合系數(shù)及荷載增大,原結(jié)構(gòu)磚柱不能滿足現(xiàn)狀,為提高原磚柱的承載力，同時，確保后續(xù)設(shè)計鋼筋混凝土雙梁托換具有足夠的支撐尺寸，對磚柱采用混凝土圍套加固，此加固方法為在磚柱四周圍套厚度不低于70mm的鋼筋混凝土層，充分利用圍套截面內(nèi)的混凝土與 縱筋增大磚柱承載力。設(shè)計時須注意箍筋應(yīng)采用封閉式，遇梁阻礙時，用等代箍筋穿梁。磚柱加固節(jié)點詳圖見圖5～圖6所示。

圖2 縱橫墻雙面加固做法

圖3 樓面處做法

圖4 樓面頂部做法

結(jié)構(gòu)僅設(shè)置圈梁未設(shè)置構(gòu)造柱，整體剛度較差，抗震能力不足，通過在局部位置新增構(gòu)造柱，包括縱橫墻交界處、墻長中部位置?？v橫墻墻角部位新增構(gòu)造柱見圖7。積托梁。因磚柱加固設(shè)計已考慮托梁方案，因此托梁可與磚柱圍套同時現(xiàn)澆，整體性加強(qiáng)，結(jié)構(gòu)剛度提高幅度更大。結(jié)構(gòu)托梁詳見圖8所示。

圖5 遇梁節(jié)點做法

圖6 混凝土圍套基礎(chǔ)做法

圖7 構(gòu)造柱做法

圖8 托梁做法

3 結(jié)語

鋼筋網(wǎng)聚合物砂漿面層加固墻體,增強(qiáng)墻體的承載力，有效改善墻體的受力性能。針對原磚柱不足的情況，采取混凝土圍套磚柱，提高承載能力，同時，確保托梁技術(shù)的實現(xiàn)。通過采取全面的加固設(shè)計措施，針對性地采取加固技術(shù)，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，結(jié)合后期使用要求，提出了適合本建筑改造加固的方案。

老舊砌體結(jié)構(gòu)房屋，都面臨抗震性能差，承載力低等問題，此類早期建筑都難以滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。針對這一類的房屋進(jìn)行改造加固，能夠確保大量古風(fēng)古色建筑的留存，增加建筑的使用壽命，更好地滿足后續(xù)使用者的功能及使用要求。