碳纤维加固-加固-前景结构加固

锚杆静压桩施工工艺流程

施工准备→挖开基础→引孔→安装鱼尾锚杆→静压钢管桩→注浆→封桩→回填基础夯实

　　1、施工准备：施工准备期做好居民的安抚工作，清理出工作面，配置2台锚杆静压桩机，2台风泵，2台注浆泵、风镐、铁钎、铁锤、电焊机、及相应的鱼尾锚杆，150mm×5mm的钢管桩，18mm钢筋及普硅42.5级水泥，硫磺胶泥等，锚杆静压桩机。

　　2、挖开基础：根据加固的房屋基础，在施工场地内放出挖基础边线及标高。由于场地所限，土方必须及时运出，基础挖开后，量测基础实际标高及尺寸，做好基础记录，基础表面浮土及杂物要清理干净并在基础测定的位置上引出150mm的孔。

　　3、安装鱼尾锚杆及压桩孔，在基础内按锚杆静压桩的布置图开呈倒锥形压桩圆孔，上口直径150mm，下口直径200mm。在距钢管桩孔口中心15cm的位置上，用手持风凿出4个25mm孔径，深30cm的锚杆孔，用预先熬制好的硫磺胶泥将鱼尾锚杆锚进孔内，待24h强度达25MPa之后，再进行下道工序施工，锚杆上的螺纹及螺距根据施工机具及反力架来确定。

　　4、静压钢管桩：在锚杆上安装静压桩龙门架，龙门架必须铅垂，保证钢管桩垂直入土，将带有尖头封端的钢管扶正入引口内，在龙门架上安装油压千斤顶及顶梁，开动高压泵，开始静压，钢管桩在基础顶部0.5m时停机，连接下一节钢管桩再静压，如此循环，直到满足压力和桩长两项控制指标即可停机，压下一根钢管。

注浆封桩：注浆采用普硅42.5级水泥，单浆液，水灰比0.5，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，主要目的是使浆液充填在钢管桩内部及周围部分土体中，以提高静压钢管桩的摩擦力和抗弯性能，注浆结束后在桩头上部用微膨C30钢筋砼（UEA外加剂）浇筑桩帽，桩帽高250mm，长×宽为500mm×500mm，以便使桩与基础连成整体共同承担楼房上部荷载。

柱抗震加固在中国建筑中，有“横梁直柱”的说法，柱是建筑物中垂直的主结构件，承托在它上方物件的重量。鉴于柱的重要性，在中一旦受到侵害，其对整体结构的影响将不堪设想。

对房屋结构的作用力

1.地基基础影响的***。房屋建筑物所在的地基土质、下卧岩层的结构与深度、基础的类型和深度以及地表地形特征，都对房屋建筑物的***有影响。当加速度较小时或地质坚实时，地表层或下垫层可能会先达到屈服点，岩石、土层将产生塑性变形，导致地基承载力下降甚至地基失效造成的***和强烈引起的振动导致基底土质液化引起房屋建筑物的下沉、倾斜和滑坡造成的***，在历次灾害中并不少见。 　　

2.竖向力导致的***。纵波使房屋建筑物产生上下颠簸，若房屋建筑物的竖向稳定性不是太好，而力较大时，会使底层柱子和墙体瞬间增加很大的动荷载，叠加上部的自重，当超出底层柱子和墙体的承载能力，底层墙柱会垮掉从而导致***。

3.横向力导致的***。横波是房屋建筑物损坏水平摇摆，***力很大。它相当于给房屋建筑物施加水平方向来回反复的作用力，大小和引起的变形超出底部墙体和柱子的极，就会使整幢房屋建筑物倾斜或倾倒从而导致***。 　

4.旋转力导致的***。各种原因引起的旋转力，导致房屋建筑物围绕水平轴或竖向轴扭转，这种扭转力对房屋建筑物的影响很大，因为房屋建筑物一般抗扭能力较差，很容易扭坏。 

竖向力、横向力和旋转力在离震中较近的范围内，往往会交织作用，给房屋建筑物以毁灭性的***。

对柱呈现怎样的***形式?

1.角柱***

当房屋发生扭转时，角柱受剪大。同时又因双向受弯，所以震害比内柱重。

2.短柱***

短柱刚度大，分配到的剪力也大，常发生剪切***。

3.柱端弯剪***

因柱端弯矩、剪力、轴力都较大。

4.柱身剪力***

由剪力、扭矩复合作用引起。

5. 梁柱节点***

因箍筋不足，在剪压作用下节点区***。

“强柱弱梁”概念

建筑抗震设计规范》要求强柱弱梁，更强的节点。意思就是，建筑物的柱子要比梁做的坚固，梁柱节点要更坚固。

这是为什么？

在强烈作用下，梁柱节点往往是多层框架***的主要部位。中节点的***多为柱端混凝土被压碎、剥落，钢筋压屈外鼓，***首先发生在柱子上。这对整个框架很不利，因为某层某一柱端发生***，其他柱端也容易发生***，从而使建筑物倒塌。

反之，如果***发生在梁端，要待所有的梁或绝大部分的梁出现***时，整个建筑物才会倒塌。所以，在设计上有意加强柱子的抗震能力，在作用下形成“梁铰型”***机制。

但在汶川中，框架柱的***明显重于梁，柱端与节点的***较为突出，即所谓的“强梁弱柱”结构很普遍。

哪一种加固方法适合柱抗震加固？

柱抗震加固方法很多种，碳纤维布是近年来被使用多的加固新材料之一，其对钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固十分有效。当对柱粘贴碳纤维布抗震加固时，应当满足以下几点：

当柱轴心受压的正截面承载力不足时，可采用环向围束法对齐进行加固，即就是沿柱全长进行无间隔地环向连续粘贴碳纤维布来对其进行加固；

当柱斜截面受剪承载力不足时，可将碳纤维布粘贴成环型箍，且纤维方向与柱的纵轴线垂直；当加固大偏心受压的钢筋混凝土柱时，应将碳纤维布粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面，且纤维方向应与柱的纵轴线方向一致。

当对延性不足的柱进行抗震加固时，可采用环向粘贴碳纤维布构成的环向围束作为附加箍筋。环向围束的碳纤维布层数，对圆形截面不应少于2层，对正方形和矩形截面柱不应少于3层；环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm，环向截断点的延伸长度不应小于200mm，且各条带搭接位置应相互错开。

碳纤维布抗震加固柱子效果佳，但应选择优良的碳布碳胶材料，注意粘贴的方式方法，否则就达不到真正意义上的抗震加固。

浅析学校抗震加固1、中小学校建筑存在的问题

目前教学楼存在的主要问题：

1)没有采取抗震构造措施，砌体结构无圈梁及构造柱；

2)有抗震设防，但抗震措施没有达到《建筑抗震设计规范》规定的要求；

3)单面走廊砌体较多；

4)楼梯间在两端；

5)砌体结构纵墙承重；

6)单跨框架结构，两方向刚度相差较大；

7)施工质量差，预制板无扒子筋，砌筑砂浆标号低。

单面走廊砌体教学楼只有两道纵墙，纵墙***窗洞较多，对纵墙的削弱很大，且单面走廊砌体教学楼高宽比较大，由高烈度的作用产生的倾覆力矩所引起的弯曲应力超过砖砌体抗拉强度时，砖墙就会开裂，是抗震性能稍差的一种结构形式。

砌体结构纵墙承重的教学楼数目也较多，唐山大中，纵墙承重的砌体结构的***比横墙承重、纵横墙承重结构的***都大。

单跨框架整体结构缺乏赘余，没有多道抗震防线。由于横向跨度较大，梁截面尺寸较大，设计中不容易控制梁的配筋量及楼板对框架梁的承载力和刚度增大的影响，极易设计成强梁弱柱的结构，结构的延性和耗能能力大大降低，且两个方向刚度相差较大，大震中容易倒塌。

有的框架结构在外廊的外侧增加了一道框架柱，但由于两排框架柱相邻较近，不但没有起到多道防线的作用，反而由于两侧刚度不均，在作用下容易造成扭转***。

总之，由于经济水平的限制，目前我国中小学校舍中绝大部分为砌体结构，而且许多无抗震设防，因此对砌体结构的抗震加固就显得尤为重要。

2、对教学建筑的抗震加固设计的思考

2.1多层砌体结构教学楼的震害

汶川的震害表明，教学建筑由于没有抗震设防，或虽有抗震设防但设计及施工质量不到位，造成许多房屋严重***或倒塌。

中小学多层结构教学楼主要的抗侧力构件为砖墙，砖墙的间距一般较大，需要楼板、屋盖有足够的强度和刚度，以便传递水平力并限制墙体的水平位移。但目前校舍预制板与墙体无连接，板与板之间的连接不是钢筋混凝土而是细石混凝土灌缝，在作用下，板无法起到传递力的作用，更无法限制墙体的位移，且还会在墙体间滑动或脱落，容易使楼体倒塌。

很多教学楼纵横墙无连接或连接较差、有的校舍无圈梁及构造柱，使校舍在作用下外墙与内墙拉脱进而失稳倒塌；还有的校舍窗间墙尺寸较小、砌体强度差，在作用下发生剪切***，窗间墙产生斜裂缝或交叉裂缝，进而丧失承受竖向荷载的能力，造成楼体倒塌。

历次表明，楼梯间在房屋两端的房屋***严重。89版《建筑抗震设计规范》第五章多层砌体房屋中的第5.1.4条明确规定：楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。楼梯间外侧的墙体由于没有楼板约束并传递力，没有其他墙体和这道墙共同工作，如遇作用，容易首先***，该道墙的***会导致楼梯的***，加固，从而造***员无法逃生。

2.2加固设计需要特别注意的有关规定

《建筑工程抗震设防分类标准》第6.0.8条“教育建筑中，***园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别不低于***设防类”，第3.0.3条“***设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其作用。”

根据上述条款，有一部分砌体结构的教学楼在抗震设防类别变为乙类后，其圈梁、构造柱的设置位置及圈梁的配筋将不满足规范要求，因此需在加固设计时结合所使用的加固方法考虑进行抗震加固。还有的砌体教学楼层数及高度超过了要求，也需进行抗震加固。

由于外廊式及单面走廊式砌体校舍抗震性能稍差，B类砌体应根据《建筑抗震鉴定标准》第5.3.5条第2款第4项：“外廊式和单面走廊式的多层房屋，碳纤维加固，应根据房屋增加一层后的层数，分别按本款)～3)项的要求检查构造柱或芯柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理”的规定进行加固设计。

2.3多层砌体结构抗震加固设计

校舍的加固受限于校舍的实际情况，往往很难实现理想的加固方案，粘钢加固，如外墙、楼地面的装修完好，对于此种情况，宜着重检查楼板的连接情况，扒子筋是否完好，板缝间是否用钢筋混凝土填实以及楼板支承在梁或墙上的长度是否满足规范要求等。优先采用不***地面装修的加固方案，如板下加支撑等，以减少楼板在拆除楼面的过程中的损伤。外墙已装修完好的砌体校舍可采用单面钢筋混凝土板墙的方法加固，在教室内部增设板墙，避免***外装修，尽量减少因加固而引起的不必要的浪费。

当层数和总高度不超过规定，但墙体抗震承载力不满足要求时，图集《房屋建筑抗震加固(一)(中小学校舍抗震加固)》(09SG619-1)推荐的加固方法有以下几种：

1)墙体所需要的抗震承载力与综合抗震承载力的差值＜60%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M2.5和M5)、＜50%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M7.5)、＜45%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M10)时，可采用钢筋混凝土板墙加固；单面板墙和双面板墙加固方法的选择主要受校舍加固条件的限制，其加固后的墙段提高系数相同。

2)砌体墙经计算，其综合抗震承载力与现有校舍所需要的抗震承载力相差10%～70%时，且墙体砌筑砂浆的实际强度等级＜M2.5的砌体结构，可采用钢筋网砂浆面层法加固；由于单面钢筋网砂浆面层对砌体强度的提高有限，且加固效果较差，对于抗震设防类别为乙类的中小学校舍，建议采用双面钢筋网砂浆面层法加固。

3)实际圈梁和构造柱布置不符合《建筑抗震鉴定标准》要求或需要加强内外墙连接整体性的校舍，可采用外加圈梁-钢筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法时，单面板墙及单面钢筋网砂浆面层内的配筋加强带不能代替圈梁和构造柱。

当校舍总高度及层数超过规定限值时，结构加固，应采用改变结构体系的加固方案。图集《房屋建筑抗震加固(一)(中小学校舍抗震加固)》(09SG619-1)介绍的改变结构体系法有两种方式：

双面普遍加钢筋混凝土板墙形成组合墙的方法及增设一定数量的钢筋混凝土单面或双面板墙的方法。此时水平及竖向配筋加强带均应设置，且配筋宜按剪力墙结构配筋，墙端、纵横墙连接处及门窗洞口边宜设置边缘构件。

对于***砖柱，当其截面尺寸较小时，如采用较薄的钢筋混凝土套加固，由于所增加的刚度有限，在作用下，其所承担的力相对较小，在进行剪力分配时可忽略不计，只按组合砖砌体受压构件进行配筋的计算。

对于内框架及空斗墙结构的中小学校舍，由于其抗震性能较差，且即便经过加固其抗震性能的提高依然有限，建议拆除。

2.4加固设计及施工单位选择的重要性

抗震加固受现有校舍的条件限制，对设计及施工的要求均较高，因此提高设计施工技术人员的整体素质就显得尤为重要。在调研中曾发现，新加固的建筑就没有达到加固效果，主要原因是加固设计人员设计水平有限，没有加固需加固的部位或没有采用正确的加固方法。建议各省市应根据具体情况，选择有一定设计水平及施工经验的专门的单位进行加固设计及加固施工，避免由于设计及施工不当而造成加固效果不佳或达不到预期效果的情况出现，避免***财力、物力的损失。

结语

学校建筑的抗震加固设计及施工的意义特别重大，应引起设计及施工人员的高度重视，认真对待，并且应熟悉相关规范的规定，避免错误的设计及施工造成有严重缺陷的结构，以提高学校建筑的抗震性。