砌體結(jié)構(gòu)加固

9砌體結(jié)構(gòu)加固本章提要(1)介紹了砌體結(jié)構(gòu)裂縫的三種類型以及對裂縫的處理方法。(2)對墻砌體的加固介紹了常用的扶壁柱加固法和鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法。(3)對磚柱的加固介紹了外包角鋼加固法。(4)闡述了磚砌體裂縫的修復(fù)方法。(5)介紹了典型的砌體結(jié)構(gòu)加固的實例。9.1概述9.1.1砌體結(jié)構(gòu)裂縫的類型砌體結(jié)構(gòu)一般抗壓性能較好，抗拉、抗剪能力較差。根據(jù)引起砌體開裂的原因，砌體結(jié)構(gòu)的裂縫可以分為以下三類：（1）溫度裂縫當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)在溫度發(fā)生較大的變化時，由于熱脹冷縮的原因，在砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于砌體的抗拉強度時，砌體會開裂，出現(xiàn)溫度裂縫。（2）地基不均勻沉降引起的沉降裂縫地基的不均勻沉降，將引起砌體受拉、受剪，從而在砌體中產(chǎn)生裂縫。（3）受力裂縫當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)上的荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，大于砌體結(jié)構(gòu)的承載能力時，砌體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫則屬于受力裂縫。常見的受力裂縫有：受壓裂縫，其特征為裂縫順壓力方向，順磚沿同一豎直位置斷裂，當(dāng)這種豎向裂縫長度連續(xù)超過4皮磚時，該部位的磚接近破壞，當(dāng)多條豎向裂縫在墻上出現(xiàn)，其間距≤240mm時，此墻體即將倒塌。受彎或大偏心受壓裂縫，當(dāng)軸向力的偏心距較大，在砌體中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力時，在遠離壓力的一側(cè)將出現(xiàn)垂直于壓力方向的水平裂縫，這種裂縫也容易引起砌體的破壞。穩(wěn)定性裂縫，當(dāng)高厚比超過規(guī)定限值較多時，砌體會在偶然因素影響下產(chǎn)生縱向彎曲，在彎曲區(qū)段的中點，往往出現(xiàn)水平裂縫。局部受壓裂縫，當(dāng)砌體上的大梁支承面較小時，梁端處的砌體受到很大的局部壓應(yīng)力，在梁端下部的局部受壓范圍內(nèi)，會出現(xiàn)多條豎向裂縫。以上裂縫的出現(xiàn)，表明砌體的承載能力不足，均應(yīng)立即加固，以避免事故發(fā)生。9.1.2砌體結(jié)構(gòu)裂縫的處理方法根據(jù)裂縫的部位、方向、特征、寬度大小、分布情況等分析裂縫的類型。如果是溫度裂縫或沉降裂縫，則應(yīng)針對原因來根治.溫度裂縫則應(yīng)在砌體中增設(shè)溫度變形縫，或者在屋面增設(shè)保溫隔熱層等。沉降裂縫則應(yīng)檢測裂縫是否已經(jīng)穩(wěn)定，如已穩(wěn)定，可在裂縫中灌抹水泥漿，并在裂縫兩端鋪貼鋼絲網(wǎng)，再抹水泥砂漿面層。如裂縫仍在發(fā)展，則應(yīng)將工作重點放在地基加固上。受力裂縫，則應(yīng)采取提高砌體的承載力的加固方法。常用的承載力加固法對墻有：扶壁柱加固法、組合砌體加固法；對柱有：外包角鋼加固法、組合砌體加固法。9.2墻砌體的扶壁柱加固法扶壁柱法是最常用的墻砌體加固方法，這種方法既能提高墻體的承載力，又可減小墻體的高厚比，從而提高墻體的穩(wěn)定性。根據(jù)使用材料的不同，扶壁柱法分磚（石）扶壁柱法和混凝土扶壁柱法兩種。9.2.1磚（石）扶壁柱法的工藝及構(gòu)造圖(a)表示單面增設(shè)的磚扶壁柱，圖(b)表示雙面增設(shè)的磚扶壁柱，圖(c)表示單面增設(shè)的塊石擋土墻的石扶壁柱。增設(shè)的扶壁柱與原磚墻的連接，可采用插筋法以保證扶壁柱與磚墻的共同工作。扶壁柱加固的工藝為：（1）將新舊砌體接觸面間的粉刷層剝?nèi)ィ_洗干凈。（2）在磚墻的灰縫中打入直徑4mm或6mm的連接插筋；如果打入插筋有困難，可先用電鉆鉆孔，然后將插筋打入。插筋的水平間距應(yīng)不大于120mm，豎向間距以4皮磚為宜。（3）在開口邊綁扎直徑3mm的封口筋。（4）用M5～M10的混合砂漿，MU10以上的磚砌筑扶壁柱。扶壁柱的寬度不應(yīng)小于240mm，厚度不應(yīng)小于125mm。當(dāng)砌至樓板底或梁底時，應(yīng)采用硬木楔或鋼楔頂撐，以保證補強砌體有效地發(fā)揮作用。9.2.3混凝土扶壁柱的工藝及構(gòu)造圖9.2混凝土扶壁柱法加固磚墻混凝土扶壁柱與原墻的連接是十分重要的。圖9.2(a)為原帶有壁柱的墻，新舊柱間可采用圖中所示的連接方法，與磚扶壁柱基本相同。圖9.2（b)為雙面增設(shè)混凝土扶壁柱，箍筋的彎折面應(yīng)隔層交錯放置，即圖中所示箍筋的上下一個箍筋應(yīng)將彎折面換到右邊?；炷练霰谥肅20～C25混凝土，截面寬度不宜小于250mm,厚度不宜小于100mm。施工時當(dāng)柱頂是樓板時，要注意設(shè)置混凝土澆注口，通常可采用以下方案：將扶壁柱的頂部截面加大，在加大截面處的樓板開洞口，從洞口澆注混凝土。如果考慮建筑空間的需要，不希望柱的截面在頂部加大，可待混凝土初凝后，將多余的混凝土修平。如果結(jié)構(gòu)上的安全不允許在樓板開澆注洞口，則可將柱頂處的混凝土改為噴射法施工。

在墻體外側(cè)增設(shè)扶壁柱，通過加大墻的折算厚度以提高墻體承載力和穩(wěn)定性的加固方法（1）加固構(gòu)件：墻（2）加固效果：增加墻體折算厚度降低墻體高厚比提高承載力（3）加固形式：磚砌扶壁柱混凝土扶壁柱扶壁柱加固墻的驗算磚砌扶壁柱混凝土扶壁柱磚砌扶壁柱加固構(gòu)件軸心受壓承載力計算公式

考慮新加扶壁柱對構(gòu)件高厚比的有利影響考慮應(yīng)力滯后效應(yīng)影響，新加磚砌體強度折減0.9混凝土扶壁柱加固構(gòu)件受壓承載力計算公式

φcon組合磚砌體穩(wěn)定系數(shù)考慮應(yīng)力滯后效應(yīng)影響，新加混凝土強度折減系數(shù)

α完好＝0.95，α損傷＝0.90

受壓鋼筋強度利用系數(shù)η混凝土＝1.0，η砂漿＝0.9偏心受壓承載力計算公式XN～M9.3鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固墻砌體鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固磚墻是指把需加固的磚墻表面除去粉刷層后，兩面附設(shè)4～8mm的鋼筋網(wǎng)片，然后抹水泥砂漿面層的加固方法（圖9.4）。此法通常對墻體雙面進行加固，所以經(jīng)加固后的墻體俗稱夾板墻。夾板墻可以較大幅度地提高磚墻的承載力、抗側(cè)移剛度及墻體的延性。目前鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層法常被用于下列情況的加固：(1)因火災(zāi)而使整片墻的承載力或剛度不足；(2)因房屋加層或超載而引起磚墻承載力不足；(3)因施工質(zhì)量差而使磚墻承載力普遍達不到設(shè)計要求等?？讖酱笥?5mm的空心磚墻、砌筑砂漿標號小于M0.4的墻體；或墻體嚴重酥堿，或油污不易消除，不能保證抹面砂漿粘結(jié)質(zhì)量的墻體，不宜采取鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層進行加固。9.3.1鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固的

墻體承載能力計算（1）正截面受壓承載力計算鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層與磚墻形成組合磚砌體，其正截面受壓承載力計算方法同《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003—2001）中的組合磚砌體承載力計算方法（詳見8.2.3條、8.2.4條），不再贅述。（2）斜截面承載力計算鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固的墻體，其抗剪承載力與面層和鋼筋網(wǎng)有關(guān)，可按下式進行計算：V≤(fv′+0.7σ0)A/1.9式中V——剪力設(shè)計值；σ0——墻在1/2層高處恒荷載標準值產(chǎn)生的平均壓應(yīng)力；A——原墻體截面積；fv′——加固后組合墻折算成原墻體的抗剪強度，簡稱折算抗剪強度。(由9.8或9.9公式計算)9.3.2鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固磚墻的構(gòu)造施工時應(yīng)將原墻面的粉刷層鏟去，磚縫剔深10mm，用鋼絲刷將墻面刷凈，并灑水濕潤,以保證水泥砂漿能與原砌體有可靠的粘結(jié)，水泥砂漿面層的厚度為30～40mm，分2～3次壓抹，砂漿強度等級不小于M10。原則上，墻面應(yīng)雙面用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固，為保證墻兩面的加固層共同工作，鋼筋網(wǎng)在水平方向和豎向每隔600～900mm用直徑6號鋼筋拉結(jié)。鋼筋網(wǎng)遇到樓板時，應(yīng)在樓板上每隔500～600mm鑿一洞，放入直徑12的鋼筋（見圖9.5）?？v向鋼筋應(yīng)伸入室內(nèi)、外地面以下400mm，用C15混凝土澆筑（見圖9.6）。鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑為4或6，鋼筋的間距以300mm×300mm為宜。9.4磚柱的外包角鋼加固法磚柱的加固宜優(yōu)選外包角鋼加固法，這種方法磚柱的截面尺寸增加不多，不影響建筑物的空間使用，能顯著地提高磚柱的承載力，大幅度地增加磚柱的抗側(cè)力。據(jù)中國建筑研究學(xué)院的試驗結(jié)果，抗側(cè)力甚至可提高10倍以上，柱的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)化為延性破壞。9.4.1外包角鋼加固磚柱的工藝用水泥砂漿將角鋼粘貼于受荷磚柱的四周，并用卡具卡緊，隨即用綴板與角鋼焊接連成整體，去掉卡具,粉刷水泥砂漿以保護角鋼（圖9.7所示）。角鋼應(yīng)錨入基礎(chǔ)，為此預(yù)先應(yīng)將柱子四周的地面挖至基礎(chǔ)頂面。在頂部也應(yīng)有可靠的錨固措施，以保證其有效地參加工作。其方法可采用頂部或底部打入鋼楔。角鋼不宜小于┗20×50×5。1、概況

砌體采取外包型鋼，以提高墻、柱承載力的加固方法（1）加固構(gòu)件：柱、墻（2）加固效果：提高承載力（3）加固形式：干式濕式2、干式外包鋼加固設(shè)計新舊砌體無法確保協(xié)同受力－按照軸壓剛度比分配新增豎向荷載－偏壓問題3、濕式外包鋼加固設(shè)計軸心受壓承載力計算公式偏心受壓承載力計算公式9.5增大截面法1、概況

采取增大砌體截面，以提高墻、柱承載力和滿足正常使用的一種加固方法。（1）加固構(gòu)件：柱、墻（2）加固效果：提高承載力、穩(wěn)定性和抗裂能力；（3）加固形式：單側(cè)、雙側(cè)、四面；（4）常用情況：房屋改建墻體表面風(fēng)化后等（5）優(yōu)點：經(jīng)濟，耐久，抗火缺點：濕作業(yè)量大，施工周期長；影響外觀2、軸心受壓構(gòu)件的受力分析新砌體原砌體50～70％f3、受壓構(gòu)件的加固《磚混結(jié)構(gòu)房屋加層技術(shù)規(guī)范》計算公式新加砌體協(xié)同作用強度利用系數(shù)α：

不利因素：應(yīng)變滯后有利因素：側(cè)向約束效應(yīng)磚基礎(chǔ)α＝0.8磚墻α＝0.6組合磚砌體α軸壓＝0.7；α偏壓＝0.84、構(gòu)造要求確保新舊砌體連接可靠、協(xié)同受力9.6、粘貼纖維加固法

在墻體表面粘貼纖維以提高墻體整體性和抗裂能力以及抗剪承載力的方法（1）加固對象：墻（2）加固效果：提高整體性提高抗裂性能提高抗剪承載力提高平面外抗彎能力（3）加固材料：玻璃纖維GFRP

芳綸纖維AFRP

碳纖維CFRP玻璃纖維GFRP加固磚砌體試驗玻璃纖維GFRP加固磚砌體抗剪性能試驗芳綸纖維AFRP加固磚砌墻體的抗剪性能試驗碳纖維CFRP加固磚砌墻體的抗剪性能試驗纖維增強復(fù)合材料加固砌體抗震性能的比較(1)采用纖維布加固磚砌體可使其抗剪能力包括開裂荷載、極限強度、極限位移和抗震性能有明顯提高。(2)有效的錨固方式對于砌體加固至關(guān)重要，未采取任何錨固措施的加固砌體，在未達到極限位移時，纖維布就已經(jīng)剝離，起不到加固效果。(3)分散條形粘貼纖維布的效果好于集中單條粘貼，纖維布的利用率最高。(4)滿貼玻璃纖維布加固砌體時，采用45o雙向玻璃纖維布滿貼的加固效果好，原因是45o雙向玻璃纖維布其纖維絲束的受力更加直接;另外普通雙向玻璃纖維布在剪壓情況下容易因受壓失穩(wěn)而產(chǎn)生剝離。比較結(jié)論9.7、抗震構(gòu)造加固法（1）加固原因：維修、改造、增層（2）加固效果：加強結(jié)構(gòu)整體性提高結(jié)構(gòu)抗震能力（3）加固方法：外加構(gòu)造柱外加圈梁增設(shè)鋼拉桿增設(shè)抗震墻9.8、其他加固法

1.表面修補法

2.灌漿修補法

3.拆砌托換法

4.基礎(chǔ)隔震加固法

5.設(shè)置消能支撐法1.表面修補法（1）表面涂抹水泥砂漿

（2）表面涂環(huán)氧膠泥（3）表面粘貼鋼絲網(wǎng)或玻璃纖維布

——適用于寬度小天0.2mm的溫度干縮縫隙或網(wǎng)狀縫表面缺陷問題的處理2.灌漿修補法適用于寬度大于0.3mm的靜止受力裂縫

結(jié)合表面修補方法，采用灌漿料將墻體裂縫灌實以恢復(fù)構(gòu)件整體性和使用功能3.拆砌托換法4.基礎(chǔ)隔震(減震)加固隔震(減震)加固是運用反共振動理論，把一定的質(zhì)量和大阻尼的隔震支座設(shè)計成動力吸震器對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用，從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下阻尼增大，耗能能力大大提高，地震反應(yīng)減少，而使結(jié)構(gòu)的設(shè)防烈度可以降低的加固方法。5.底部框架砌體結(jié)構(gòu)設(shè)置消能支撐在底部框架砌體結(jié)構(gòu)底層等部位設(shè)置粘彈性阻尼器以耗散能量實現(xiàn)減小建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。9.9磚砌體裂縫的修復(fù)對磚砌體的受力裂縫，應(yīng)及時作出承載力或穩(wěn)定性加固的措施（見9.2節(jié)～9.4節(jié)）。但對于溫度裂縫和已經(jīng)穩(wěn)定的沉降裂縫，只需進行裂縫修復(fù)。在修復(fù)磚墻裂縫前，應(yīng)觀察裂縫是否穩(wěn)定。觀察的常用方法是在裂縫上涂一層石膏，經(jīng)一段時間后，若石膏不開裂，說明裂縫已經(jīng)穩(wěn)定。對于除受力裂縫以外已經(jīng)穩(wěn)定的裂縫可以按以下方法修補。9.5.1填縫修補填縫修補的方法有水泥砂漿填縫和配筋水泥砂漿填縫兩種。水泥砂漿填縫的修補工序為：先將裂縫清理干凈，用勾縫刀、抹子、刮刀等工具將1∶3的水泥砂漿或比砌筑砂漿強度高一級的水泥砂漿或摻有107膠的聚合水泥砂漿填入磚縫內(nèi)。配筋水泥砂漿填縫的修補方法，是先按上述工序用水泥砂漿填縫再將鋼絲網(wǎng)嵌在裂縫兩側(cè)，然后在鋼絲網(wǎng)上再抹水泥砂漿面層。9.5.2灌漿修復(fù)灌漿修復(fù)是一種用壓力設(shè)備把水泥漿液壓入墻體的裂縫內(nèi)，使裂縫粘合起來的修補方法。由于水泥漿液的強度遠大于砌筑磚墻的砂漿強度，所以用灌漿修補的砌體承載力可以恢復(fù)，甚至有所提高。水泥灌漿修補方法具有價格低、結(jié)合體的強度高和工藝簡單等優(yōu)點，在工程實際中得到較廣泛的應(yīng)用。9.5.2.1漿液的制作純水泥漿液由水泥放入清水中攪拌而成，水灰比宜取為0.7～1.0。純水泥漿液容易沉淀，易造成施工機具堵塞，故常在純水泥漿液中摻入適量的懸浮劑，以阻止水泥沉淀。懸浮劑一般采用聚乙烯醇或水玻璃或107膠。當(dāng)采用聚乙烯醇作懸浮劑時，應(yīng)先將聚乙烯醇溶解于水中形成水溶液，聚乙烯醇與水的配比（按質(zhì)量計）為：聚乙烯醇∶水＝2∶98。配制時，先將聚乙烯醇放入98℃的熱水中，然后在水浴上加熱到100℃，直至聚乙烯醇在水中溶解。最后按水泥∶水溶液（質(zhì)量比）＝1∶0.7的比例在聚乙烯醇水溶液中邊摻入水泥邊攪拌溶液，就可以配制成混合漿液。當(dāng)采用水玻璃作懸浮劑時，只要將2%（按水質(zhì)量計）的水玻璃溶液倒入剛攪拌好的純水泥漿中攪拌均勻即可。9.5.2.2灌漿設(shè)備灌漿設(shè)備有：空氣壓縮機、壓漿罐、輸漿管道及灌漿嘴。壓漿罐可以自制，罐頂應(yīng)有帶閥門的進漿口、進氣口和壓力表等裝置，罐底應(yīng)有帶閥門的出漿口。空氣壓縮機的容量應(yīng)大于0.15m3。灌漿嘴可由金屬或塑料制作。灌漿裝置示于圖9.9。它的工作原理是利用空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，迫使壓漿罐內(nèi)的漿液流入墻體的縫隙內(nèi)。9.5.3灌漿工藝灌漿法修補裂縫可按下述工藝進行：（1）清理裂縫，使其成為一條通縫。（2）確定灌漿位置，布嘴間距宜為500mm,在裂縫交叉點和裂縫端部應(yīng)設(shè)灌漿嘴。厚度大于360mm的墻體,兩面都應(yīng)設(shè)灌漿嘴。在墻體的設(shè)灌漿嘴處,應(yīng)鉆出孔徑稍大于灌漿嘴外徑的孔,孔深30～40mm,孔內(nèi)應(yīng)沖洗干凈,并先用純水泥漿涂刷，然后用1∶2水泥砂漿固定灌漿嘴。（3）用1∶2的水泥砂漿嵌縫，以形成一個可以灌漿的空間。嵌縫時應(yīng)注意將混水磚墻裂縫附近的原粉刷剔除，用新砂漿嵌縫。（4）待封閉層砂漿達到一定強度后，先向每個灌漿嘴中灌入適量的水，然后進行灌漿。灌漿順序自下而上，當(dāng)附近灌漿嘴溢出或進漿嘴不進漿時方可停止灌漿。灌漿壓力控制在0.2MPa左右，但不宜超過0.25MPa。發(fā)現(xiàn)墻體局部冒漿時，應(yīng)停灌約15min或用水泥臨時堵塞，然后再進行灌漿。當(dāng)向靠近基礎(chǔ)或樓板（多孔板）處灌入大量漿液仍未飽灌時，應(yīng)增大漿液濃度或停灌1～2h后再灌。（5）拆除或切斷灌漿嘴，抹平孔眼，沖洗設(shè)備。9.6工程實例實例：湘潭市易俗河銀杏大廈，六層磚混結(jié)構(gòu),建筑面積5000多平方米，在主體工程施工到第六層時，底層和二層相繼在承重橫墻出現(xiàn)豎向裂縫。底層的承重橫墻80%以上的墻體開裂，豎向裂縫的間距約800～1200mm，裂縫的長度約600～1000mm，不僅沿灰縫,還將塊體壓裂而貫通，裂縫的寬度約1～2mm；二層的承重橫墻60%以上的墻體開裂，豎向裂縫的間距1000～1500mm，亦沿灰縫和塊體貫通，裂縫寬度0.5～1mm，底層并不時傳來塊體開裂的聲音，底層房屋即將倒塌。幸虧施工隊緊急搶救，用100多根杉條貼橫墻將樓面空心板撐住，支撐以后裂縫得到控制，在采取搶救措施后，裂縫沒有發(fā)展。建設(shè)單位立即報告市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，并相繼報市建設(shè)委員會、省建設(shè)委員會。經(jīng)調(diào)查查明，該建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重危險現(xiàn)象的直接原因是施工中嚴重偷工減料引起，該砌體結(jié)構(gòu)原設(shè)計底層為M5混合砂漿砌MU7.5小型混凝土空心砌塊。經(jīng)抽樣檢測該層的砂漿強度等級為M1，砌塊的強度等級為MU5.0，大大低于