曹 亮，金蕾蕾，石璐璐，閆愛云

(浙江水利水電?？茖W(xué)校，浙江杭州 310018)

結(jié)構(gòu)的抗震加固和節(jié)能改造在我國(guó)已有較大的發(fā)展.建筑的結(jié)構(gòu)發(fā)展離不開建筑材料的革命更新.主要應(yīng)用于墻體保溫層的巖棉或者保溫砂漿，主要應(yīng)用于新型墻體的砂加氣砌塊或頁(yè)巖空心磚，主要應(yīng)用于屋面保溫層與地暖保溫層的泡沫混凝土等新型材料的出現(xiàn)，使得混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固和節(jié)能改造的同步進(jìn)行變得越來越體現(xiàn)出其工程應(yīng)用價(jià)值.

抗震加固和節(jié)能一體化設(shè)計(jì)時(shí)目前一般很少做反應(yīng)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試.很多都是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行.這種做法能在一定程度上彌補(bǔ)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足.但是并不精確.本文在調(diào)研時(shí)對(duì)建筑物做了結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和場(chǎng)地測(cè)試，考慮其對(duì)建筑物的實(shí)際影響因素，為業(yè)界提供一種解決實(shí)際問題方法.

1 調(diào)研分析

通過調(diào)研浙江郊區(qū)大量的建筑物，很多建筑物在設(shè)計(jì)施工技術(shù)方面都存在不合理之處，有抗震加固的需要.目前大量現(xiàn)有建筑都是采用框架或剪力墻結(jié)構(gòu)，在抗震加固后，大量的墻體同時(shí)需要外裝飾層的重新施工.

本次研究對(duì)象以杭州郊區(qū)90年代至今的混凝土結(jié)構(gòu)建筑為對(duì)象.這些建筑多在2 000以后出現(xiàn)，所以這時(shí)候由于《建筑物抗震規(guī)范》(GB50011－2001)等一系列的規(guī)范出來，對(duì)于施工和設(shè)計(jì)的要求都比較嚴(yán)格，所以這個(gè)時(shí)候的建筑結(jié)構(gòu)一般整體性的問題比較少，體現(xiàn)在由于倒塌引起的裂縫很少，大多數(shù)裂縫都由于房屋細(xì)部沒有處理好而造成的.以杭州郊區(qū)臨安龍崗鎮(zhèn)的某中學(xué)辦公樓和實(shí)驗(yàn)樓為例，說明檢查過程.列出本次調(diào)查的主要平面圖見圖1.

本工程屬于重點(diǎn)設(shè)防類乙類建筑，抗震設(shè)防烈度為6度.實(shí)驗(yàn)樓的抗震等級(jí)為2類.由于缺乏資料，該場(chǎng)地的類別還需現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn).

該中學(xué)在1998年建造，實(shí)驗(yàn)樓為混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu).目前裂縫開展已經(jīng)到了隨時(shí)危害結(jié)構(gòu)安全的程度，需要采用措施進(jìn)行處理.

2 混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)

結(jié)構(gòu)的外觀檢測(cè)除包括裂縫外，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形的檢測(cè)，包括構(gòu)件撓度，結(jié)構(gòu)的傾斜，構(gòu)件的側(cè)移，地基的不均勻沉降等，需要進(jìn)行檢測(cè).對(duì)構(gòu)件撓度，主要采用拉鐵絲或者采用經(jīng)緯儀的觀測(cè);基礎(chǔ)沉降可根據(jù)建筑物四周設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)為參考，用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀測(cè)量水平和垂直方向的位移;測(cè)量結(jié)構(gòu)的傾斜，首先在建筑物設(shè)置上中下三點(diǎn)作為觀察點(diǎn)，然后在建筑的周圍放置水準(zhǔn)儀，以下基準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)，測(cè)量其他點(diǎn)的位移，以上基準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)，用經(jīng)緯儀測(cè)量垂直角角度，根據(jù)已測(cè)的位移和角度可以推測(cè)出構(gòu)件或建筑物的傾斜量.

而混凝土強(qiáng)度的測(cè)試，目前常采用的方法有:回彈、鉆芯、超聲法、超聲－回彈法、針貫入法、后裝拔出法、前三種方法目前比較常用.但是各自有缺陷.

針貫入法和后裝拔出法很少采用.經(jīng)過比較，我們采用采用回彈法來測(cè)定混凝土強(qiáng)度.該檢測(cè)針對(duì)實(shí)驗(yàn)樓.

通過回彈、超聲檢測(cè)、隨機(jī)振動(dòng)等方式，檢測(cè)混凝土強(qiáng)度、裂縫尺寸等結(jié)果.

由于本次測(cè)量的數(shù)據(jù)非常多，采用隨機(jī)抽取樣本的方法對(duì)于里面的40組數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，列表見表1.

表1 混凝土強(qiáng)度、尺寸、保護(hù)層厚度檢測(cè)結(jié)果

3 場(chǎng)地地震波測(cè)試

為了進(jìn)行抗震計(jì)算，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行動(dòng)力檢測(cè).我們采用剪切波速儀器測(cè)量場(chǎng)地人工波.目前人工波測(cè)試都是根據(jù)共振原理來測(cè)定場(chǎng)地的波譜頻率來判別場(chǎng)地特性.人工波測(cè)試由于有偶然性，所以需要對(duì)其進(jìn)行修正.一般測(cè)量時(shí)能夠根據(jù)人工波譜直接測(cè)量得出其頻率值.在得到場(chǎng)地人工波譜的記錄后，我們按照現(xiàn)在人工波的頻譜特性找到強(qiáng)震記錄與該頻率最接近的記錄.經(jīng)過頻譜值測(cè)試，我們測(cè)得場(chǎng)地的類別為三類場(chǎng)地.經(jīng)過反應(yīng)頻譜那么根據(jù)其選擇出數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)用傅里葉變化得到的強(qiáng)震記錄進(jìn)行模擬反應(yīng)計(jì)算，得到其反應(yīng)的波譜效率值.[1］

圖2 大樓現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)人工波譜

4 加固和節(jié)能一體化方案設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)測(cè)的人工波和選擇的強(qiáng)震記錄用TAT軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)的自震周期、層間位移均、底層柱軸壓比均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此證明地震反應(yīng)是形成結(jié)構(gòu)破壞的一個(gè)重要因素.結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中該實(shí)驗(yàn)樓的梁出現(xiàn)的貫穿裂縫和柱體、墻體出現(xiàn)的斜裂縫，均與地震有關(guān).此外還有些隔墻表面原有水泥砂漿抹灰層強(qiáng)度過高，柔韌性不夠，而產(chǎn)生裂縫.

通過比較各種裂縫修補(bǔ)方法的特點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)樓的裂縫可用環(huán)氧樹脂作為灌注材料修補(bǔ)，一方面這種方法施工方便，另一方面考慮到結(jié)構(gòu)由于自身性質(zhì)的改變?cè)斐闪瞬糠值胤胶奢d不足，造成受力裂縫，考慮其可能在一些結(jié)構(gòu)功能使用上的改變會(huì)擴(kuò)展裂縫，所以就采用最保險(xiǎn)的灌漿的方法施工.另外，由于結(jié)構(gòu)本身承載力不足，需要對(duì)梁柱進(jìn)行加固.加固的方法主要采用增大截面法.見圖3.對(duì)樓板由于過去采用預(yù)制樓板，對(duì)其拆除改為現(xiàn)澆樓板，并增加樓板的厚度.

對(duì)屋面清理后有別于通常的施工方法，在樓板清理后增加?；⒅楸厣皾{保護(hù)層或者泡沫混凝土.它能很好的與現(xiàn)澆板結(jié)合在一起，并且本身除達(dá)到節(jié)能要求外，還起到了保護(hù)層以及A級(jí)防火作用，實(shí)現(xiàn)了抗震加固與保溫節(jié)能的有機(jī)一體化.有關(guān)砂漿性能是課題組通過?；⒅楸厣皾{實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，找到最佳配比的保溫砂漿，然后現(xiàn)場(chǎng)伴制.?；⒅楸厣皾{性能穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)伴制方便，與耐堿性玻璃纖維網(wǎng)布形成避免產(chǎn)生裂縫的抗裂砂漿.[2－3］

而對(duì)墻體施工，需要增加采用鋼筋網(wǎng)水泥面層加固，見圖4.該鋼絲網(wǎng)設(shè)在第一遍抗裂砂漿和第二遍抗裂砂漿之間，并用固定錨栓進(jìn)行錨固.增加墻體的水平抗測(cè)力性能.同時(shí)在加固的表面增加保溫砂漿層，見圖5，形成墻體?；⒅楸厣皾{系統(tǒng).其由內(nèi)到外為:基層墻體，界面砂漿一道，30 mm厚玻化微珠保溫砂漿，刷5 mm厚聚合物抗裂砂漿一遍，加鍍鋅鋼絲網(wǎng)(采用錨栓與基層錨固)，再刷5 mm厚聚合物抗裂砂漿.

而對(duì)于隔墻和已經(jīng)加固的梁柱，可以采用剛才的墻體?；⒅樯皾{保溫系統(tǒng)，不會(huì)增加原有截面的面積.[4－5］

這是現(xiàn)有的一些工程中常采用的保溫系統(tǒng).保溫砂漿可以采用在實(shí)驗(yàn)中事先配合好的保溫砂漿.該保溫層采用的是墻體外保溫設(shè)計(jì).主要針對(duì)的是結(jié)構(gòu)的外墻和承重墻體.梁柱的加固采用外包混凝土加固，采用混凝土等級(jí)提高一級(jí)的方法.在其表面也加上?；⒅楸厣皾{.它是我們通過正交化實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析而得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.玻化微珠保溫砂漿的性能在導(dǎo)熱系數(shù)、抗折強(qiáng)度、干密度、和易性方面都要好于聚苯顆粒保溫砂漿.[6－8］

圖5 墻體?；⒅楸厣皾{系統(tǒng)

5 結(jié)語

綜上所述，在具體工程中如何選擇合理的措施進(jìn)行加固和采用什么材料進(jìn)行保溫非常重要.在確定具體方案上必須考慮場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)位移，柱軸壓比等因素對(duì)結(jié)構(gòu)的影響.最關(guān)鍵的是選擇合理的地震波進(jìn)行反應(yīng)計(jì)算.另外需要結(jié)合規(guī)范要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析.同構(gòu)保溫砂漿綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，我們采用改進(jìn)的?；⒅樯皾{進(jìn)行結(jié)構(gòu)節(jié)能保溫材料.在抗震節(jié)能一體化施工中，如何對(duì)節(jié)能加固一體化設(shè)計(jì)業(yè)非常重要.本次研究在實(shí)驗(yàn)和測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)建筑抗震節(jié)能一體化進(jìn)行了簡(jiǎn)單歸納和總結(jié)，對(duì)今后抗震加固的設(shè)計(jì)和施工具有一定的指導(dǎo)意義.

[1]丁伯陽(yáng)，梁師俊，樓可誠(chéng)，等.高層結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算中實(shí)際地震記錄的選取[J］.土木工程學(xué)報(bào)，2010，43(S1):17 －21.

[2]徐占發(fā).建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005:13－15.

[3]曹 亮，徐國(guó)梁.?；⒅楸厣皾{實(shí)驗(yàn)研究[J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(10):50 －51.

[4]李德英.建筑節(jié)能技術(shù)[M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009:221－230.

[5]李 珠，張澤平，劉元珍，等.建筑節(jié)能的重要性及一項(xiàng)新技術(shù)[J］.工程力學(xué)，2007，23(S):141 －143.

[6]張澤平，李建宇，楊曉晶，等.玻化微珠保溫砂漿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J］.混凝土與水泥制品，2008(3):45－48.

[7]林國(guó)海，莊子粒，翟洪遠(yuǎn).一種保溫模塊混凝土剪力墻抗震節(jié)能房屋工作性能研究[J］.世界地震工程，2012，28(2):103－109.

[8]翟旭遠(yuǎn)，翟洪遠(yuǎn)，莊子粒.新型抗震節(jié)能房屋建造技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用[J］.墻材革新與建筑節(jié)能，2012(8):53－58.