某砖混结构教学楼的抗震加固

2010-08-20梁进修

山西建筑 2010年7期

梁进修王磊

1 工程概况

某学校教学楼为3层砖混结构,建成于20世纪70年代末,层高3.6 m,条形砖基础,砖墙和砖壁柱承重,有圈梁无构造柱,楼面为混凝土预制板,外挑走廊。受“5·12”汶川大地震影响,该教学楼部分墙体出现裂缝,学校委托有关机构对该教学楼进行了结构安全检测鉴定,鉴定结果为该教学楼抗震性不满足要求。为确保广大师生的人身安全,需对该教学楼进行全面抗震加固。

2 确定加固方案

根据该教学楼的特点,经研究制定了以下主要加固措施:采用钢筋网砂浆面层加固墙体,混凝土围套加固砖壁柱,在教学楼四角和楼梯间四角增设构造柱,用碳纤维对楼梯间休息平台进行加固,通过以上措施可以显著提高该教学楼的整体抗震能力。

2.1 钢筋网砂浆面层加固砖墙

砖混结构中墙体承担大部分的竖向和水平荷载,是整个结构体系中重要的受力构件。但是砖砌体的脆性大,抗剪、抗拉和抗弯强度都比较低,在地震作用下常出现水平、竖向、斜向及交叉斜裂缝,严重时可导致墙体倒塌。由于加固墙体各部分能够良好的共同工作,因此可以发挥钢筋网良好的塑性性能,从而显著的提高墙体的延性。所以,对砖混结构中的墙体进行加固时常选用钢筋网砂浆面层加固法。受“5·12”大地震影响,该教学楼部分墙体开裂。为提高墙体的整体抗震性能,决定对外墙、楼梯间墙体及开裂墙体双面挂钢筋网砂浆面层加固(见图1,图2)。为保证墙体的加固效果应注意以下几点:1)对受损墙体进行加固前,应采用压力灌浆的方法对墙体裂缝进行处理。2)为避免穿板钢筋过密,造成楼板过大损伤,可采用配筋集中穿过楼板的方式,穿板钢筋采用Φ 12@600,上下搭接各400 mm,且楼板钻孔时不得伤及原有钢筋。3)钢筋网砂浆面层应深入地下,埋深不小于500 mm,地下部分厚度扩大为150 mm～200 mm。4)抹砂浆面层前应将墙体清理干净并充分润湿,以增加砂浆面层和墙体间的粘结力。5)为增加楼梯间两侧墙体的可靠性,钢筋网加密为φ 4@100。

2.2 混凝土围套加固砖壁柱

该教学楼开间较大,支撑预制楼板的主梁搁置在砖壁柱上,砖壁柱承担了较大的竖向荷载。围套加固后的砖壁柱横向变形受到围套的约束,强度比加固前提高约1倍～1.5倍。围套不仅能间接的提高壁柱的性能,而且还可以同壁柱一同直接承受荷载,从而大大提高砖壁柱的抗震性能。围套厚度一般应不小于100 mm,由于围套截面较小,为便于混凝土的振捣,可采用细石混凝土,且混凝土等级应不小于C20。围套竖向钢筋应通长设置,下端伸至基础顶面,中间穿过各楼层。为增强围套和壁柱的整体性,围套开口箍筋取φ 6@200,闭合箍筋取φ 10@600。当围套穿越主梁时,为增强围套和主梁的连接,需在主梁上钻孔,并设置2φ 12的加强闭合箍筋。为保证加固的砖墙能够与围套柱可靠连接,加固砖墙的钢筋网遇到壁柱时应连续挂不间断(见图3,图4)。

2.3 新增构造柱

构造柱是砖混结构中非常重要的抗震构造措施。构造柱和圈梁构成的闭合混凝土边框,能够有效的阻止墙体裂缝的进一步发展,并限制墙体的错位,从而不会导致墙体承载力的大幅下降,能有效防止墙体的倒塌。该教学楼有圈梁无构造柱,为增加结构的整体性,需在教学楼四角和楼梯间四角增加构造柱。新增构造柱应由底层起沿全高设置且应与圈梁和墙体进行有效连接。新增构造柱应做基础,基础埋深应与外墙基础相同。为保证加固的砖墙能够与新增构造柱可靠连接,加固砖墙的钢筋网遇到新增构造柱时应连续挂不间断(见图5～图7)。