9砌体结构加固

9砌体结构加固本章提要(1)介绍了砌体结构裂缝的三种类型以及对裂缝的处理方法。(2)对墙砌体的加固介绍了常用的扶壁柱加固法和钢筋网水泥砂浆面层加固法。(3)对砖柱的加固介绍了外包角钢加固法。(4)阐述了砖砌体裂缝的修复方法。(5)介绍了典型的砌体结构加固的实例。9.1概述9.1.1砌体结构裂缝的类型砌体结构一般抗压性能较好，抗拉、抗剪能力较差。根据引起砌体开裂的原因，砌体结构的裂缝可以分为以下三类：（1）温度裂缝当砌体结构在温度发生较大的变化时，由于热胀冷缩的原因，在砌体结构内会产生拉应力，当拉应力大于砌体的抗拉强度时，砌体会开裂，出现温度裂缝。（2）地基不均匀沉降引起的沉降裂缝地基的不均匀沉降，将引起砌体受拉、受剪，从而在砌体中产生裂缝。（3）受力裂缝当砌体结构上的荷载产生的内力，大于砌体结构的承载能力时，砌体结构中产生的裂缝则属于受力裂缝。常见的受力裂缝有：受压裂缝，其特征为裂缝顺压力方向，顺砖沿同一竖直位置断裂，当这种竖向裂缝长度连续超过4皮砖时，该部位的砖接近破坏，当多条竖向裂缝在墙上出现，其间距≤240mm时，此墙体即将倒塌。受弯或大偏心受压裂缝，当轴向力的偏心距较大，在砌体中产生较大的拉应力时，在远离压力的一侧将出现垂直于压力方向的水平裂缝，这种裂缝也容易引起砌体的破坏。稳定性裂缝，当高厚比超过规定限值较多时，砌体会在偶然因素影响下产生纵向弯曲，在弯曲区段的中点，往往出现水平裂缝。局部受压裂缝，当砌体上的大梁支承面较小时，梁端处的砌体受到很大的局部压应力，在梁端下部的局部受压范围内，会出现多条竖向裂缝。以上裂缝的出现，表明砌体的承载能力不足，均应立即加固，以避免事故发生。9.1.2砌体结构裂缝的处理方法根据裂缝的部位、方向、特征、宽度大小、分布情况等分析裂缝的类型。如果是温度裂缝或沉降裂缝，则应针对原因来根治.温度裂缝则应在砌体中增设温度变形缝，或者在屋面增设保温隔热层等。沉降裂缝则应检测裂缝是否已经稳定，如已稳定，可在裂缝中灌抹水泥浆，并在裂缝两端铺贴钢丝网，再抹水泥砂浆面层。如裂缝仍在发展，则应将工作重点放在地基加固上。受力裂缝，则应采取提高砌体的承载力的加固方法。常用的承载力加固法对墙有：扶壁柱加固法、组合砌体加固法；对柱有：外包角钢加固法、组合砌体加固法。9.2墙砌体的扶壁柱加固法扶壁柱法是最常用的墙砌体加固方法，这种方法既能提高墙体的承载力，又可减小墙体的高厚比，从而提高墙体的稳定性。根据使用材料的不同，扶壁柱法分砖（石）扶壁柱法和混凝土扶壁柱法两种。9.2.1砖（石）扶壁柱法的工艺及构造图(a)表示单面增设的砖扶壁柱，图(b)表示双面增设的砖扶壁柱，图(c)表示单面增设的块石挡土墙的石扶壁柱。增设的扶壁柱与原砖墙的连接，可采用插筋法以保证扶壁柱与砖墙的共同工作。扶壁柱加固的工艺为：（1）将新旧砌体接触面间的粉刷层剥去，并冲洗干净。（2）在砖墙的灰缝中打入直径4mm或6mm的连接插筋；如果打入插筋有困难，可先用电钻钻孔，然后将插筋打入。插筋的水平间距应不大于120mm，竖向间距以4皮砖为宜。（3）在开口边绑扎直径3mm的封口筋。（4）用M5～M10的混合砂浆，MU10以上的砖砌筑扶壁柱。扶壁柱的宽度不应小于240mm，厚度不应小于125mm。当砌至楼板底或梁底时，应采用硬木楔或钢楔顶撑，以保证补强砌体有效地发挥作用。9.2.3混凝土扶壁柱的工艺及构造图9.2混凝土扶壁柱法加固砖墙混凝土扶壁柱与原墙的连接是十分重要的。图9.2(a)为原带有壁柱的墙，新旧柱间可采用图中所示的连接方法，与砖扶壁柱基本相同。图9.2（b)为双面增设混凝土扶壁柱，箍筋的弯折面应隔层交错放置，即图中所示箍筋的上下一个箍筋应将弯折面换到右边。混凝土扶壁柱用C20～C25混凝土，截面宽度不宜小于250mm,厚度不宜小于100mm。施工时当柱顶是楼板时，要注意设置混凝土浇注口，通常可采用以下方案：将扶壁柱的顶部截面加大，在加大截面处的楼板开洞口，从洞口浇注混凝土。如果考虑建筑空间的需要，不希望柱的截面在顶部加大，可待混凝土初凝后，将多余的混凝土修平。如果结构上的安全不允许在楼板开浇注洞口，则可将柱顶处的混凝土改为喷射法施工。在墙体外侧增设扶壁柱，通过加大墙的折算厚度以提高墙体承载力和稳定性的加固方法（1）加固构件：墙（2）加固效果：增加墙体折算厚度降低墙体高厚比提高承载力（3）加固形式：砖砌扶壁柱混凝土扶壁柱扶壁柱加固墙的验算砖砌扶壁柱混凝土扶壁柱砖砌扶壁柱加加固构件轴心心受压承载力力计算公式考虑新加扶壁壁柱对构件高高厚比的有利利影响考虑应力滞后后效应影响，，新加砖砌体体强度折减0.9混凝土扶壁柱柱加固构件受受压承载力计计算公式φcon组合砖砌体稳稳定系数考虑应力滞后后效应影响，，新加混凝土土强度折减系系数α完好＝0.95，α损伤＝0.90受压压钢钢筋筋强强度度利利用用系系数数η混凝凝土土＝1.0，η砂浆浆＝0.9偏心心受受压压承承载载力力计计算算公公式式XN～M9.3钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层加加固固墙墙砌砌体体钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层加加固固砖砖墙墙是是指指把把需需加加固固的的砖砖墙墙表表面面除除去去粉粉刷刷层层后后，，两两面面附附设设4～8mm的钢钢筋筋网网片片，，然然后后抹抹水水泥泥砂砂浆浆面面层层的的加加固固方方法法（（图图9.4）。。此法法通通常常对对墙墙体体双双面面进进行行加加固固，，所所以以经经加加固固后后的的墙墙体体俗俗称称夹夹板板墙墙。。夹夹板板墙墙可可以以较较大大幅幅度度地地提提高高砖砖墙墙的的承承载载力力、、抗抗侧侧移移刚刚度度及及墙墙体体的的延延性性。。目目前前钢钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层法法常常被被用用于于下下列列情情况况的的加加固固：：(1)因火火灾灾而而使使整整片片墙墙的的承承载载力力或或刚刚度度不不足足；；(2)因房房屋屋加加层层或或超超载载而而引引起起砖砖墙墙承承载载力力不不足足；；(3)因施施工工质质量量差差而而使使砖砖墙墙承承载载力力普普遍遍达达不不到到设设计计要要求求等等。。孔径径大大于于15mm的空空心心砖砖墙墙、、砌砌筑筑砂砂浆浆标标号号小小于于M0.4的墙墙体体；；或或墙墙体体严严重重酥酥碱碱，，或或油油污污不不易易消消除除，，不不能能保保证证抹抹面面砂砂浆浆粘粘结结质质量量的的墙墙体体，，不不宜宜采采取取钢钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层进进行行加加固固。。9.3.1钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层加加固固的的墙墙体体承承载载能能力力计计算算（1）正正截截面面受受压压承承载载力力计计算算钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层与与砖砖墙墙形形成成组组合合砖砖砌砌体体，，其其正正截截面面受受压压承承载载力力计计算算方方法法同同《砌体体结结构构设设计计规规范范》（GB50003——2001）中中的的组组合合砖砖砌砌体体承承载载力力计计算算方方法法（（详详见见8.2.3条、、8.2.4条）），，不不再再赘赘述述。。（2）斜斜截截面面承承载载力力计计算算钢筋筋网网水水泥泥砂砂浆浆面面层层加加固固的的墙墙体体，，其其抗抗剪剪承承载载力力与与面面层层和和钢钢筋筋网网有有关关，，可可按按下下式式进进行行计计算算：：V≤(fv′+0.7σσ0)A/1.9式中V———剪力设设计值值；σ0——墙在1/2层高处处恒荷荷载标标准值值产生生的平平均压压应力力；A———原墙体体截面面积；；fv′′———加固后后组合合墙折折算成成原墙墙体的的抗剪剪强度度，简简称折折算抗抗剪强强度。。(由9.8或9.9公式计计算)9.3.2钢筋网网水泥泥砂浆浆面层层加固固砖墙墙的构构造施工时时应将将原墙墙面的的粉刷刷层铲铲去，，砖缝缝剔深深10mm，用钢钢丝刷刷将墙墙面刷刷净，，并洒洒水湿湿润,以保证证水泥泥砂浆浆能与与原砌砌体有有可靠靠的粘粘结，，水泥泥砂浆浆面层层的厚厚度为为30～40mm，分2～3次压抹抹，砂砂浆强强度等等级不不小于于M10。原则上上，墙墙面应应双面面用钢钢筋网网水泥泥砂浆浆面层层加固固，为为保证证墙两两面的的加固固层共共同工工作，，钢筋筋网在在水平平方向向和竖竖向每每隔600～900mm用直径径6号钢筋筋拉结结。钢筋网网遇到到楼板板时，，应在在楼板板上每每隔500～600mm凿一洞洞，放放入直直径12的钢筋筋（见见图9.5）。纵纵向钢钢筋应应伸入入室内内、外外地面面以下下400mm，用C15混凝土土浇筑筑（见见图9.6）。钢筋网网的钢钢筋直直径为为4或6，钢筋筋的间间距以以300mm×300mm为宜。。9.4砖柱的的外包包角钢钢加固固法砖柱的的加固固宜优优选外外包角角钢加加固法法，这这种方方法砖砖柱的的截面面尺寸寸增加加不多多，不不影响响建筑筑物的的空间间使用用，能能显著著地提提高砖砖柱的的承载载力，，大幅幅度地地增加加砖柱柱的抗抗侧力力。据中国国建筑筑研究究学院院的试试验结结果，，抗侧侧力甚甚至可可提高高10倍以上上，柱柱的破破坏由由脆性性破坏坏转化化为延延性破破坏。。9.4.1外包角角钢加加固砖砖柱的的工艺艺用水泥泥砂浆浆将角角钢粘粘贴于于受荷荷砖柱柱的四四周，，并用用卡具具卡紧紧，随随即用用缀板板与角角钢焊焊接连连成整整体，，去掉掉卡具具,粉刷水水泥砂砂浆以以保护护角钢钢（图图9.7所示））。角角钢应应锚入入基础础，为为此预预先应应将柱柱子四四周的的地面面挖至至基础础顶面面。在在顶部部也应应有可可靠的的锚固固措施施，以以保证证其有有效地地参加加工作作。其其方法法可采采用顶顶部或或底部部打入入钢楔楔。角角钢不不宜小小于┗┗20×50××5。1、概况况砌体采采取外外包型型钢，，以提提高墙墙、柱柱承载载力的的加固固方法法（1）加固固构件件：柱柱、墙墙（2）加固固效果果：提提高承承载力力（3）加固固形式式：干干式湿式2、干式式外包包钢加加固设设计新旧砌砌体无无法确确保协协同受受力－按按照轴轴压刚刚度比比分配配新增增竖向向荷载载－偏偏压压问题题3、湿式式外包包钢加加固设设计轴心受受压承承载力力计算算公式式偏心受受压承承载力力计算算公式式9.5增大截截面法法1、概况况采取增增大砌砌体截截面，，以提提高墙墙、柱柱承载载力和和满足足正常常使用用的一一种加加固方方法。。（1）加固固构件件：柱柱、墙墙（2）加固固效果果：提提高承承载力力、稳稳定性性和抗抗裂能能力；；（3）加固固形式式：单单侧、、双侧侧、四四面；；（4）常用用情况况：房房屋改改建墙体表表面风风化后后等（5）优点点：经经济，，耐久久，抗抗火缺点：：湿作作业量量大，，施工工周期期长；；影响响外观观2、轴心心受压压构件件的受受力分分析新砌体原砌体50～70％f3、受压压构件件的加加固《砖混结结构房房屋加加层技技术规规范》计算公公式新加砌砌体协协同作作用强强度利利用系系数α：不利因因素：：应变变滞后后有利因因素：：侧向向约束束效应应砖基础础α＝0.8砖墙α＝0.6组合砖砖砌体体α轴压＝0.7；α偏压＝0.84、构构造要要求确保新新旧砌砌体连连接可可靠、、协同同受力力9.6、粘贴贴纤维维加固固法在墙体体表面面粘贴贴纤维维以提提高墙墙体整整体性性和抗抗裂能能力以以及抗抗剪承承载力力的方方法（1）加固固对象象：墙墙（2）加固固效果果：提提高整整体性性提高抗抗裂性性能提高抗剪承载力力提高平面外外抗弯能能力（3）加固固材料料：玻玻璃纤纤维GFRP芳纶纤纤维AFRP碳纤维维CFRP玻璃纤纤维GFRP加固砖砖砌体体试验验玻璃纤纤维GFRP加固砖砖砌体体抗剪剪性能能试验验芳纶纤纤维AFRP加固砖砖砌墙墙体的的抗剪剪性能能试验验碳纤维维CFRP加固砖砖砌墙墙体的的抗剪剪性能能试验验纤维增增强复复合材材料加加固砌砌体抗抗震性性能的的比较较(1)采用纤纤维布布加固固砖砌砌体可可使其其抗剪剪能力力包括括开裂裂荷载载、极极限强强度、、极限限位移移和抗抗震性性能有有明显显提高高。(2)有效的的锚固固方式式对于于砌体体加固固至关关重要要，未未采取取任何何锚固固措施施的加加固砌砌体，，在未未达到到极限限位移移时，，纤维维布就就已经经剥离离，起起不到到加固固效果果。(3)分散条条形粘粘贴纤纤维布布的效效果好好于集集中单单条粘粘贴，，纤维维布的的利用用率最最高。。(4)满贴玻玻璃纤纤维布布加固固砌体体时，，采用用45o双向玻玻璃纤纤维布布满贴贴的加加固效效果好好，原原因是是45o双向玻玻璃纤纤维布布其纤纤维丝丝束的的受力力更加加直接接;另外普普通双双向玻玻璃纤纤维布布在剪剪压情情况下下容易易因受受压失失稳而而产生生剥离离。比较结结论9.7、抗震震构造造加固固法（1）加固固原因因：维维修、、改造造、增增层（2）加固固效果果：加加强结结构整整体性性提高结结构抗抗震能能力（3）加固方法法：外加构构造柱外加圈梁增设钢拉杆杆增设抗震墙墙9.8、其他加固固法1.表面修补法法2.灌浆修补法法3.拆砌托换法法4.基础隔震加加固法5.设置消能支支撑法1.表面修补法（1）表面涂抹抹水泥砂浆浆（2）表面涂环环氧胶泥（3）表面粘贴贴钢丝网或或玻璃纤维维布——适用于宽度度小天0.2mm的温度干缩缩缝隙或网网状缝表面面缺陷问题题的处理2.灌浆修补法适用于宽度度大于0.3mm的静止受力力裂缝结合表面修修补方法，，采用灌浆浆料将墙体体裂缝灌实实以恢复构件件整体性和和使用功能能3.拆砌托换法4.基础隔震(减震)加固隔震(减震)加固是运用用反共振动动理论，把把一定的质质量和大阻阻尼的隔震震支座设计计成动力吸吸震器对下下部结构产产生作用，，从而使结结构在地震震作用下阻阻尼增大，，耗能能力力大大提高高，地震反反应减少，，而使结构构的设防烈烈度可以降降低的加固固方法。5.底部框架砌砌体结构设设置消能支支撑在底部框架架砌体结构构底层等部部位设置粘粘弹性阻尼尼器以耗散散能量实现现减小建筑筑结构地震震反应。9.9砖砌体裂缝缝的修复对砖砌体的的受力裂缝缝，应及时时作出承载载力或稳定定性加固的的措施（见见9.2节～9.4节）。但对对于温度裂裂缝和已经经稳定的沉沉降裂缝，，只需进行行裂缝修复复。在修复砖墙墙裂缝前，，应观察裂裂缝是否稳稳定。观察察的常用方方法是在裂裂缝上涂一一层石膏，，经一段时时间后，若若石膏不开开裂，说明明裂缝已经经稳定。对对于除受力力裂缝以外外已经稳定定的裂缝可可以按以下下方法修补补。9.5.1填缝修补填缝修补的的方法有水泥砂浆填填缝和配筋筋水泥砂浆浆填缝两种。水泥砂浆填填缝的修补补工序为：：先将裂缝缝清理干净净，用勾缝缝刀、抹子子、刮刀等等工具将1∶3的水泥砂浆浆或比砌筑筑砂浆强度度高一级的的水泥砂浆浆或掺有107胶的聚合水水泥砂浆填填入砖缝内内。配筋水泥砂砂浆填缝的的修补方法法，是先按按上述工序序用水泥砂砂浆填缝再再将钢丝网网嵌在裂缝缝两侧，然然后在钢丝丝网上再抹抹水泥砂浆浆面层。9.5.2灌浆修复灌浆修复是是一种用压压力设备把把水泥浆液液压入墙体体的裂缝内内，使裂缝缝粘合起来来的修补方方法。由于于水泥浆液液的强度远远大于砌筑筑砖墙的砂砂浆强度，，所以用灌灌浆修补的的砌体承载载力可以恢恢复，甚至至有所提高高。水泥灌浆修修补方法具具有价格低低、结合体体的强度高高和工艺简简单等优点点，在工程程实际中得得到较广泛泛的应用。。9.5.2.1浆液的制作作纯水泥浆液液由水泥放放入清水中中搅拌而成成，水灰比比宜取为0.7～1.0。纯水泥浆浆液容易沉沉淀，易造造成施工机机具堵塞，，故常在纯纯水泥浆液液中掺入适适量的悬浮浮剂，以阻阻止水泥沉沉淀。悬浮浮剂一般采采用聚乙烯烯醇或水玻玻璃或107胶。当采用聚乙乙烯醇作悬悬浮剂时，，应先将聚聚乙烯醇溶溶解于水中中形成水溶溶液，聚乙乙烯醇与水水的配比（（按质量计计）为：聚聚乙烯醇∶∶水＝2∶98。配制时，，先将聚乙乙烯醇放入入98℃的热水中，，然后在水水浴上加热热到100℃，直至聚乙乙烯醇在水水中溶解。。最后按水水泥∶水溶溶液（质量量比）＝1∶0.7的比例在聚聚乙烯醇水水溶液中边边掺入水泥泥边搅拌溶溶液，就可可以配制成成混合浆液液。当采用水玻玻璃作悬浮浮剂时，只只要将2%（按水质量量计）的水水玻璃溶液液倒入刚搅搅拌好的纯纯水泥浆中中搅拌均匀匀即可。9.5.2.2灌浆设备灌浆设备有有：空气压压缩机、压压浆罐、输输浆管道及及灌浆嘴。。压浆罐可可以自制，，罐顶应有有带阀门的的进浆口、、进气口和和压力表等等装置，罐罐底应有带带阀门的出出浆口。空空气压缩机机的容量应应大于0.15m3。灌浆嘴可可由金属或或塑料制作作。灌浆装置示示于图9.9。它的工作作原理是利利用空气压压缩机产生生的压缩空空气，迫使使压浆罐内内的浆液流流入墙体的的缝隙内。。9.5.3灌浆工艺灌浆法修补补裂缝可按按下述工艺艺进行：（1）清理裂裂缝，使其其成为一条条通缝。（2）确定灌灌浆位置，，布嘴间距距宜为500mm,在裂缝交叉叉点和裂缝缝端部应设设灌浆嘴。。厚度大于于360mm的墙体,两面都应设设灌浆嘴。。在墙体的的设灌浆嘴嘴处,应钻出孔径径稍大于灌灌浆嘴外径径的孔,孔深30～40mm,孔内应冲洗洗干净,并先用纯水水泥浆涂刷刷，然后用用1∶2水泥砂浆固固定灌浆嘴嘴。（3）用1∶2的水泥砂浆浆嵌缝，以以形成一个个可以灌浆浆的空间。。嵌缝时应应注意将混混水砖墙裂裂缝附近的的原粉刷剔剔除，用新新砂浆嵌缝缝。（4）待封闭闭层砂浆达达到一定强强度后，先先向每个灌灌浆嘴中灌灌入适量的的水，然后后进行灌浆浆。灌浆顺顺序自下而而上，当附附近灌浆嘴嘴溢出或进进浆嘴不进进浆时方可可停止灌浆浆。灌浆压压力控制在在0.2MPa左右，但不不宜超过0.25MPa。发现墙体体局部冒浆浆时，应停停灌约15min或用水泥临临时堵塞，，然后再进进行灌浆。。当向靠近近基础或楼楼板（多孔孔板）处灌灌入大量浆浆液仍未饱饱灌时，应应增大浆液液浓度或停停灌1～2h后再灌。（5）拆除或或切断灌浆浆嘴，抹平平孔眼，冲冲洗设备。。9.6工程实实例实例：湘潭潭市易俗河河银杏大厦厦，六层砖砖混结构,建筑面积5000多平方米，，在主体工工程施工到到第六层时时，底层和和二层相继继在承重横横墙出现竖竖向裂缝。。底层的承承重横墙80%以上的墙体体开裂，竖竖向裂缝的的间距约800～1200mm，裂缝的长长度约600～1000mm，不仅沿灰灰缝,还将块体压压裂而贯通通，裂缝的的宽度约1～2mm；二层的承承重横墙60%以上的墙体体开裂，竖竖向裂缝的的间距1000～1500mm，亦沿灰缝缝和块体贯贯通，裂缝缝宽度0.5～1mm，底层并不不时传来块块体开裂的的声音，底底层房屋即即将倒塌。。幸亏施工工队紧急抢抢救，用100多根杉条贴贴横墙将楼楼面空心板板撑住，支支撑以后裂裂缝得到控控制，在采采取抢救措措施后，裂裂缝没有发发展。建设设单位立即即报告市建建筑工程质质量监督站站，并相继继报市建设设委员会、、省建设委委员会。经调查查明明，该建筑筑结构出现现严重危险险现象的直直接原因是是施工中严严重偷工减减料引起，，该砌体结结构原设计计底层为M5混合砂浆砌砌MU7.5小型混凝土土空心砌块块。经抽样样检测该层层的砂浆强强度等级为为M1，砌块的强强度等级为为MU5.0，大大低于于设计要求求。经计算算复核M5砂浆、MU7.5砌块的砌体体抗压强度度正好满足足安全的要要求，而M1砂浆、MU5.0砌块的砌体