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近现代建筑加固维修方法初探

发布时间:2017/12/09 点击量:

  随着社会各界保护意识的增强,很多近现代建筑得到了有效保护、合理利用,但仍有部分建筑由于建造时的设计标准低,建筑材料强度 低、后期超负荷使用等原因,存在不同程度的结构安全问题,需要进行加固、维修。因而需要对 近现代建筑的加固维修技术进行不断探索。

建筑加固

  1 损坏情况分析

  1.1 结构形式

  近现代建筑由于建造年代不同和设计功能差异,结构形式多样。

  1.1.1 砖木结构

  这种结构形式自传入中国后,就广泛推行 开来,一直是近代中小型建筑的主要结构形式。

  1.1.2 砖混结构

  20世纪初开始,砖混结构逐步兴起,主要用于办公建筑、金融建筑、学问建筑、交通建筑、 娱乐建筑等。1902年建造的哈尔滨中东铁路管 理局办公楼,1905年建造的青岛提督公署都采 用这种结构。

  1.1.3 框架结构

  随着材料和技术的进步,从20世纪初期多 层建筑开始采用钢筋混凝土框架结构。1908年 建造的上海电话企业大楼、1916年建造的上海 天祥洋行大楼为起点、1939年建造的天津利华 大楼都采用这种结构。

  1.2 完损状况

  参照《房屋完损等级评定标准》对近现代建筑的安全性能进行评定。主要包括基本完好房、 一般损坏房、严重损坏房、危险房四类。基本完好,这类房屋结构基本完好,少量构 部件有轻微的损坏,主要表现为墙体局部碱蚀,个别混凝土构件保护层脱落等。一般损坏,这类房屋结构有一般性损坏,部分构部件有损坏或变形,主要表现为墙体大面 积碱蚀,混凝土构件老化开裂、混凝土局部脱落、 钢筋锈蚀,木地板局部塌陷,木龙骨、木屋架局 部糟朽等。

  严重损坏,这类建筑的结构有明显变形或 损坏,主要表现为墙体碱蚀、风化严重、墙体结 构性开裂,木结构建筑的木柱糟朽严重,混凝土 构件蜂窝现象严重、钢筋锈蚀严重,小肋空心砖 楼板的空心砖脱落、钢筋锈蚀严重,木屋架、木 龙骨糟朽严重,瓦屋面溜坡,外挑阳台下垂变形,外廊外倾失稳等多种现象。危险房屋,这类房屋承重构件已属危险构件,其结构丧失稳定和承载能力,随时有可能倒 塌,主要表现为主要承重构件严重糟朽、断裂, 墙体严重风化、碱蚀、开裂,明显倾斜等。

  1.3 损坏原因

  针对近现代建筑的安全现状,进行认真分析,其损坏的原因主要包括以下情况。

  1.3.1 长期使用过程中建筑自然老化

  这些建筑经过多年使用,各部位自然老化 严重,如外檐墙体严重风化;油毡、木制防潮层 自然老化,失去防潮效果;木构件糟朽等。

  1.3.2 房屋建造时的设计标准低,建筑材料强度低 建筑建造时的设计标准低,大多数建筑没有抗震设施,而且由于当时的建筑材料强度低, 很多建筑在建造时用海河土、草砖作为砌筑材 料;部分混凝土构件浇注时配比不合理、振捣不 到位,造成混凝土密实度差等。

  1.3.3 维修不及时

  部分建筑由于屋面漏雨得不到及时维修, 致使木屋架、土板严重糟朽;地下室防水失效、 长期积水,导致首层楼板的木龙骨、木地板严重糟朽。

  1.3.4 外界干扰对建筑造成损坏

  在城市建设和发展过程中,建筑室外地面 不断提升,当高于建筑原有的防潮层标高时,即 造成了建筑的防潮层失效,墙体碱蚀;另外由于 历史风貌建筑的基础普遍较浅,建筑周边的基 建、市政工程建设开挖地面,大型车辆经过时的 振动,都会对建筑的地基产生扰动,造成建筑的 损坏。

  1.3.5 使用不当对建筑造成损坏

  在建筑使用过程中,由于使用不当,如一户

  使用的住宅变成多户使用,住户在原来的走道、 门厅等处私搭乱盖厨房、居室,在居室内增设夹 层,致使建筑造成不同程度的损坏。如原来设计 为住宅的改为公共建筑,荷载加大,但结构未加 固,致使建筑造成损坏。

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  2 维修技术

  以墙体加固、混凝土楼板加固、木结构加固 为例,对近现代建筑加固维修方法进行研究。

  2.1 墙体加固

  近现代建筑墙体基本为砖砌体结构,使用 的砖有硫缸砖、红机砖、红草砖、青砖等,粘结 材料主要为海河土、白灰和白灰砂浆,少数为水 泥砂浆。

  2.1.1 主要损坏原因及维修技术研究

  2.1.1.1 主要损坏原因

  一是砖、砂浆等砌筑材料强度低,造成墙体 抗压强度偏低,不能满足现今规范要求。二是墙 体因长时间使用经过风化、冻融、腐蚀等多种因 素,造成墙体大面积破坏,严重影响其结构安全 稳定性。三是墙体所支撑荷载过大或墙体基础下 沉,造成墙体大面积开裂,存在极大安全隐患。

  2.1.1.2 维修技术研究

  需要结合墙体的位置、损坏情况,经分析比 较,采取针对性的加固措施。对于墙体抗压强度 偏低的,主要采用挂钢筋网抹灰的方式加固;对 于墙体严重碱蚀、鼓闪损坏严重,无法修复的,主要采用墙体掏砌的方式加固;对于墙体裂缝 较多,但宽度不大或墙体交接处竖向开裂的,主 要采用混凝土板带加固的方法;对于建筑墙体 稳定性差,建筑抗震等级低的情况,主要采用增 设混凝土构造柱、圈梁的方式加固。

  2.1.2 修缮方案

  2.1.2.1 挂钢筋网抹灰

  主要分为单面挂网抹灰和双面挂网抹灰两 种作法。

  第一种是单面钢筋网抹灰。

  主要施工工艺:为保证加固层与原有墙体结合牢固,使之共同受力,施工前先把原有墙面 抹灰铲除,砖缝剔深10mm,用钢丝刷将墙面刷干 净,自上而下洒水湿润。在墙体植筋,绑扎钢筋 网,并在墙面挂置牢靠,绑扎竖(纵)筋在内,水平(横)筋在外,手工抹水泥砂浆。如工程量 较大,也可采用空压机喷射细石混凝土或水泥 砂浆做法。

  效果分析:该方法施工难度不大、造价较低, 并且能够有效提升墙体结构稳定性,适用于保 留较好的墙体结构。缺点是墙体厚度增加,内檐 净距将减少6-10cm。

  第二种是双面钢筋网加固。

  主要施工工艺:在绑钢筋前墙体施工同“单面钢筋网抹灰”,绑扎钢筋挂置方法为:在墙上 凿孔,孔内粉末碎块须清除干净,并用水清洗, 先在孔内灌满砂浆,插入拉结筋,将孔内砂浆挤 压补实,达到一定强度后绑钢筋网。手工抹水泥 砂浆,须抹两至三遍,第一遍要求揉均刮糙,第 二至第三遍再压实抹平, 不得有空鼓、裂逢、露筋现象,施工完后要注意浇水养护。

  效果分析:双面钢筋网抹灰加固施工能够

  较大提升建筑墙体结构稳定性,该做法适用于 内外檐均有条件实施的墙体结构。相比单面钢筋 网抹灰能够更大的保证墙体的抗压、抗剪性能。

  2.1.2.2 墙体掏砌加固

  主要施工工艺:掏砌砖墙应横向分段并间 隔的方式,可以由两端向中间,也可以由中间 向两端对称进行,掏砌段的长度一般为750mm-1000mm。每段墙体的掏拆应由上而下逐层进行。

  掏拆后的墙洞均应清整干净、浇水湿润。掏砌混 水墙宜用满丁满条组砌方法;掏砌清水砖墙应 沿用原墙的组砌方法。砌筑时其丁砖必须用整 砖,370mm厚以上的砖墙丁砖交错搭接,确保新 砌墙的整体性。

  效果分析:通过墙体掏砌替换局部损坏墙 体,能消除墙体薄弱部位,提高墙体的整体承压 及地震状况下的抗剪性能,进一步保证整片墙 体乃至整体结构的受力性能。同时,也改善了建 筑物的使用环境。这种方案工程量小,但有一定 操作难度。

  2.1.2.3 混凝土板带加固

  主要施工工艺:混凝土板带厚度为一皮砖 高度,长度为600mm。宽度为墙体厚度减120mm。

  混凝土强度等级为C20细石膨胀钢筋混凝土。按 照配比进行细石膨胀混凝土搅拌,并进行浇筑, 应饱满密实。

  效果分析:墙体转角部位因应力集中容易 产生破坏,尤其是房屋的四角,在地震力作用下 兼受扭转等复合应力,易产生裂缝甚至破坏,在 转角位置设置混凝土板带能够加强两侧墙体的 拉结,提高墙体的整体性,增强刚度。在平面墙 体部位设置混凝土板带能够阻隔墙体裂缝的发 展,增强墙体稳定性。

  2.1.2.4 增设混凝土构造柱、圈梁

  主要施工工艺:在墙体交接处增设内置混凝 土构造柱,在楼板标高处增设内置混凝土圈梁。

  首先分段剔除墙体并下设铁板凳进行支顶;然后 放入绑扎好的钢筋;最后浇筑SCM混凝土灌浆料。

  效果分析:圈梁和构造柱连接形成纵向和 横向构造框架,加强纵、横墙的联系,抵抗震动 荷载和传递水平荷载。圈梁起到水平箍的作用,

  可减小墙、柱的压屈长度,防止和减轻墙体由于 地基不均匀沉降等因素引起的裂缝,起到改善 房屋总体抗震能力的作用。

  2.2 混凝土楼板加固工程

  部分历史风貌建筑的楼板为小肋空心砖楼板或钢筋混凝土楼板。

  2.2.1 主要损坏原因及维修技术研究

  2.2.1.1 损坏原因分析

  建造时施工工艺落后、材料质量差,加之长 时间使用,致使钢筋锈蚀严重,混凝土剥落,承 重构件破损严重。

  2.2.1.2 维修技术研究

  无论小肋空心砖结构还是钢筋混凝土结构, 维修难度都比较大。对于无保留价值的楼板一 般采用拆除后重新浇筑混凝土的工艺进行改造; 对于有保留价值的楼板,采取对原楼板破损部 位进行修补,在下方增设承重楼板的加固方法。

  2.2.2 修缮方案

  2.2.2.1 拆除后重新现浇混凝土楼板

  主要施工工艺:整体拆除原先楼板;整体支 模板,与墙面交接处增设铁板凳;绑扎钢筋,浇 筑砼。梁与梁相交,梁与柱相交,支撑梁在相交 处均设附加箍筋。

  效果分析:用现浇混凝土楼板替代原有楼 板,提高了楼板的承载能力,保证建筑结构的安 全性。施工量较大,但工艺简单。

  2.2.2.2 下方增设混凝土楼板

  主要施工工艺:首先将原楼板板底抹灰剔 除,不能损坏原楼板;然后在肋部植筋,并与新 浇筑楼板的钢筋进行绑扎,使用无收缩水泥浇 筑楼板。

  效果分析:采用下部增设混凝土楼板加固 的方法,提高了楼板的承载能力,保证建筑结构 的安全性。同时也有效保护了楼板面层极具保留 价值的装饰材料。该方法施工难度较大。

  2.3 木结构加固工程

  砖木结构是近现代建筑的主要结构形式,其屋架、楼板等承重构件大多为木质。

  2.3.1 主要损坏原因及维修技术研究

  2.3.1.1 主要损坏原因

  糟朽:木构件糟朽主要是由于环境阴暗潮 湿的造成木构件自身腐朽,多出现在构件入墙部 位,此部位为荷载集中剪力部位,为构件薄弱点。

  虫蛀:主要为白蚁对木材蛀蚀。其表现为木 构件色泽表面呈灰白色且不光滑而粗糙,用小 锤敲打发出“孔、孔”沙哑声且无弹性。

  下挠变形:下挠结构承载力不足,并且上部 荷载长期垂直压力引起下挠变形。

  木构件劈裂:木构件使用多年,由于木料的 材质特性加之空气温湿度变化的影响,出现延 木料纹理方向的裂缝,影响构件的受力。

  2.3.1.2 维修技术研究

  对于木构件糟朽、虫蛀、断裂等严重损坏的 应按原材质更换木构件;对于木梁及木龙骨局 部槽朽、虫蛀、断裂的,可采用打夹板加固的方 法;对于木屋架的下弦等受拉构件出现严重风 裂、下挠变形等情况的,可进行碳纤维加固;对 于木檩或木屋架存在明显风裂的,可采用铁箍 加固的方法。

  2.3.2 修缮方案

  2.3.2.1 更换木构件

  主要施工工艺:更换前,先进行支顶并且适 当减轻荷载。根据设计图纸放出木屋架的大样。再进行加工制作,加工后进行防腐及面层油漆 粉刷,更换构件。

  效果分析:对严重损坏的木构件进行更换, 能够彻底消除安全隐患。提高木结构体系的承载 能力,但施工量较大,有一定的施工难度。

  2.3.2.2 打夹板加固

  主要施工工艺:截去木梁、木龙骨的损坏部 位,换上与截去部位材质、尺寸相同的新木材,用木夹板、螺栓加固,梁、龙骨新旧料截面接缝 应严实、顺直,螺栓拧紧固定。

  效果分析:在不整体更换木构件的情况下, 对局部损坏部位进行替换并用夹板固定的维修 方法,能够有效增强木构件的受力性能,且工程 量小,施工简便。

  2.3.2.3 碳纤维加固

  主要施工工艺:按照设计方案对基底进行修补、打磨处理,涂刷碳纤维胶粘结剂,粘贴碳 纤维片并进行养护。

  效果分析:采用此法加固能够提高杆件的 抗拉及抗剪能力,从而达到加固木屋架的目的。

  碳纤维加固对基底处理、粘接等施工工 艺要求较高。

  2.3.2.4 铁箍加固

  主要施工工艺:采用扁铁制成铁箍,对承重 木构件进行双面加固。铁箍间距500mm,铁箍端 部钻Ф10孔,采用普通螺栓固定。

  效果分析:对木檩或木屋架存在明显风裂 的情况,用扁铁箍对构件进行加固,可对其截面 产生约束作用,限制木构件裂缝的延伸与发展,

  并确保构件的承载能力不降低。这种加固方案施 工简便,且耐久性强。

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