抗震加固设计一般由具有设计资格的设计研究院进行设计,设计时应根据房屋的具体情况,选择恰当的加固方法,使其受力明确、施工方便、经济实用。
1.墙体的加固施工技术
1.1面层的加固
面层加固用于墙体无裂缝并以剪切为主的实心墙,多孔及240mm厚的空心斗砖墙。对有轻微破坏的砖墙,应先将裂缝填塞补严后再做面层。面层加固不适合于砌筑砂浆强度等级小于M0.4的墙体和因墙面严重酥碱或油污而不易清除并不能保证抹面砂浆粘结质量的墙体。
面层可以做成水泥砂浆面层和钢筋网水泥砂浆面层两种。水泥砂浆面层加固时,厚度宜为20~30mm,水泥砂浆强度等级宜为M7.5~M10,水泥砂浆必须分层抹至设计厚度,每层厚度不大于15mm;钢筋网水泥砂浆面层加固时,厚度宜为25~40mm,钢筋外保护层厚度不小于10mm,网格宜为方格布筋,间距不宜小于150mm,水泥砂浆强度宜为M7.5~M10。钢筋网用??J4~6的穿墙S筋(双面加固时)或用??J4U行筋(单面加固时)与墙体固定。
做面层前,应将抹灰清除干净,剔刮砖缝,将油漆或瓷砖等光面表层铲除。但切忌将砖表面打毛,以免打酥和松动墙体。做面层前要用水润湿墙面,面层做好后应洒水养护,以防干裂与原墙面脱开。
压力灌浆加固法
压力灌浆加固法适用于以剪切为主,墙体厚度不小于240mm的,砌筑砂浆强度等级不大于M2.5的实心砖墙。根据砖墙的实际抗震能力和要求,还可和水泥砂浆面层或钢筋网水泥砂浆面层联合加固墙体。
灌浆一般采用水泥与水溶液重量比1:0.7的浆液材料,水泥标号一般不宜低于425号,水溶液时由水和悬浮剂制成,悬浮剂为聚乙烯醇等。灌浆孔宜每隔1m左右布设一个,厚度不大于360mm的墙体宜两面布孔,孔深一般宜用为30~40mm,孔径稍大于灌浆嘴的外径,孔内应冲洗干净,并用1:2的水泥灌浆嘴固定在灌浆孔中。
灌浆加固前,应首先用水泥砂浆抹严墙面漏浆的孔洞与缝隙。清水砖墙勾缝不牢时,应将松动部位清理,然后进行勾缝封闭,水泥浆墙面空鼓处,应铲除并以抹面封闭。依照自下而上的顺序进行灌浆,灌浆前,应先在每个灌浆孔内灌入适当的水,灌浆应进行到不进浆或附近灌浆方可停止(灌浆压力控制在200kPa左右)。
1.3增设抗震墙
当多层砖墙因横墙间距过大或刚性多层砖房墙体抗震强度不足时,可以增设抗震墙使其满足要求。新增设抗震墙可以是砖砌体,也可以是钢筋混凝土墙或配筋砖砌体的。
为了使新增设的抗震墙起到良好的抗震作用,施工新增设的墙体时,要使墙体上下与楼板或梁**紧,保证能够传递剪力,两端要与原有的墙体或柱子尽可能地拉结。在刚性地面上砌砖墙时,如承载力不足应重做基础或加固基础。
2.增强房屋整体性加固施工技术
三、多层砖房外加圈梁及钢拉杆
采用外加圈梁加固多层砖房以提高其整体性,效果显着。一般应**采用现浇钢筋混凝土圈梁,外加固圈梁可采用斜拉杆代替,钢拉杆设置的间距应适当加密,且应贯通房屋的全部宽度,并须设在横墙处,同时应锚固在纵墙上。
横墙承重的房屋,除**层必须每开间设钢拉杆外,7度区得墙体砌筑砂浆强度等级小于M10的四层迹四层以上的房屋,8度区墙体砌筑砂浆等级小于M2.5的三层及三层以上的房屋及9度区房屋,其楼层宜每开间设钢拉杆。其他情况下,房屋楼层钢拉杆宜每层隔开交错设置,或隔层每开间设置。
纵墙承重和纵、横墙承重的房屋作为内圈梁的钢拉杆宜在横墙两侧各设一根,无横墙处可不设。一般宜每层隔间设置钢拉杆。多层砖房的每道内纵墙均应用钢拉杆与外山墙拉结。钢拉杆与墙体或圈梁的联结,可以在外墙上或圈梁内通过钢垫板用螺帽拧紧。
2.2楼盖、屋盖加刚性面层
在多开间设置的横墙房屋,当楼、屋盖采用装配式钢筋混凝土梁板,而其整体性特别差时,可在楼、屋盖上做30~40mm厚的钢筋网细石混凝土面层,使其成为整体装配式楼、屋盖。对单开间和双开间设置的横墙房屋,为减小结构自重增加对结构抗震不利的影响,一般做20mm的面层即可。
2.3墙设钢筋混凝土构造柱
当房屋的总高度**过规定的限值较多和楼梯间在房屋的尽端时,除按要求增加圈梁外,还需要在外墙的阳角处、每隔4~8m内外墙交接处的外侧以及房屋尽端楼梯间两侧横墙的外侧,增设钢筋混凝土构造柱与圈梁及墙连结在一起,以增强房屋的整体性。钢筋混凝土构造柱的下部要做基础,新基础与原外墙基础用压浆锚杆进行拉结。
在屋盖及每层楼盖处,有钢筋混凝土构造柱的横墙应设钢拉杆,且外墙应设圈梁。如原房屋已有圈梁或现浇钢筋混凝土楼盖时,则该处可不再增设钢拉杆或圈梁,但外加钢筋混凝土构造柱与原圈梁或现浇钢筋混凝土楼盖应可靠拉结。外加钢筋混凝土构造柱宜在每层1/3及2/3高出根据砖墙的类别选用钢筋或压浆锚杆与横墙拉结。
四、砖柱及屋盖的加固
3.1砖柱的加固
多层的砖柱需要抗震加固时,可采用钢筋网水泥浆套层、钢筋混凝土套层及四角钢等方法来提高其强度和延性。钢筋网水泥砂浆套层和钢筋混凝土套层,一般都采用直径为??J8~10的竖向钢筋,间距为30mm,强度等级为M5~M10的砂浆,钢筋混凝土套层厚度为60~100mm,强度等级为C15的细石混凝土。
3.2木层盖的加固
当房屋的山墙比较单薄时,用墙缆把山墙互相拉结。加固时,先在屋架两侧增设木竖杆,木竖杆的两端用螺栓分别于屋架的上、下弦联结。然后把墙缆的一段用螺栓、方木拉杆与新加的木竖杆联结,另一端穿过山墙的水平灰缝,在山墙的外侧加钢销插紧。
当木屋架间无支撑时,可每层增设剪力撑。对于砖墙和木屋架软硬间隔布置的屋盖,可用扒钉加强檩木和屋架的联结。无下弦人字屋架的房屋,应在楼层盖处外加钢筋混凝土圈梁、内设钢拉杆。在屋架下弦位置加拉结钢筋或木板的加固措施。
建筑物使用功能的复合化、施工企业监控的不慎致建筑火灾频繁发生。施工过程中由于操作不当引起火灾,导致结构及构件混凝土出现爆裂、掉皮、钢筋变形、受力性能改变,甚者影响结构安全。从受损情况、检测结果、方案设定、方案实施及安全措施介绍了某工程混凝土结构在受到900℃高温破坏后的补强加固技术,实施后经检测效果达到设计要求,不影响使用功能。
某大型地下室工程,建筑面积约13800m2,框剪结构。工人用氧气切割地下一层挡土墙内侧上的拉杆时,切割引起的火星及灼热钢筋头,从混凝土板预留洞口落到地下二层用于覆盖混凝土的棉被上,引起火灾持续约1小时左右,消防车到现场进行紧急救援。
2.工程受损情况
由于混凝土各组成材料的热膨胀性能不同,在温度较高的情况下,水泥石脱水收缩,而骨料受热膨胀,使混凝土产生很大的内应力,破坏水泥与骨料之间的粘结。而钢材的耐火性能差,当温度达500℃时,强度仅为设计强度的50%左右,当温度达700℃及以上时,强度仅为设计强度的5~10%。随钢筋和混凝土温度升高,混凝土抗拉强度及混凝土和钢筋之间的粘结力显着降低。鉴于现场火灾的持续时间、分布范围、可燃物特性、通风条件、灭火过程等对火灾区域进行温度推断,本次火场较高温度约为930℃。
当用水扑灭时,结构表面急剧冷却在其表面形成很大的收缩应力,混凝土表面首先出现裂缝,进而使结构变得酥松,强度减低,产生许多由外向内的裂纹,导致混凝土爆裂、表面酥松及钢筋外露。
检测情况
3.1结构材料性能检测
⑴钢筋力学性能检测:由于火灾造成基础梁侧及负一层**板的板底混凝土大面积剥落,钢筋外露,经取样检验,受灾后所取钢筋的屈服强度、抗拉强度及断后伸长率虽满足规范要求,但屈服强度均有所下降,较大的达到3.4%,抗拉强度平均下降了12.2%,实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比不满足GB1499.2-2007要求。
⑵混凝土强度检测:根椐工程建筑结构类型及现场实际情况,依据相关国家标准、采用回弹-钻芯取样综合法对该工程柱、梁、板进行随机抽样检测,发现部分混凝土强度等级不满足设计要求,主要原因是回弹法与钻芯取样未在同一个侧面,且地下室温度偏低、混凝土日平均温度累计远小于600℃.d:
4.加固方案及注意事项
4.1对受火构件采取增大截面处理的方法进行加固,局部混凝土剥落的构件进行凿除处理后待混凝土表面完全干燥,用环氧树脂水泥砂浆进行抹压平整。
4.2进行表面处理的部位,在施工前必须清理干净且基层必须干燥,严格控制原材料质量,按照混凝土配合比进行施工,确保混凝土强度。
4.3对植筋经拉拔试验合格后方可进行下一道工序,并提供拉拔检测合格报告。组织专人进行监督施工,严格工序交接,符合验收程序。
5.方案实施
将火灾区域的受火构件分为梁板柱三种需要加固的情况。
5.1梁板加固
其操作工艺为:凿除→清洗→钻孔→清孔→注胶→植筋固化→钢筋绑扎→模板支设→混凝土浇筑→拆模→强度检测验证。具体操作方法为:
⑴凿除:用手锤、钉子凿除板松散、过火损坏的混凝土至新鲜、坚实的混凝土基面,不得用力过猛,避免造成构件二次损伤。
⑵清洗:用高压水清洗混凝土表面。
⑶钻孔、注胶、植筋等:在受火楼板面钻孔,孔径Φ100mm、梅花形布置、间距1000mm,钻孔时应不损坏楼板钢筋;沿框梁受火面按间距不大于100mm进行冲击钻植筋孔,深度以梁箍筋直径的15倍,用吹风喷嘴清孔至无尘后注胶固化,经拉拉拔检验合格为宜,植筋设直角弯头。
⑷钢筋绑扎:绑扎原梁箍筋同规格、直径钢筋,间距不大于100mm。若梁底筋受损严重还要在梁底植相同规格、直径钢筋,梁截面宽度增加100mm,高度增加100mm。
⑸模板支设:在梁、板经凿除后板下层钢筋网外缘下50mm处支设梁、板模板,模板应清理干净并充分浇水湿润并认真添堵缝隙,减少漏浆。
⑹混凝土浇筑:采用比原设计梁板混凝土高一个强度等级的同性能细石混凝土或自密实混凝土浇筑,严格控制坍落度及扩散度,采用微型振动棒进行振捣,同时安排专人随混凝土流淌进展部位不断敲击模板,确保混凝土不发生漏振或孔洞,并留取同条件试块,以随时掌握混凝土强度增长情况。
⑺拆模:待混凝土强度达**后,进行模板拆除,后现场清理。
⑻强度检测验证:采用回弹仪进行现场检测,确保强度满足设计要求。