砌体结构加固.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,，当长细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M5M10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。,9.2.2砖石）扶壁柱加固墙的承载力验算,考虑到后砌扶壁柱存在着应力滞后，计算加固砖墙承载力时，通常对后砌扶壁柱的抗压强度设计值f乘以折减系数0.9予以降低。加固后的受压承载力可按下式验算：,N（fA0.9f,1,A,1,）,式中N荷载设计值产生的轴向力；,高厚比和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数，可按砌体结构设计规范取用；,f、f,1,分别为原墙和新砌扶壁柱的抗压强度设计值；,A、A,1,分别为原墙和新砌扶壁柱的截面面积。,验算加固砖墙的高厚比以及正常使用极限状态要求时，不必考虑后砌扶壁柱的应力滞后，可同一般砌体按砌体结构设计规范进行。,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C20C25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。,9.2.4混凝土扶壁柱法加固墙体的承载力验算,混凝土扶壁柱法加固后的砌体成为组合砖砌体。考虑到新浇混凝土扶壁柱与原墙的受力状态有关，并存在着应力滞后，因此计算组合砖砌体的承载力时，应对新浇扶壁柱引入强度折减系数。,轴心受压组合砖砌体的承载力，可按下式计算：,N,con,fA（f,c,A,c,f,y,A,s,）,式中,con,组合砖砌体构件的稳定系数，按表9.1取用；,新浇扶壁柱的材料强度折减系数，通常可取0.90；若加固时原砖砌体有荷载裂缝或有破损,应视情况取0.60.7；,f原砌体的抗压强度设计值；,A原砖砌体的截面面积；,f,c,扶壁柱混凝土的轴心抗压强度设计值；,A,c,混凝土的截面面积；,A,s,、f,y,分别为受压钢筋的截面面积和抗压强度设计值，当f,y,320MPa时，仍采用320MPa。,偏心受压组合砖砌体的承载力,可按下列公式计算：,NfA+（f,c,A,c,+f,y,A,s,）-,s,A,s,（9.3）,或Ne,N,fS,s,+f,c,S,c,s,+f,y,A,s,(h,0,-a)（9.4）,此时受压区高度x可按下式确定：,fS,N,+（f,c,S,c,N,+f,y,A,s,e,N,）-,s,A,s,e,N,0（9.5）,式中A原砖砌体受压部分的面积；,A,c,混凝土受压部分的面积；,S,s,砖砌体受压部分的面积对受拉钢筋As重心的面积矩；,S,c,s,混凝土受压部分的面积对钢筋As重心的面积矩；,S,N,砖砌体受压部分的面积对轴向力N作用点的面积矩；,S,c,N,混凝土受压部分的面积对轴向力N作用点的面积矩；,e,N,、e,N,分别为钢筋As和As重心至轴向力N作用点的距离,s受拉钢筋As的应力，当大偏心受压时（b）,sfy；,当小偏心受压时（b）s=650-800,9.3钢筋网水泥砂浆面层加固墙砌体,钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙是指把需加固的砖墙表面除去粉刷层后，两面附设48mm的钢筋网片，然后抹水泥砂浆面层的加固方法（图9.4）。,此法通常对墙体双面进行加固，所以经加固后的墙体俗称夹板墙。夹板墙可以较大幅度地提高砖墙的承载力、抗侧移刚度及墙体的延性。目前钢筋网水泥砂浆面层法常被用于下列情况的加固：,(1)因火灾而使整片墙的承载力或刚度不足；,(2)因房屋加层或超载而引起砖墙承载力不足；,(3)因施工质量差而使砖墙承载力普遍达不到设计要求等。,孔径大于15mm的空心砖墙、砌筑砂浆标号小于M0.4的墙体；或墙体严重酥碱，或油污不易消除，不能保证抹面砂浆粘结质量的墙体，不宜采取钢筋网水泥砂浆面层进行加固。,9.3.1钢筋网水泥砂浆面层加固的墙体承载能力计算,（1）正截面受压承载力计算,钢筋网水泥砂浆面层与砖墙形成组合砖砌体，其正截面受压承载力计算方法同砌体结构设计规范（GB500032001）中的组合砖砌体承载力计算方法（详见8.2.3条、8.2.4条），不再赘述。,（2）斜截面承载力计算,钢筋网水泥砂浆面层加固的墙体，其抗剪承载力与面层和钢筋网有关，可按下式进行计算：,V(fv+0.7,0,)A/1.9,式中V剪力设计值；,0,墙在1/2层高处恒荷载标准值产生的平均压应力；,A原墙体截面积；,fv加固后组合墙折算成原墙体的抗剪强度，简称折算抗剪强度。(由9.8或9.9公式计算),9.3.2钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙的构造,施工时应将原墙面的粉刷层铲去，砖缝剔深10mm，用钢丝刷将墙面刷净，并洒水湿润,以保证水泥砂浆能与原砌体有可靠的粘结，水泥砂浆面层的厚度为3040mm，分23次压抹，砂浆强度等级不小于M10。,原则上，墙面应双面用钢筋网水泥砂浆面层加固，为保证墙两面的加固层共同工作，钢筋网在水平方向和竖向每隔600900mm用直径6号钢筋拉结。,钢筋网遇到楼板时，应在楼板上每隔500600mm凿一洞，放入直径12的钢筋（见图9.5）。纵向钢筋应伸入室内、外地面以下400mm，用C15混凝土浇筑（见图9.6）。,钢筋网的钢筋直径为4或6，钢筋的间距以300mm300mm为宜。,9.4砖柱的外包角钢加固法,砖柱的加固宜优选外包角钢加固法，这种方法砖柱的截面尺寸增加不多，不影响建筑物的空间使用，能显著地提高砖柱的承载力，大幅度地增加砖柱的抗侧力。,据中国建筑研究学院的试验结果，抗侧力甚至可提高10倍以上，柱的破坏由脆性破坏转化为延性破坏。,9.4.1外包角钢加固砖柱的工艺,用水泥砂浆将角钢粘贴于受荷砖柱的四周，并用卡具卡紧，随即用缀板与角钢焊接连成整体，去掉卡具,粉刷水泥砂浆以保护角钢（图9.7所示）。角钢应锚入基础，为此预先应将柱子四周的地面挖至基础顶面。在顶部也应有可靠的锚固措施，以保证其有效地参加工作。其方法可采用顶部或底部打入钢楔。角钢不宜小于20,505。,9.4.2外包角钢加固后的砖柱的承载能力计算,外包角钢加固后的砖柱形成组合砖砌体，其承载能力的计算可按砌体结构设计规范（GB500032001）中的组合砖砌体计算方法进行。,(1)轴心受压的组合砖砌体的承载力,N,con,(fA+f,s,A,s,),式中,con,组合砖砌体构件的稳定系数，可按表9.1采用；,A砖砌体的截面面积；,f原砌体抗压强度设计值；,f,s,、A,s,分别为加固型钢的抗压强度设计值和面积。,(2)组合砖砌体偏心受压构件的承载力,NfA+f,s,A,s,-,s,A,s,（9.11）,或Ne,N,f,s,s,f,s,A,s,（h,0,-a,s,）（9.12）,此时受压区的高度x可按下列公式确定：fS,N,+f,y,A,s,e,N,-,s,A,s,e,N,=0（9.13）,e,N,=e+e,a,+(h/2-a,s,)（9.14）,e,N,=e+e,a,-(h/2-a,s,)（9.15）,ea=2h/2200(1-0.022),式中,s,型钢A,s,的应力；,As距轴向力N较远侧型钢的截面面积；,A砖砌体受压部分的面积；,Ss砖砌体受压部分的面积对受拉型钢As重心的面积矩；,SN砖砌体受压部分的面积对轴向力N 作用点的面积矩；,eN、eN分别为钢筋As和As重心至轴向力N 作用点的距离（图9.8）；,e轴向力的初始偏心距，按荷载设计值计算，当e小于0.05h时，应取e 等于0.05h；,ea组合砌体构件在轴向力作用下的附加偏心距；,h0 组合砌体构件截面的有效高度，取h0=h-as；,as、as分别为型钢As和As重心至截面较近边的距离。,组合砖砌体钢筋A,s,的应力（单位为MPa，正值为拉应力，负值为压应力）应按下列规定计算：,小偏心受压时，即,b,s,650-800（9.17）,-f,y,s,f,y,（9.18）,大偏心受压时，即,b,时,s,f,y,=x/h,0,9.5砖砌体裂缝的修复,对砖砌体的受力裂缝，应及时作出承载力或稳定性加固的措施（见9.2节9.4节）。但对于温度裂缝和已经稳定的沉降裂缝，只需进行裂缝修复。,在修复砖墙裂缝前，应观察裂缝是否稳定。观察的常用方法是在裂缝上涂一层石膏，经一段时间后，若石膏不开裂，说明裂缝已经稳定。对于除受力裂缝以外已经稳定的裂缝可以按以下方法修补。,9.5.1填缝修补,填缝修补的方法有,水泥砂浆填缝和配筋水泥砂浆填缝,两种。,水泥砂浆填缝的修补工序为：先将裂缝清理干净，用勾缝刀、抹子、刮刀等工具将13的水泥砂浆或比砌筑砂浆强度高一级的水泥砂浆或掺有107胶的聚合水泥砂浆填入砖缝内。,配筋水泥砂浆填缝的修补方法，是先按上述工序用水泥砂浆填缝再将钢丝网嵌在裂缝两侧，然后在钢丝网上再抹水泥砂浆面层。,9.5.2灌浆修复,灌浆修复是一种用压力设备把水泥浆液压入墙体的裂缝内，使裂缝粘合起来的修补方法。由于水泥浆液的强度远大于砌筑砖墙的砂浆强度，所以用灌浆修补的砌体承载力可以恢复，甚至有所提高。,水泥灌浆修补方法具有价格低、结合体的强度高和工艺简单等优点，在工程实际中得到较广泛的应用。,9.5.2.1浆液的制作,纯水泥浆液由水泥放入清水中搅拌而成，水灰比宜取为0.71.0。纯水泥浆液容易沉淀，易造成施工机具堵塞，故常在纯水泥浆液中掺入适量的悬浮剂，以阻止水泥沉淀。悬浮剂一般采用聚乙烯醇或水玻璃或107胶。,当采用聚乙烯醇作悬浮剂时，应先将聚乙烯醇溶解于水中形成水溶液，聚乙烯醇与水的配比（按质量计）为：聚乙烯醇水298。配制时，先将聚乙烯醇放入98的热水中，然后在水浴上加热到100，直至聚乙烯醇在水中溶解。最后按水泥水溶液（质量比）10.7的比例在聚乙烯醇水溶液中边掺入水泥边搅拌溶液，就可以配制成混合浆液。,当采用水玻璃作悬浮剂时，只要将2%（按水质量计）的水玻璃溶液倒入刚搅拌好的纯水泥浆中搅拌均匀即可。,9.5.2.2灌浆设备,灌浆设备有：空气压缩机、压浆罐、输浆管道及灌浆嘴。压浆罐可以自制，罐顶应有带阀门的进浆口、进气口和压力表等装置，罐底应有带阀门的出浆口。空气压缩机的容量应大于0.15m3。灌浆嘴可由金属或塑料制作。,灌浆装置示于图9.9。它的工作原理是利用空气压缩机产生的压缩空气，迫使压浆罐内的浆液流入墙体的缝隙内。,9.5.3灌浆工艺,灌浆法修补裂缝可按下述工艺进行：,（1）清理裂缝，使其成为一条通缝。,（2）确定灌浆位置，布嘴间距宜为500mm,在裂缝交叉点和裂缝端部应设灌浆嘴。厚度大于360mm的墙体,两面都应设灌浆嘴。在墙体的设灌浆嘴处,应钻出孔径稍大于灌浆嘴外径的孔,孔深3040mm,孔内应冲洗干净,并先用纯水泥浆涂刷，然后用12水泥砂浆固定灌浆嘴。,（3）用12的水泥砂浆嵌缝，以形成一个可以灌浆的空间。嵌缝时应注意将混水砖墙裂缝附近的原粉刷剔除，用新砂浆嵌缝。,（4）待封闭层砂浆达到一定强度后，先向每个灌浆嘴中灌入适量的水，然后进行灌浆。灌浆顺序自下而上，当附近灌浆嘴溢出或进浆嘴不进浆时方可停止灌浆。灌浆压力控制在0.2 MPa左右，但不宜超过0.25 MPa。发现墙体局部冒浆时，应停灌约15min或用水泥临时堵塞，然后再进行灌浆。当向靠近基础或楼板（多孔板）处灌入大量浆液仍未饱灌时，应增大浆液浓度或停灌12h后再灌。,（5）拆除或切断灌浆嘴，抹平孔眼，冲洗设备。,9.6工 程 实 例,实例：湘潭市易俗河银杏大厦，六层砖混结构,建筑面积5000多平方米，在主体工程施工到第六层时，底层和二层相继在承重横墙出现竖向裂缝。底层的承重横墙80%以上的墙体开裂，竖向裂缝的间距约8001200mm，裂缝的长度约6001000mm，不仅沿灰缝,还将块体压裂而贯通，裂缝的宽度约12mm；二层的承重横墙60%以上的墙体开裂，竖向裂缝的间距10001500mm，亦沿灰缝和块体贯通，裂缝宽度0.51mm，底层并不时传来块体开裂的声音，底层房屋即将倒塌。幸亏施工队紧急抢救，用100多根杉条贴横墙将楼面空心板撑住，支撑以后裂缝得到控制，在采取抢救措施后，裂缝没有发展。建设单位立即报告市建筑工程质量监督站，并相继报市建设委员会、省建设委员会。,经调查查明，该建筑结构出现严重危险现象的直接原因是施工中严重偷工减料引起，该砌体结构原设计底层为M5混合砂浆砌MU7.5小型混凝土空心砌块。经抽样检测该层的砂浆强度等级为M1，砌块的强度等级为MU5.0，大大低于设计要求。经计算复核M5砂浆、MU7.5砌块的砌体抗压强度正好满足安全的要求，而M1砂浆、MU5.0砌块的砌体抗压强度只能达到需要值的65%70%。造成质量事故的间接原因是管理违规，该工程未办理质量监督手续，无人监督。而建设方又缺乏专业技术人员在现场检查。根据问题的严重性,建设主管部门作出拆除重建，并拟在现场召开全省质量安全现场会议。该工程当时已花费200多万元，拆除后仅能回收部分预制空心板，回收价值约等于拆除、清场的费用，200多万元费用将“颗粒无收”。但该工程资金来源是职工集资款，施工承包人无任何偿还能力，准备接收刑事处分了事。在建设单位再三要求下，经建设主管部门同意，由湘潭大学、湖南大学等单位的专家进行加固设计并监督、指导加固的实施。该建筑加固后进行决算的费用为25万元。25万元的代价挽回了200多万元的损失，说明危房加固比拆除重建在经济上取得了十分显著的效益，加固后经过验收完全符合安全要求，至今已安全使用7年。,9.6.1加固方案,在进行加固设计前先审核了整套图纸，并对砌体及砌体以外的混凝土梁柱均进行了检测和计算复核，以防承重横墙虽加固获得安全但其他构件仍存在安全隐患。对发现的问题同时作加固处理，限于篇幅，本例重点介绍承重横墙的加固方案，底层墙由于濒临破坏，采取混凝土组合砌体的方案，即在原240mm宽的墙体两侧每侧现浇60mm厚的钢筋混凝土墙，配筋竖向为8，间距为150mm，水平向配筋为6，间距为200mm，混凝土采用C20细石混凝土，墙体两侧的混凝土用6的穿墙钢筋拉结，位置设在砖缝的部位，其间距双向均为900mm。一层墙体由于破坏严重，在加固计算时略去墙体的承载能力，即荷载全部由两侧的混凝土墙承受；二层墙体因出现的裂缝较轻，采用在二侧用钢筋网水泥砂浆面层进行加固，在加固计算时考虑原墙体的承载能力。水泥砂浆为M10每面3mm厚，钢筋网配筋同底层。,9.6.2加固计算,作业,9.6,9.11,