摘要：随着城市化进程的发展，城市规模不断扩大，老城区也面临城市更新的问题。其中存在大量上世纪80年代以前建设的砌体结构房屋，此类建筑设计时普遍未考虑结构抗震，且年代久远，砌体强度等级下降，存在一定的安全隐患。在改造过程中需要对房屋进行整体抗震加固。本文结合一实际工程，探讨了一种新的砌体结构整体抗震加固方法，并对其中的一些节点进行了说明。经过工程实践，本方法简便快捷，施工速度快，可靠性高，是一种良好的砌体结构整体加固方案。
关键词：砌体结构 型钢-砌体组合圈梁构造柱 钢筋网面层
一 概述
随着中国城市化进程加快，城市规模迅速扩大，原有老城区也面临城市功能更新问题。为保留城市历史风貌，降低社会总体投资，并满足城市新的功能需求，在次过程中需要对大量原有老建筑需要进行加固改造设计。
老城区大量建设于上世纪80年代以前，大部分建筑结构形式为砌体结构。由于社会经济发展水平等原因，此类建筑在设计时，普遍没有进行结构抗震设计，砌体结构未设置圈梁构造柱，楼板为预制楼板，结构整体性较差；且年代久远，基本存在砌体局部风化严重，砂浆强度显著降低等问题。另外，此类建筑使用年代久远，在使用过程中，可能多次进行装修改建等，结构体系不一致，存在多种结构形式的共存的情况。
本文通过对一个砌体结构加固改造工程设计及施工过程中遇到的问题进行分析，对砌体结构加固改造工程的一些问题进行初步探讨。
二 原建筑情况及问题
本项目位于上海市静安区，为一医院门诊和病房楼，始建于1958年，原为一幢地上4层的砖混结构建筑，平面近似矩形，南北向总长约32.0m，东西向总长度约为16.0m，承重墙体采用机制标准砖，横墙间距分别为3.4m、4.2m、6.6m、6.8m，纵墙间距为3.6m、3.8m和5m等；一至三层层高均为3.1m，四层层高为3.2m；二~四层楼面采用现浇梁板式结构，板厚80mm，屋顶为木屋架坡屋面；基础为墙下钢筋混凝土条形基础。1974年本房屋进行了改扩建，原坡屋顶拆除，改为预制楼板，在原4层上加建1层，墙体布置与下层相同，墙体采用烧结多孔砖，层高3.21m，屋面为预制楼板。1991年，本房屋再次进行加层改建，拆除原有预制楼板屋面，在原有五层结构上加建一层，重墙体为标准砖砌筑的空斗墙，层高为2.8m；六层楼面及屋面结构均采用密肋楼盖，密肋板肋截面尺寸为60×120，肋间净距400，中部采用400×400×120聚苯乙烯填充块填充；六层楼板及屋面板下均设置圈梁，六层设有钢筋混凝土构造柱。
经过历次改造，整个房屋成为6层混合结构房屋。 其中1~5层均缺少圈梁构造柱。上部加建楼层部分横墙缺失，横墙间距大于规范限制，不满足抗震规范。且由于历史年代久远，砂浆强度降低，经检测一层为M6.4，其余楼层砂浆强度等级只有M2.3；1~5层砖实测强度为Mu10，6层砖强度为Mu7.5。
三 结构整体抗震加固设计
本建筑位于上海市静安区，医院为二级乙等综合性医院，根据《建筑工程抗震设防分类标准》（50223-2008），本房屋抗震设防类别为重点设防类，既乙类建筑。根据抗震鉴定标准，本建筑后续使用年限为50年（C类建筑），抗震加固设计应按高于本地区抗震设防烈度一度既8度的要求加强其抗震措施。
通过前文所述，本建筑未设置圈梁构造柱，且砌体及砂浆强度等级和部分楼层横墙间距不满足规范对于砌体结构抗震构造措施的要求。
通过整体建模计算，部分墙体竖向受压承载力和地震抗剪承载力不满足要求，因此需对此建筑进行整体抗震加固。
经综合分析比对，在设计时，选择采用常规的钢筋混凝土面层法对砌体墙体进行加固，并按照抗震规范要求，在楼层处设置钢筋网混凝土砌体组合圈梁，在纵横墙体交接处等位置设置钢筋网混凝土砌体组合构造柱，既满足墙体受压承载力和抗剪承载力要求，又满足规范对圈梁构造柱设置的要求。
梁板及基础采用相应的方法进行加固，此部分内容不在本文讨论范围内，不展开进行说明。
通过以上这些措施，经计算，加固后本建筑满足现行规范要求。
在设计完成并施工单位进场后，遇到了以下问题需要对原始设计进行调整。首先本工程位于市中心，且周围场地狭窄，需要部分建筑内部面积作为材料堆放、加工的空间，采用钢筋网混凝土面层法加固时，无法大面积采用喷射法进行施工，单次混凝土用量少，也无法现场搅拌混凝土，钢筋网混凝土面层加固存在较大的施工难度。另外，医院病房紧张，对工期有较高要求，需要尽量缩短工期，而钢筋网混凝土砌体组合圈梁、构造柱需要大量钢筋穿过墙体，箍筋穿墙数量较多，施工麻烦，工期较长。
经过与施工单位及业主协商后，对设计进行了修改。墙体加固改用高强聚合物砂浆替代混凝土，墙体加固改为钢筋网水泥砂浆面层法进行加固，施工采用手工抹压法，根据施工进度现场搅拌，施工较为灵活便捷。通过调整面层厚度使加固后墙体满足承载力要求。
针对钢筋网水泥复核砂浆砌体组合圈梁构造柱施工麻烦的问题，圈梁构造柱改为采用型钢钢-砌体组合圈梁、构造柱的方式，大大降低施工复杂度，加快施工进度，缩短工期，使其尽快完成加固改造后投入使用，缓解医院病房紧缺的情况。型钢根据需要采用不等肢角钢或钢板，也可根据需要采用槽钢。墙体两侧或楼板两侧型钢采用螺栓对穿拧紧。典型做法详见图一和图二。
图一 型钢-砌体组合构造柱
图二 型钢-砌体组合圈梁
图三 墙面钢筋网与型钢-砌体组合圈梁构造柱连接详图
由于原墙体表面不平整，局部型钢与墙体表面之间存在缝隙，为保证型钢-砌体组合圈梁、构造柱的整体性，在预设置型钢处，采用高强水泥砂浆或聚合物砂浆将墙体表面找平处理。通过穿墙螺栓将型钢与原砌体紧密结合，形成型钢-砌体组合圈梁、构造柱。
由于六层后砌墙体为空斗砖，在新设圈梁构造柱位置处，内部空心墙体若不进行处理，则在对穿螺栓拉紧时，会导致空斗砖变形破坏，因此在
施工时，在螺栓对穿处，采用自流平混凝土将对穿位置周围空洞填实，保证两侧型钢能够拉紧。
型钢-砌体组合圈梁构、造柱与钢筋网水泥砂浆加固所用的钢筋连接采用在型钢上预留胡子筋，钢筋网与胡子筋搭接连接的方法进行连接。详见图三。通过此种方法，将墙体加固面层与新加圈梁构造柱连成一个整体，保证房屋整体抗震能力的可靠性。
型钢-砌体组合构造柱从基础顶部开始加设，在条件许可的情况下，可以通过预埋螺栓连接至基础上，地面以下部分采用素混凝土包裹进行保护。
四 结论
随着社会经济发展，城市中大量老建筑需要进行加固改造，其中很大一部分是上世纪80年代以前建设的砌体结构，在设计时未考虑结构整体抗震，在改造过程中，此类建筑均需进行抗震验算，使其满足结构抗震规范要求。
组合圈梁构造柱和钢筋网砂浆面层综合加固法，施工便捷，可操作性强，型钢可以采用工厂预制，也可以采用现场集中加工，可以大大提高现场操作效率，加快施工进度，缩短工期。其次，此方法对原结构破坏较小，且型钢对原结构楼板还有一定的支撑作用，对原结构梁板受力有一定的改善。另外由于型钢厚度较薄，可以与钢筋网水泥砂浆面层做平，不影响建筑外立面效果及室内使用空间，能更好的实现建筑效果。
但是由于采用型钢，整体用钢量较大，与钢筋网混凝土砌体组合圈梁、构造柱相比，工程材料费用会相应增加。但此种方法现场操作简便，提高工人的劳动生产率，减少人工成本，缩短工期，可以平衡掉一部分材料成本，在某些项目中具有较好的社会经济效益。
论文作者:陈高锋
论文发表刊物:《房地产世界》2019年2期
论文发表时间:2019/7/15
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