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浅谈既有建筑的估价与改造加固(第二十八)
一般砖混房屋抗震加固方法
王锁君
奥福科技有限公司
(原北京蓝图工程设计有限公司)
1. 多层砖混建筑抗震加固
由于经济发展,传统的砖混结构大部分被钢筋混凝土结构所取代,未来钢筋混凝土结构也可能被钢结构所取代。在20世纪90年代之前,这种建筑类型被广泛应用于住宅楼、宿舍、办公楼、教学楼、酒店等建筑。因此,这种结构类型识别和加固的库存量巨大,但对于2010年以后成长起来的设计师来说,可能对这种结构形式并不熟悉。
除影剧院等大空间砖混结构、底部框架、内框架砖混房屋外,大部分砖混房屋因建筑功能要求墙体布置密集(框架结构优于砖混的原因之一),可轻易满足抗震横墙的需求,例如学生宿舍、小跨度办公楼、标准跨度酒店等,如下图所示:
由于传统的小开间要求,住宅建筑的墙体布置较为密集,但墙体布置往往不太规则,因此抗震性能比宿舍建筑差。如下图所示:
对于小开间结构,首先要考虑的加固方法有钢筋网砂浆面层加固、钢筋混凝土板墙加固、聚合物水泥砂浆面层加固。三种加固方法加固原理相同,均可大大提高砖砌体的抗剪强度、刚度和延性。混凝土板墙加固效果明显比砂浆面层好很多,聚合物砂浆面层居中。砂浆面层厚度一般为20~40mm,强度等级M10,钢筋网规格∅6@。板墙混凝土厚度一般为60~100mm,钢筋一级或二级(不宜过高),∅10、12@150~200。其他构造及细部要求请参考“添加标准”,相关图集节点非常详细,实际工程中可直接选用。
上图为内、外加固同时进行,内加固的缺点是墙体厚度增大使室内使用面积减少,施工期间必须全部或部分停止生产生活,重新装修后才能使用。因此,为避免减少使用面积和施工干扰,外墙加固也可采用增设圈梁、构造柱的方式。
外加固需加装拉杆来代替内圈梁的作用,或者在楼板、内墙附近直接加装新的圈梁(施工难度较大),对室内影响不大甚至没有影响,但效果显然不如内外加固,各有得失,只能在实际工程中综合权衡。
北京对住宅改造做了不少工作,不只是抗震加固,还结合住宅建筑改造做了综合考虑。比如外墙加装双排钢筋混凝土柱,增加新阳台(拆除原有悬挑阳台),与原有砖混结构相连。对原有结构进行加固,增加建筑面积,加装电梯。立面规整得像公共建筑。
学校、办公楼等均为大开间结构,如下图:
对于此种类型的房屋,首先应确定横墙间距是否满足横墙间距要求。
表中水平墙间距在8度时限制为15米,一般该类型建筑的大跨度不会超过此值。
当大开间均匀排列时,仍可通过增加面层的方式加固,支撑梁的砖墙柱应改为混凝土组合柱。当横墙间距不一致,或楼梯间的偏移导致重心和刚度不一致,可能产生扭转时,可增设抗震墙,大空间承重墙可通过增设混凝土柱和支撑的方式加固。
上面我们讲了加固方案的原则,下面我们来讲一下加固的具体要求。
(1)砖混结构空心楼盖将墙体分为承重墙和自承重墙。如果楼板现浇时水平墙间距较近,则纵向墙可能承受的荷载很小,相当于自承重墙。在对面层墙体进行加固时,应对承重墙进行加固。不宜对自承重墙进行加固,使其刚度大于承重墙,造成地震剪力分布不合理。
(2)楼梯间由于楼面有洞、踏步倾斜等原因,是抗震方面的薄弱环节。一般应对楼梯周围的墙体进行加固,但应注意楼梯错位产生的不良扭转效应,应在对称位置增设抗震横墙或其他措施。
(3)对于层数未超过《评定标准》规定但高度超过要求的建筑,应采取措施增加承载力,对结构进行整体加固。对于层数和高度均超过要求的结构,应改变结构受力体系(增设剪力墙或采用明显提高结构侧向承载力的结构体系),或拆除顶层降低高度,或降低建筑抗震类别。
(4)对于有一定保存价值,不宜或无法进行大幅度加固的老建筑,如北京四合院老房子,可采用预应力拉杆(外面带全长钢筋),相当于给房子加了一圈夹子,提高房子的整体性。《简家表》中没有收录这种加固方法,作者只是从概念上提高了房子的整体抗震能力,并不能计算。
(5)窗间墙宽度过小或窗间墙抗剪能力不足时,可增设钢筋混凝土窗框或面层或混凝土板墙进行加固。
(6)当楼板支撑长度不符合鉴定要求时,可采用钢支撑加固(面层钢筋除外)。当楼板完整性不符合要求时,可采用后浇组合层,但应注意对原有楼板组合构件的核实。
(7)当圈梁设置不能满足要求时,可在外墙增设圈梁,在内墙需设置圈梁的位置用钢拉杆代替。
(8) 支撑梁的墙段应增设混凝土柱或混凝土组合柱。
(9) 砖砌体支撑悬臂构件可通过增设钢筋混凝土组合柱方便地进行加固。
(10)当墙体接头处连接不符合要求时,应设置面筋代替构造柱和拉杆。
(11)当屋面的楼梯间、电梯间或水箱间不符合要求时,应采用面层或外柱、顶环梁加固。
(12)当墙体空心或墙体厚度不满足抗震要求时,应采用表面配筋。
(13)原有墙体损坏严重,可拆除重建或换用混凝土墙,或用专用建筑砂浆填缝加固墙体。
(14)预制空心板可通过增加面层来增加整体性。当竖向承载力不足时,可采用碳素或钢筋对板底进行加固。加固时应注意空心板单面加固与现浇板双向加固的区别。
2.单层砖柱厂房、单层空置房屋加固
单层砖柱厂房现在几乎不再使用,但在1990年代以前很常见,基本如下图所示:
屋面大多采用钢桁架、钢筋混凝土薄腹梁、预制大型钢筋混凝土屋面板,简易仓库多采用钢桁架、石棉瓦、瓦楞铁等轻质屋面。
加固方案及具体加固措施:
(1)当地震烈度为6.7度或屋面较轻时,砖砌体墙柱抗震承载力不足要求的30%时,可采用外加型钢加固。
(2)重型屋面、乙级建筑或强度为8级、9级的建筑,应增设混凝土壁柱或混凝土组合柱进行加固。
(3)独立砖柱厂房应增设纵向钢支撑,与支撑相连的砖柱必须加设混凝土外柱加固。若屋面较旧,加固困难,可拆除新屋面,但应采用轻型屋面,不得采用重型钢筋混凝土屋面。对于砖柱厂房,轻型屋面在地震、风荷载作用下,可能不利于砖柱倾覆,因此砖柱一般应加设钢外柱加固。
屋面加固和钢筋混凝土单层厂房柱子没什么区别,下期再讲。
20世纪80年代中期以前,许多建筑均建设大型砖混结构,如影剧院、剧院、会议厅、食堂等,该类结构往往在与大厅、舞台相连的门厅为多层小开间结构,抗震性能差,是既有建筑加固中的一个难点。
(1)开敞大空间与门厅房间连接处,可能造成结构刚度分布不均匀,引起扭转。应增设钢筋混凝土墙体及支撑,抵抗结构的扭转。
(2)当开间与门厅之间的墙体连接不符合要求时,可采用增设圈梁或加强面层等措施加强连接。
(3)空旷场地的梁(特别是戏台入口处的梁)、屋架及其他支撑砖柱必须采用组合混凝土柱法或钢包法加固,组合砌体加固法优于钢包法。
(4)大空间山墙(如舞台后墙)平面外稳定性不满足要求时,应增设壁柱或面筋,或增设水平支撑构件(平台)。
(5)局部构件、女儿墙、大空间隔墙等不能满足抗震与稳定要求时,可采用增设构造壁柱、圈梁、面层、混凝土板墙等加固方法。
(6)大空间屋面系统采用大屋面板加屋架(薄腹梁)时,应加强屋面系统的连接。单层钢筋混凝土厂房柱屋面将在下一期详细介绍。
三
砖混结构加固的主要方法有增设混凝土构造柱、圈梁、面层钢筋、混凝土板墙、钢拉杆等,这些在结构图集里都有,本文摘录了其中一部分,使文章更加图文并茂。
1:面层与混凝土板墙体加固方法类似,除面层厚度、配筋要求、施工工艺等有差异外,具体请参照规范要求。
(2)外墙增设构造柱、圈梁及内拉杆的方法:
(3)墙体加固面层、构造柱等基础无需另行修建,可固定在原基础上或适当扩大,并留有一定的埋置深度。
(4)
(5)门洞加固:
(6)空心板支撑不足时的钢支撑加固:
2022 年 7 月 27 日
参考:
1:建筑结构裂缝及楼面加固疑难问题处理及实例 李国胜
2:《建筑抗震评估标准》(GB 50023-2009)及《建筑结构抗震加固技术规范》问答-2009,石铁华
3:建筑抗震评估标准 - 2009
4:既有建筑估价与加固通用规范-2021
5:《抗震加固系列图集》,中国建筑标准设计院。
勘察设计硕士、代码编辑
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