一种预制多孔板砖混合结构的校舍体外加固加强方法与流程

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及旧楼加固的技术领域。

背景技术：

经历汶川大地震的灾难，建筑结构业界终于清醒地认识到：过低设计标准乃是“潜伏”在建筑物全寿命周期中的“基因缺陷”，大批建筑“未老先衰”，源于结构设计与耐久性设计标准过低，由于历史的原因和受经济发展的制约，我国广大农村和部分城市中小学校舍建筑标准过低，建筑质量不高，综合防灾能力差，存在着较大的安全隐患。据初步统计我国目前仍有约1.2亿平方米的校舍需要加固，这些校舍多为预制多孔板砖混结构甚至为空斗墙结构，且建设年代较早，使用年限较长，大部分达不到抗震设防要求；这些校舍还因建设年代不同，建筑质量差异很大，需要根据排查鉴定结果确定加固方案。对大量的预制多孔板砖混结构房屋的传统加固方法一般都采用在原墙体结构内加置构造柱与圈梁的方法，但都建立在对原墙体进行全长开槽的开膛破肚式基础上进行，即对原结构实施动筋拆骨的加固方式，加固过程会破坏原墙体的整体性并产生内力重分布现象，从而降低墙体的原有承载力，而对多孔楼板几无加固措施，因此，达不到理想的加固效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种预制多孔板砖混合结构的校舍体外加固加强方法，技术先进，工艺简单，结构安全可靠度高，施工无噪音，施工安全性好、工期短，不影响正常开学时间，社会效益明显。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种预制多孔板砖混合结构的校舍体外加固加强方法，包括以下步骤：

（1）在校舍体外进行格构式构造肢柱施工及独立砖柱加固；

（2）对校舍的墙体进行垂直加强带钢筋绑扎和水平加强带钢筋绑扎；

（3）在预制多孔楼板的板端安装钢支托并对预制楼板的结构开裂进行处理；

（4）对悬挑梁和台口梁进行植筋以加大截面；

（5）对简支大梁进行碳纤维布加固施工并修补墙面裂缝；

（6）在门窗洞口进行钢筋绑扎加固；

（7）对墙体进行双面钢筋网水泥砂浆夹板加固处理；

（8）对墙体进行渗漏处理；

（9）对开裂的预制楼板面层进行修补；

（10）对屋面进行防水处理。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

步骤（1）具体做法是：首先在校舍的梁底处定位确定体外双侧柱各侧面上350×200断面尺寸，将6根φ14纵向钢筋用植筋方法植入双侧柱的基础内并绑扎φ6@150箍筋，然后沿构造柱纵向的墙体方向每隔620毫米对墙体取250×180的穿透洞，并通过该洞绑扎4φ12和φ6@100钢筋将两侧体外构造肢柱连接，形成格构式构造肢柱钢筋骨架，再分段支模浇筑；独立砖柱加固是在原砖柱外四周设置8φ14竖向钢筋并植入基础，再绑扎φ8@200箍筋，按砖柱各边加厚100mm支模分段浇筑混凝土。

步骤（2）的具体做法是：在校舍纵横墙交接处的四角设置至少7φ12的竖向配筋，并在横向铺设φ6@200分布筋，竖筋上下贯通，墙内外两侧通过φ6@400拉结筋将竖向筋连结；在与多孔楼板相交的所有纵横墙立面，以多孔板截面中性轴为中心线，在其上、下各0.6米范围墙的双面竖直设置间距约为500MM的竖向φ12钢筋，横墙搁置多孔板时，应将该钢筋穿过板缝向上、下延伸，分布钢筋取φ6@200，竖向钢筋须与横向分布筋在交叉处隔跨点焊。

所述步骤（3）的施工方法是：采用100×8的角钢衬支于多孔板的端部，同时采用100×100×8的三角钢板作为加肋板焊置在角钢内，形成钢支托，衬贴于墙体与多孔板的交接处，选用M14@400的化学螺栓予以固定，最后除锈便于水泥砂浆粉刷；并对开裂处进行处理。

所述步骤（4）的施工方法是：（1）准备：检测被植混凝土表面是否完好，用钢筋探测核对标记植筋部位；（2）钻孔：根据植筋的直径选择相应的孔径和孔深进行钻孔，对未达到设计孔深而碰到结构的，另行在附近选孔位，原孔位以不低于混凝土强度无收水泥砂浆填实；（3）清孔：采用压缩空气清孔，用金属毛刷刷三遍，吹三遍，确保孔壁无尘；（4）注胶：将注胶管插入孔的底部开始注胶，逐步往外移动，直至注满孔深40%；（5）植入：经清洁除锈后的钢筋插入胶体内，植入后胶体如低于孔口的应进行补胶；（6）在规定的固化时间内禁止扰动钢筋；（7）植筋外露段应有足够长度，与拼接钢筋焊接时，当焊接点距离筋根部小于15d时，植筋根部应采用湿润的纱布进行包裹，以防焊接高温损伤胶体；（8）采用上八仰口法支设模板，实施先浇后修的方法，确保混凝土浇筑后的断面符合要求旧构件与新浇筑混凝土的结合面需冲洗干净，浇筑前充分湿润；对混凝土材料的旧构件的结合面进行凿毛。（9）新浇筑混凝土梁钢筋保护层厚度为30mm，板筋保护层厚度为20mm。

所述步骤（6）的施工方法是：在门窗洞口周边的两角纵向设置2φ10钢筋，与角筋垂直方向绑扎三边φ6@200的箍筋，开口箍伸入墙内长度不小于500mm，每个角点至少绑扎长度不小于1000mm的3φ6@50放射钢筋，此外加分布筋φ6@200。门窗间短墙须采用6φ6纵筋、环箍式闭合箍筋外包绑扎，并在墙的厚度方向钻孔布置拉结钢筋。

所述步骤（7）的施工方法是：（1）铲除被加固墙体表面的抹灰层，并清洗干净，洒水湿润，并刷素水泥浆一道；（2）安装钢筋网；(3)抹灰泥砂浆；(4)养护。

所述步骤（8）的施工方法是：检查渗漏部位，若外墙涂料和面砖有空鼓、凸起等现象，对涂料和面砖进行更换、开裂预制楼板修补修补；剥落内墙原粉刷层，再用25mm厚的防水砂浆粉刷。

所述步骤（9）的施工方法是：（1）凿除板面的原水泥面层及细石混凝土层，；（2）除去浮渣尘土，浇水湿润，再浇注45厚C25细石混凝土层，配筋4@150；（3）后浇筑层采用平板振动器振捣到出浆，或用辊筒滚出浆；（4）浇注的板表面抹光，不再另做面层。

所述步骤（10）的施工方法是：对于预制板平屋面：先拆除屋面架空层及其他找平层，再重新搭建屋面；对于瓦屋面，更换为小青瓦屋面，并进一步加固。

本发明的有益效果是：本发明的工法基于格构式肢柱的受力分析、墙梁结构在砌体中的应力分布状态以及地震灾害下预应力多孔楼板在支座处所产生位移的破坏特点等力学原理，应对于预制多孔板砖混结构旧校舍实施体外的加强加固，适用于所有预制多孔板楼面砖混结构旧房加固改造工程施工。

本发明增设扶壁格构式钢筋混凝土构造柱和钢筋水泥砂浆竖直加强带等体外加固措施来增强原砌体在竖向的刚度和整体性；安装钢支托加长预制多孔板的搁置长度、墙体增设钢筋水泥砂浆水平加强带等体外加固措施来增强原砌体在横向的刚度和整体性；针对不同的墙体裂缝分别采用聚合砂浆填缝法、配筋填密缝法、灌浆修补法对原墙体补强；有选择地采用截面加大法、碳纤维布加强法对悬空梁实施补强；以包筋浆法对门窗洞口、窗间墙进行整体加加固。

相对于现有的校舍改造工程来说，本发明的工法采用体外加固增设构造柱、水平加强带、垂直加强带、预制多孔板钢托座加长以及采用梁外截面加大法对梁、板、墙等主要受力构件实施无伤加固，避免了加固过程对原墙体进行全长开槽、开膛破肚式的二次伤害，使整体结构得到加强，抗震设防能力显著提高，从而达到加固目的；本工法工艺简单、施工安全 、加固后的结构可靠性高；本工法加固校舍造价是新建造价的1/4，耐久年限可达50年，对在经济和社会事业发展相对落后的地区以及对延缓校舍更新改造有要求的地区应用，其优势十分明显。本工法技术先进、工艺简单、建筑垃圾少、工期短，一般在暑期就能完成，不影响正常的开学时间，经济效益和社会效益非常著显，推广应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明中格构式构造肢柱施工及独立砖柱加固的施工示意图。

图2是本发明中的墙体垂直加强带钢筋绑扎的施工示意图。

图3是本发明中的墙体水平加强带钢筋绑扎的施工示意图。

图4是本发明中安装钢支托的施工示意图。

图5是本发明中对预制楼板的结构开裂进行处理的施工示意图。

图6是本发明中墙面裂缝修补的施工示意图。

图7是本发明的步骤（6）的施工示意图。

图8是本发明的步骤（10）的分类施工表。

图9是本发明所用到的设备和材料的明细表。

具体实施方式

参照附图1-8。

本发明的施工方法具体如下：

（1）体外格构式构造肢柱施工及独立砖柱加固: 格构式构造肢柱一般设置于简支大梁所搁置的纵墙处，并与圈梁及墙体有可靠的连接，其做法是：首先在梁底处定位确定体外双侧柱各侧350×200断面尺寸，并将6φ14纵向钢筋用植筋方法植入基础内并绑扎φ6@150箍筋，纵筋的顶部遇有圈梁或大梁时，须通过圈梁或大梁底的植筋连接，重新在梁背植筋连接纵筋，然后沿构造柱纵向的墙体方向每隔620毫米对墙体取250×180的穿透洞，并通过该洞绑扎4φ12和φ6@100将两侧体外构造肢柱连接，如此形成格构式构造肢柱钢筋骨架，再分段支模浇筑。独立砖柱加固是在原砖柱外四周设置8φ14竖向钢筋并植入基础，再绑扎φ8@200箍筋，按砖柱各边加厚100mm支模分段浇筑混凝土，详见图1。

（2）墙体垂直加强带钢筋绑扎:纵墙的垂直加强带是设置于横墙与纵墙相交处的纵向外墙，其作用于构造柱相同。由于简支大梁与纵墙交接处已采用格构式构造肢柱加固，横墙与纵墙相交处设置垂直加强带后，就可保证纵向外墙在每一个开间处都得到加固。其做法：纵横墙交接处四角按要求设置至少7φ12的竖向配筋，并在横向铺设φ6@200分布筋，竖筋应上下贯通，墙内外两侧通过φ6@400拉结筋将竖向筋连结，详见图2。

（3）墙体水平加强带施工：水平加强带是用来替代圈梁的作用，其施工方法是：在与多孔楼板相交的所有纵横墙立面，以多孔板截面中性轴为中心线，在其上、下各0.6米范围墙的双面竖直设置间距约为500MM的竖向φ12钢筋，横墙搁置多孔板时，应将该钢筋穿过板缝向上、下延伸，分布钢筋取φ6@200，竖向钢筋须与横向分布筋在交叉处隔跨点焊，详见图3。

（4）预制多孔楼板板端钢支托安装：多孔板端部搁置长度不足是造成抗震性能降低的主要因素。本工法采用了100×8的角钢衬支于多孔板端部，为增强角钢的刚度，用—100×100×8的三角钢板作为加肋板，以间距400垂直该角钢的截面焊置于其内，做成钢支托，衬贴于墙体与多孔板的交接处，选用M14@400的对化学螺栓予以固定，最后除锈便于水泥砂浆粉刷。开裂预制楼板面处理。详见图4。（5）预制楼板结构开裂处理：楼、屋面多孔板在加固过程中应进行全面检查对发现存在混凝土疏松，板底漏筋、裂缝等情况应现场确认，可采用修补后碳纤维加固或替换。楼、屋面多孔板及现浇板板面存在明显裂缝时，必须凿除面层至本底结构，如发现结构裂缝须现场确认。对混凝板实体结构加固时首先应在板底板面用快干膏将裂缝外封闭，再用专用注将筒向缝内注入灌浆树脂填满缝隙止（注意不得使浆液流入多孔板的孔内），然后采用—100@400碳纤维布纵横粘贴于已清理洁净的板底。详见图5。

（6）悬挑梁和台口梁植筋加大截面：

①准备：检测被植混凝土表面是否完好，钢筋探测核对标记植筋部位。

②钻孔：根据植筋的直径选择相应的孔径和孔深进行孔，在未达到设计孔深而碰到结构的，不可打断或破坏主筋，应另行在附近选孔位，原孔位以不低于混凝土强度无收水泥砂浆填实。

③清孔：采用压缩空气清孔，用金属毛刷刷三遍，吹三遍，确保孔壁无尘。

④注胶：将注胶管插入孔的底部开始注胶，逐步往外移动，一般注满孔深的40%。

⑤植入：经清洁除锈后的钢筋插入胶体内，植入后胶体如低于孔口的应进行补胶。⑥在规定的固化时间内禁止扰动钢筋。

⑦植筋外露段应有足够长度，与拼接钢筋焊接时，当焊接点距离筋根部小于15d时，植筋根部应采用湿润的纱布进行包裹，以防焊接高温损伤胶体。

⑧支模须根据加固梁的特点，采用上八仰口法支设模板，实施先浇后修的方法，确保混凝土浇筑后的断面符合要求，旧构件与新浇筑混凝土的结合面需冲洗干净，浇筑前充分湿润；如旧构件为混凝土，则结合面需充分凿毛。

⑨新浇筑混凝土梁钢筋保护层厚度为30mm，板筋保护层厚度为20mm。

（7）简支大梁碳纤维布加固：

①施工宜在环境温度为5摄氏度以上的条件进行，否则应采用低温固化型的配套胶或采取升温措施。

②碳纤维片材应远离电气和电源;施工过程应避免碳纤维片材弯折。

③配套胶应密封万用储存，远离为源，避免阳光直接照射。胶粘剂的配置各使用现场应保持通风良好。

④粘贴纤维布前，应采取一定的措施对被加固构件进行卸荷处理。

⑤采用本方法加固时，根据检测结果确定的原梁的混凝土的强度等级不应低以C15，且混凝土表面正拉粘贴强度不得低于1.5MPa。

⑥基层处理时应清除被加固件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构屋，并用修复材料将表面修复平整。对表面有裂缝的，须先对裂缝进行灌缝或封闭处理。被粘贴混凝土表面打磨平整、除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处要进行导角处理井打磨弧状，圆弧半径不小于25mm。混凝土表面应清理干净并保持干燥。

⑦涂刷底屋树脂时应按产品供应商提供的工艺规定配制底层树脂。应用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。应在树脂表面指触于干燥后立即进行下一步工序施工。

⑧找平处理时应按产品供应商提供的工艺规定配制找平材料。对混凝土表面凹陷部位用找干材料填补平整，且不应有棱角。转角应用长平材料修复为光滑的圆弧，半径应不小于20mm。在找平材料表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。

⑨粘贴碳纤维片材时按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。按产品供应商提供的工艺规定配制漫渍树脂并均匀涂抹于所要求的部位。用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布；滚压不得损伤碳纤维布。多粘贴重复上述步骤，应在纤维表面浸渍树脂指触干燥后立即下一层粘贴。在最后一屋碳纤维布的表面均匀抹浸树脂。

⑩表面保护为保证护材料与碳纤维片间有可靠的粘贴，宜在碳纤维布其的表面涂抹树脂后，待胶粘剂指触面干时洒一层细砂。

（8）墙面裂缝修补:

①填缝密封修补法：墙体外观维修和裂缝≤1.5mm时采用填缝密封修补的方法，常用材料有水泥砂浆、聚合水泥吵浆等。施工工序；先将裂缝清理干净，勾缝刀、抹子、刮刀等工具将1：3的水泥砂浆或砌筑砂浆强度高一级的水泥砂浆或参有107胶的聚合水泥砂浆填入缝内。

②配筋填密封修补法：当裂缝＞1.5mm时，可采用配筋水泥配筋水泥砂浆的修补方法，即在与裂缝相交的灰缝中嵌入细钢筋，然后再用水泥砂浆填缝。施工是在两侧每4~5皮砖剔凿一道长约800~1000mm。深约30~40mm的砖缝，埋入一根端部弯直钩的细钢筋并嵌入砖墙竖缝，然后用强度等级为M10的水泥砂浆嵌填严实，详见图6。施工时应注意以下几点：1.两侧不要剔同一条缝，最好隔两皮砖；2.必须和处理好一面，并等砂浆有一定强度后再施工另一面；3.修补前剔开的砖缝要充分浇水湿润，修补后必须浇水养护。

③灌浆修补法：对实砌墙体裂缝可采用灌浆修补法，当裂缝＜5mm时，可采用纯水泥浆灌实，裂缝细小时可采用压力灌浆；当裂缝≥5mm时，可采用1：2水泥砂浆浆灌实。

（9）门窗洞口钢筋绑扎加固，门窗洞口周边须在两角纵向设置2φ10钢筋，与角筋垂直方向绑扎三边开口箍φ6@200，开口箍伸入墙内长度不小于500mm，每个角点至少绑扎长度不小于1000mm的3根φ6@50放射钢筋，此外加分布筋φ6@200。门窗间短墙须采用6φ6纵筋、环箍式闭合箍筋外包绑扎，并在墙的厚度方向钻孔布置拉结钢筋。详见图7。

（10）墙体双面钢筋网水泥砂浆夹板加固：

A．铲除被加固墙体表面的抹灰层，并清洗干净。墙面凿除不得猛砸狠打；抹灰前洒水湿润，并刷素水泥浆一道。

B．钢筋网安装

①钢筋的品种、性能应符合设计要求，质量符合国家标准规定的要求。

②挂网钢筋应经冷闰调直除锈方可使用。

③钢筋网拉结筋应利用砌体灰缝（或植入圈梁），并拉住网片节点。

④钢筋网片部应有妥善锚固；穿越楼板时断开，用粗钢筋等强强度代换。

⑤钢筋网片应有一定的保护层厚度，应置于加固砂浆层中间，与墙面净距宜≥5mm，网外表保护层应≥10mm。

C．抹灰泥砂浆

①水泥砂浆宜在环境温度为5℃以上时进行施工，冬期施工应采取防冻措施。

②砂浆应按配合比进行配制，现场应进行试配。

③抹灰施工前，砌体表面应浇水湿润，待表面稍干后再行抹灰。

④抹面应用手工用力抹在砌体表面，填实原有灰缝空隙。

⑤砂浆面层宜分层抹压，第一层厚约15mm，表面刮糙，初凝前抹第二层，第二层砂浆应将钢筋网全部覆盖，第三层抹至设计厚度，表面压光。

⑥加固层不宜留置水平施工缝，每层墙面施工分区仅设垂直施工缝，且一、二层的施工缝错开100mm。

⑦砂浆面层也可采用喷射法施工。

（4）养护

①单面墙体砂浆完毕后，既进行保湿养护。

②外墙面采取遮阳措施防止烈日暴晒。

③养护的水质需符合要求，浇水次数应保持砂浆处于湿润状态。

④当砂浆表面不便浇水时宜使用塑料覆盖，并应保持塑料布内表面有凝结水。

⑤当日平均气温低于5℃时，不得浇水。

（11）墙体渗漏处理：对于严重渗漏的墙体，若未做其他加固处理，应先检查渗漏部位，若外墙涂料和面砖有空鼓、凸起等现象，应对涂料和面砖进行更换、开裂预制楼板修补修补；内墙原粉刷层应剥落，再用25mm厚，砂浆比例为1：2.5防水砂浆粉刷。

（12）开裂预制楼板面层修补：

①凿除板面的原水泥面层及细石混凝土层，轻敲细凿，不得损坏原预制板。

②除去浮渣尘土，浇水湿润，但不得积水，再浇注45厚C25细石混凝土层，配筋双向4@150。

③后浇筑层采用平板振动器振捣到出浆，或用辊筒滚出浆。

④浇注的板表面随既加以抹光，不再另做面层。

（13）屋面防水处理，详见图8。

①预制板平屋面：先拆除屋面架空层及其他找平层，细石混凝土屋等，至原预制板面，不损坏预制板。再分别根据需要，采用下列屋面一做法。

②小青瓦坡屋面檩条椽条等木构件如有严重腐蚀或损坏现象，需重新换掉。

（14）其他注意事项：

（1）本发明的工法中的图示尺寸以毫米（mm）为单位，标高以米（m）单位。

（2）未尽事宜严格按国家现行规范和规程执行。

（3）经加固的校舍未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构用途和使用环璄。

（4）加固后，应定期检查构件的工作状况，检查次数具体为：前五年每年检查不少于1次，以后每年检查不少于两次。如复检结论认为建筑结构仍工作正常，则可继续使用，否则应立即卸荷，停止使用，经重新加固后方可使用。

（5）施工过程中进一步检查栏杆、女儿墙、雨篷等非结构构件的安全性，发现问题及时通知设计人员进行处理。

（6）屋面人字屋架在加固施工时应进行检查，对发现构件腐蚀、断裂脱落、无下旋杆等情况通知设计 人员现场确认是否需要更换或改造。

（7）楼、屋面多孔板在加固过程中应进行全面检查对发现存在混凝土疏松，板底漏筋、裂缝等情况应通知设计人员现场确认，可采用修补后碳纤维加固或替换。

（8）楼、屋面多孔板及现浇板板面存在明显裂缝时，必须凿除面层至本底结构，如发现结构裂缝，应通知设计人员现场确认，另出加方案。

（15）材料质量控制

①混凝土强度等级采用C25，由于加固截面小，应采用灌浆浇筑。

②体加固砂浆采用普通水泥砂浆，强度M10，采用中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。

③钢筋：级为HRB335，为HPB235。

④材料：Q235及HPB235采用E40XX型焊条，HRB335采用50XX型焊条。

⑤除注明用植筋外，其他锚栓应符合《碳素结构钢》GB/T700-88规定Q235钢制作。

⑥植筋胶必须采用专门配置的改性环氧树脂胶粘剂，其性必须满足B级胶的要求，满足GB5036-2006第4.5.6条规定。

⑦碳纤维布规格为300g/㎡,高强度Ⅱ级，安全性能指标须满足GB50367-2006第4.4.1条规定。

⑧碳纤维布配套胶粘剂采用B级胶，且应满足GB5036。

本发明的材料和设备明细详见图9。