1、江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤0引言砌体结构作为我国早期的建筑结构广泛存在于中国大地袁在 20 世纪末以砌体作为墙体的结构甚至达到 90%左右1遥 但由于砌体结构抗拉尧抗弯和抗剪强度低尧自重大且整体性较差等因素袁在地震作用下可能会产生脆性破坏甚至倒塌2袁从而造成大量的人员伤亡以及财产损失袁如 2008 年汶川大地震受灾总人口达 4 625.6 万人袁造成直接经济损失达 8 451.4 亿元遥 所以针对我国大量的砌体结构进行抗震加固显得尤为重要遥目前针对砌体结构的加固方法已有许多人研究袁如张富文等3对砖墙进行钢筋混凝土板墙加固既有砌体结构高延性混凝土加固技术研究姜景1,2袁张
2、锡凯1,2袁孙勇2渊1江苏建研建设工程质量安全鉴定有限公司袁江苏南京 210008曰2江苏省建筑科学研究院有限公司袁江苏南京 210008冤摘要文章以南京市某小学加固改造工程为例袁 研究高延性混凝土加固技术在既有砌体结构加固改造中的应用遥 首先袁介绍了高延性混凝土加固技术相比传统的砌体结构加固技术的优越性曰接着袁介绍了高延性混凝土加固技术具体的施工流程曰最后袁以南京市某小学为例袁通过抗力与荷载效应之比对其进行加固验算袁结果表明袁加固前其比值不满足要求且安全性不足袁对墙体采用高延性混凝土加固后袁比值均大于 1袁安全性得到提高遥 这表明文章所采用的高延性混凝土加固技术的有效性袁可对类似工程提供借鉴
3、意义遥关键词高延性混凝土曰既有砌体结构曰抗力与荷载效应之比曰结构安全性中图分类号 TU746.3文献标志码 B文章编号1005-6270渊20圆3冤03-0060-04Research on the Reinforcement Technology of High Ductility Concrete of ExistingMasonry StructuresJIANG Jing1袁2ZHANG Xikai1袁2SUN Yong2渊1.Jiangsu Jianyan Civil Engineering Quality&Safety Appraisal Co.,Ltd,Nanjing Jiang
4、su 210008 China曰2.Jiangsu Research Institute of Building Science Co.,Ltd,Nanjing Jiangsu 210008 China冤Abstract院In this paper,taking the reinforcement and renovation project of a primary school in Nanjing as anexample,the application of high ductility concrete reinforcement technology in the reinforc
5、ement andtransformation of existing masonry structures is studied.Firstly,the superiority of high ductility concretereinforcement technology compared with traditional masonry structure reinforcement technology is introduced;Next,the specific construction process of high ductility concrete reinforcem
6、ent technology is introduced;Finally,taking a primary school in Nanjing as an example,the reinforcement was calculated by the ratio ofresistance to load effect,and the results showed that the ratio before reinforcement did not meet therequirements and the safety was insufficient,and the safety of th
7、e wall was strengthened by high ductilityconcrete,and the ratio was greater than 1.This shows the effectiveness of the high ductility concretereinforcement technology used in this paper,and has reference significance for similar projects.Key words院high ductility concrete曰existing masonry structures;
8、ratio of resistance to load effects曰structuralsecurity收稿日期圆园22鄄11鄄23作者简介姜景袁男渊1979-冤袁江苏建研建设工程质量安全鉴定有限公司尧江苏省建筑科学研究院有限公司袁高级工程师袁主要从事既有建筑结构鉴定和加固研究工作遥60江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤并进行抗震性能研究曰吴碧野等4对钢筋网砂浆面层加固震损砖墙抗震性能进行了模拟曰谷倩等5采用碳纤维布渊CFRP冤加固开洞口砌体曰张广泰等6采用后植筋加固砖墙遥这些常用的加固砌体结构的方法都能增加砌体结构的抗震性能袁但是在现实施工中也存在一些不可忽视的问题袁比如
9、钢筋混凝土板墙和钢筋网砂浆面层施工中容易侵占房屋的使用面积袁需要对原有装修以及水电进行拆除袁极大地增加了造价曰FRP 加固砌体容易受到环境侵蚀等7遥这时袁高延性混凝土渊HDC冤因具有延展性高尧抗疲劳性强尧韧性好等优点8袁开始进入了广大加固研究者的视野9-11遥 高延性混凝土加固技术不仅可以大幅提高砌体结构的整体性以及抗倒塌性能袁并且还能极大地减少对原建筑的影响袁 因其具有施工简单尧周期短尧造价合理以及对原有结构破坏少等优点袁比较适合老旧的砌体结构遥 文章基于南京市某小学加固工程袁对高延性混凝土加固技术的优越性进行了研究遥1工程概况南京市某小学教学楼由 3 栋结构单体组成袁其中袁 西教学楼南区以
10、及北教学楼为 4 层的砖混结构袁3 幢建筑之间通过结构缝隔离袁 结构上相互独立袁抗震类别为 A 类建筑遥 根据原结构的鉴定结论对砖混结构部分进行砖墙加固尧新增构造柱以及圈梁加固袁本次加固设计主要进行建筑物的抗震能力和构造方面的加固工作袁以维持其在设防烈度下结构必要的抗震能力和整体性遥所加固建筑物的设计后续使用年限为 40 年袁如图 1 所示遥2高延性混凝土加固施工技术2.1高延性混凝土加固砖墙2.1.1工艺流程渊1冤基层处理院HDC 面层于原砌体结构之间的粘结面应保持干净袁 需要先铲除原墙面抹灰层或装饰层袁清理干净灰缝袁用钢丝刷刷净残灰袁吹净表面灰粉袁铲除时不宜破坏原结构遥 清理完毕后袁用水浇
11、透墙面两次袁分别在加固施工前 12 h 和 2 h左右进行袁最后刷素水泥浆一道遥渊2冤压抹高延性混凝土面层院若铲除时对墙面造成轻微破坏袁为保证面层厚度一致袁可在压抹前做灰饼处理遥 压抹 HDC 面层时袁应多次分层压抹袁每层不超过 15 mm袁 且每次压抹时需在上次 HDC初凝前遥 压抹高延性混凝土面层前袁应沿墙面往返浇水湿润袁并待墙面稍干后进行压抹遥渊3冤养护院喷水养护 7 d袁施工环境温度不低于5 益袁否则应采取冬季施工措施曰夏季施工时要防止烈日暴晒遥2.1.2 构造要求渊1冤墙体加固时若采用双面加固袁单侧面层厚度应大于 10 mm袁采用单面加固袁面层厚度应大于15 mm袁遇到门窗洞口时袁应
12、将面层延伸至洞口边进行锚固袁如图 2 所示遥渊2冤 高延性混凝土面层厚度不应小于 10 mm袁若面层厚度超过 30 mm袁 宜配置钢筋网片及拉结筋袁横竖向钢筋直径宜选用 6 mm10 mm袁间距不宜大于 300 mm曰单面加固时选择 L形锚筋袁间距不宜大于 600 mm袁双面加固时选择 S 拉结筋袁间距不宜大于 900 mm袁均采用梅花状布置为宜遥渊3冤原砌筑砂浆强度低于 1.0 MPa 时袁对 HDC面层与墙体之间采用嵌缝方式进行处理袁 深度为10 mm15 mm袁梅花状布置袁如图 3 所示遥2.2组合构造柱设置渊1冤原结构构造柱设置不满足要求时袁需依据加固设计要求设置高延性混凝土-砌体组合
13、构造柱对原结构进行加固袁具体做法如图 4 所示遥图 1高延性混凝土加固方案图 2墙体加固做法图 3嵌固区做法渊a冤横墙双面加固渊b冤横墙双面加固渊c冤洞口所在墙面双面加固渊a冤双面加固嵌缝示意图渊b冤单面加固嵌缝示意图渊c冤嵌缝立面示意图61江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤渊2冤高延性混凝土-砌体组合构造柱宜通高设置袁顶到屋面板底袁主筋锚入加强圈梁带内袁底部深入地面下 500 mm 处袁可用混凝土灌填遥渊3冤楼板钻孔时应避开楼板钢筋袁对于预制楼板来说袁宜从板缝之间穿过曰钻孔直径为 3d渊d 为穿孔直径冤袁孔洞采用高强无收缩灌浆料或结构胶填实遥渊4冤闭合箍筋采用双面搭接焊袁搭接
14、长度不小于 50 mm曰组合构造柱范围内的原墙面袁应采用高延性混凝土嵌缝袁嵌缝深度为 10 mm15 mm遥2.3组合圈梁设置渊1冤原结构圈梁设置不满足要求时袁需依据加固设计要求设置高延性混凝土-砌体组合圈梁对原结构进行加固袁具体做法如图 5 所示遥渊2冤组合圈梁高度不应小于 350 mm袁面层厚度不应小于 40 mm曰组合圈梁的纵筋宜采用 HRB400钢筋袁箍筋宜采用 HPB300 钢筋袁纵筋和箍筋的直径不应小于 10 mm 和 6 mm曰组合圈梁的保护层不应小于 10 mm袁距墙面净距不得小于 5 mm遥渊3冤设置组合圈梁时袁在组合圈梁高度范围内袁组合构造柱的穿墙箍筋可以取消曰在组合圈梁范
15、围内的原墙面应采用高延性混凝土嵌缝袁嵌缝深度为10 mm15 mm遥3高延性混凝土加固验算3.1受压承载力验算3.1.1计算说明根据 叶砌体结构加固设计规范曳渊GB 50702要2011冤中 5.2.1 条袁采用钢筋混凝土面层加固轴心受压的砌体构件时袁其正截面受压承载力按下列公式验算院N臆渍com渊fm0Am0+琢cfcAc+琢sfy忆As忆)渊1冤当配筋率 茁=0.0%时袁渍com根据 叶砌体结构设计规范曳渊GB 50003要2011冤的表 8.2.3 条取值遥fm0根据砌体构件中砖和砂浆的实际强度按叶砌体结构设计规范曳渊GB 50003要2011冤进行取值遥根据安徽省 叶高延性混凝土应用技
16、术规程曳渊DB34/T 3469要2019冤 中附录 C 第 2.1 条文说明袁高延性混凝土的轴心抗压强度标准的计算公式院fdk臆0.88伊琢d1fdu,k渊2冤其中院琢d1=0.88袁fdu,k=50 MPa袁 取该材料的分项系数为 1.4袁得到高延性混凝土的轴心抗压强度设计值院fd=fdk1.4=0.88伊0.88fdu,k1.4=27.66 MPa渊3冤3.1.2 计算实例取一层受压最不利墙肢袁 根据 PKPM 输出计算结果袁该墙肢参数如表 1 所示遥此墙肢采用双面 25 mm 厚高延性混凝土面层进行加固院N臆渍com渊fm0Am0+琢cfcAc+琢sfy忆As忆)渊4冤加固后袁构件计算
17、厚度院h=240+2伊25=290 mm渊5冤高厚比院茁=H0h=3 800290=13.103渊6冤配筋率院茁=0.00%渊7冤图 4组合构造柱做法图 5组合圈梁做法表 1墙肢参数内容参数计算高度 H0/mm砖墙横截面积 Am0/m2砌体抗压强度设计值 fm0/渊N/mm2冤受压承载力设计值/kN轴向力设计值/kN效应比 滋3 8000.20.910 583.232277.440.30渊a冤直形墙处渊b冤墙体端部处渊c冤中间纵横墙处渊d冤角部纵横墙处62江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤表 2加固前后效应之比区域楼层加固前效应之比平均值加固后效应之比平均值北教学楼123450
18、.790.740.811.370.582.482.252.222.993.03综合0.862.59综合0.813.56西教学楼南区123450.670.650.741.0470.922.382.553.185.524.17根据叶砌体结构设计规范曳渊GB 50003要2011冤表 8.2.3 可得院渍com=0.792渊8冤新增混凝土面积院Ac=0.20.24伊25伊2=42=0.042 m2渊9冤高延性混凝土轴心抗压强度设计值院fd=27.66 MPa渊10冤高延性混凝土强度利用系数院琢c=0.15渊11冤加固后袁该墙肢的受压承载力设计值院N臆渍com渊fm0Am0+琢cfcAc+琢sfy忆A
19、s忆)=0.792伊渊0.910 5伊0.2伊106+0.15伊27.66伊0.042渊12冤伊106冤/1 000=282.236 kN加固后墙肢抗力与效应之比院滋=282.236277.44=1.0171渊13冤由上式可知院 对构件加固后其效应之比由 0.3渊受压承载力不满足冤增大为 1.017渊受压承载力满足冤袁安全性得到大大提高袁这证明了文章高延性混凝土加固的有效性曰同理进行其它受压不满足墙肢加固计算袁加固后均满足要求遥3.2抗震受剪验算3.2.1计算说明为验证文章所采用的加固方案的正确性袁 拟采用高延性混凝土加固后的墙肢抗力与荷载效应之比来进行验证遥当采用高延性混凝土面层加固后袁按照
20、叶抗震设计规范曳渊GB 50011要2010冤规定袁只选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行抗震验算时袁截面抗震受剪承载力可按下列公式进行验算院V=浊pij追1追2VR0渊14冤式中院V 为墙段设计值曰浊pij为加固后第 i 楼层尧第 j墙段抗震能力增强系数曰VR0为墙段原有的抗震受剪承载力遥因本工程楼屋面板均为预制空心板袁根据叶抗震设计规范曳渊GB 50011要2010冤第 5.2.6 条规定院刚性楼盖按抗侧力构件等效刚度的比例分配袁柔性楼盖按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配袁半刚性楼盖取前两者平均分配结果的平均值遥推导可得以下公式院刚性楼盖院滋忆刚=渍忆1窑 渍忆2窑 浊 窑
21、 VME0Vij=渍忆1窑 渍忆2窑 鬃 窑 1+Vd/0.85VME0蓸蔀窑 VME0Kij移nj=1渊Kij冤移nj=1渊Vij冤渊15冤柔性楼盖院 滋忆柔=渍忆1窑 渍忆2窑 浊 窑 VME0Vij渊16冤=渍忆1窑 渍忆2窑 鬃 窑 1+Vd/0.85VME0蓸蔀窑 VME0Gij移nj=1渊Gij冤移nj=1渊Vij冤半刚性楼盖院滋忆半刚=21/滋忆刚+1/滋忆柔渊17冤式中院Vd为采用高延性混凝土加固后提高的受剪承载力曰VME0为 240 mm 厚原墙体的截面抗震受剪承载力曰Kij为第 i 层尧 第 j 道墙抗侧刚度曰Gij为第 i层尧第 j 道墙从属面积上重力荷载代表值遥3.2.
22、2计算结果对加固后的效应之比进行计算得出结果如表 2 所示袁从表中可知院渊1冤两栋教学楼加固前效应之比均低于 1袁受剪承载力不满足要求且构件安全性不足曰渊2冤对其进行加固后效应之比均大于 1袁受剪承载力满足要求且安全性大大提高袁证明了文章采用的加固方法的有效性遥4结语高延性混凝土相较于普通混凝土具有延展性高尧抗疲劳性强尧韧性好等优点袁且高延性混凝土加固技术袁相较于传统的加固技术袁具有施工更便捷尧施工周期大大缩短尧对原结构影响较小等较为突出的优势袁适合应用在老旧的砌体结构加固改造中遥渊下转第 81 页冤63江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤文章介绍了高延性混凝土加固施工技术袁并将
23、其应用到小学加固改造工程中袁采用效应之比对加固前后受压承载力和受剪承载力进行验算袁结果表明院加固前的效应之比不满足要求且安全性得不到满足袁采用高延性混凝土技术加固后袁其效应之比均大于 1袁满足要求袁安全性得到提高遥 这证明了高延性混凝土加固技术的有效性袁可在今后类似的工程中作为参考遥参考文献1 徐建袁梁建国袁杨春侠.砌体结构的现状与发展建议J.土木工程学报袁2022袁55(05):1-6.2 寇佳亮袁樊明艳袁孙国兴袁等.高延性混凝土加固震损古旧砌体抗震性能试验及恢复力模型研究J.振动与冲击袁2022袁41(07):106-115+125.3 张富文袁蒋利学袁郑士举.单面钢筋网砂浆面层和混凝土板
24、墙加固开洞砖墙抗震性能试验研究J.建筑结构学报袁2019袁40(08):108-117.4 吴碧野袁戴君武袁柏文.钢筋网砂浆面层加固震损砖墙抗震性能模拟J.地震工程与工程振动袁2021袁41(05):79-89.5 谷倩袁彭波袁刘卫国袁等.碳纤维布抗震加固开门窗洞口砌体墙片的试验研究与受剪承载力分析J.建筑结构学报袁2007(01):80-88.6 张广泰袁李元吉.后植筋砌体的抗压性能试验研究J.工程抗震与加固改造袁2012袁34(06):107-110.7 申书洋.侵蚀环境下 FRP 布加固砌体结构粘结界面的耐久性研究D.北京院北京建筑大学袁2021.8 柴宠舂袁徐国孝袁柴炳烽.砌体加固用高
25、延性混凝土材料研究J.浙江建筑袁2019袁36(03):47-49.9 薛玉芹袁 乔永胜袁 李清连.既有砌体结构房屋ECG 高延性混凝土加固技术J.山西建筑袁2019袁45渊09冤院86-88.10 张国宗袁范栩侨袁李天华袁等.老旧小区补抗震加固高延性混凝土技术应用研究J.建设科技袁 2020(24):50-52.11 李广涿.砖混结构高延性混凝土抗震加固技术研究J.四川水泥袁2021(04):40-41.渊80+95冤伊2=350 元曰 一个标准层 渊一套冤 费用为院350伊48=1.68 万元遥采用波纹管浆锚搭接时袁性能野等同现浇冶袁可在预制剪力墙吊装完成后进行野同层灌浆冶袁需要一套斜撑袁
26、费用为 1.68 万元曰传统的灌浆套筒连接需要三套临时固定斜撑用量袁费用为 1.68伊3=5.04 万元遥4结语针对传统的灌浆套筒钢筋连接方式存在吊装碰撞多尧灌浆不密实尧造价高等问题袁与 PC 设计提资袁 优化当前装配式混凝土结构钢筋连接方式袁采用螺旋箍筋约束波纹管浆锚搭接连接方式袁相对于灌浆套筒连接方式袁具有施工效率高袁成本较低袁可实现对一定范围内的多根钢筋同时进行连接袁性能野等同现浇冶袁这些优势在装配式建筑中具有较大的推广价值遥参考文献1 丁浩爽.考虑波纹管组合钢筋约束浆锚连接的搭接长度试验研究D.沈阳院沈阳建筑大学袁2016.2 尹齐袁陈俊袁彭黎袁等.钢筋插入式预埋波纹管浆锚连接的锚固性
27、能试验研究J.工业建筑袁2014袁44渊11冤院104-107.3 郭家旭袁胡少伟袁齐浩袁等.考虑灌浆料龄期的钢筋要金属波纹管浆锚连接锚固性能试验研究J/OL援土木与环境工程学报渊中英文冤袁2023.4 陈昕袁刘明袁姚大鹏袁等.考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式剪力墙拟静力试验J.大连理工大学学报袁2016袁56渊06冤院616-623.5 1王传林袁宋梅梅.螺旋箍筋约束波纹管浆锚搭接技术抗震性能研究 J.工业建筑袁2021袁51渊04冤院126-1316 刘汗青袁何宇袁霍静思.钢管混凝土柱预埋波纹管浆锚钢筋抗拔性能试验研究C椅中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第 16 届(ISSF-2018)学术交流会暨教学研讨会论文集袁2018.7 高峰袁吴玉龙袁林莉袁等.装配式建筑灌浆饱满度成套检测技术的研发J.安徽建筑袁2021袁28渊01冤院180-181.表 11#楼两种连接方式的经济效益分析连接方式材料费用/万元灌浆料费用/万元固定斜撑费用/万元合计/万元灌浆套筒波纹管12.536.26/5.041.6817.577.94节约费用9.63渊上接第 63 页冤81
