常州市某老旧住宅小区位于常州市钟楼区,该小区内共有28栋住宅楼(五羊地块13栋、梅园北侧地块6栋、实小西侧地块9栋),采用的结构体系为装配式大板结构,层数均为5层,屋面型式为装配式平屋面。该小区建造年代为20世纪80年代初,至今已接近40年。当年设计时采用的相关设计规程为J78-1《装配式大板居住建筑结构设计和施工暂行规定》;1991年JGJ1—1991《装配式大板居住建筑设计和施工规程》颁布实施,J78-1于同年废止;2003年颁布实施的03SG611《砖混结构加固与修复》中提出过此类结构的几种加固做法,但2015年颁布实施的新版15G611《砖混结构加固与修复》已取消,故目前暂无相关的设计规范与图集参考。因此,为积极相应国家“因地制宜推进城镇老旧小区改造,实现惠民生和促发展双赢”的政策,本课题组在对该小区内渗漏严重的楼栋充分调研的基础上,结合南京工大建设工程技术有限公司出具的结构检测报告,进行损伤诊断并给出修复加固方案。1板房现存问题1.1阳台挑板、栏杆、预制装饰板等受损现象预制阳台挑板翻边钢筋锈蚀严重,预制装饰板脱落,栏杆严重破损,丧失防护功能(见图1);板底粉刷层大块掉落(见图2),存在较大的安全隐患;南阳台原为敞开式,部分住户采用在栏杆空隙内塞砌砖方式将其封闭(见图3),加大了阳台荷载,存在一定的安全隐患。
1.2外墙、屋面开裂、渗漏严重经现场勘查,每栋楼东西户的最东西侧房间、北侧房间以及顶层,开裂渗漏现象明显,房间内装修面层存在局部空鼓、剥落现象,见图4、图5。1.3装配式墙板水平、竖向接缝开裂现象装配式墙板的水平接缝外侧设置有楔形结构线条,如图6所示,有些楼栋的楔形结构线条外侧又另贴装饰线条,存在局部脱落现象。墙板的竖缝附近区域存在开裂现象,导致渗漏。
2原因分析2.1结构体系存在不足之处墙板、楼板、阳台板、楼梯等构件均采用预制装配;墙板按开间(3.0~3.3m)、进深(4.0~4.5m)分块;楼板每房间一块,不超过两块;一般采用小开间横墙承重,横墙较多且刚度较大,纵墙少且刚度较小,结构体系抗震性能较差。典型楼栋的结构平面布置图如图8所示。由于经济条件和技术原因,再加上当年的设计标准要求较低,墙板采用180mm厚空心墙板,抽芯孔径151mm、板面厚度14.5mm、肋宽19mm,略小于规范要求,厚度较薄;配筋按构造要求,直径4~6mm,间距500~1000mm,配筋率较低,延性较差。2.2耐久性降低装配式大板结构住宅楼到目前已使用接近40年,存在混凝土碳化(实测碳化深度约2mm)问题以及渗漏等问题,影响房屋的正常使用和耐久性,对结构安全亦有影响。2.3保温性能差装配式大板结构的传热系数与江苏省现行规范相差较大,且墙板平均厚度(外墙厚度180mm,内墙厚度140mm)较薄,加之当年规范的保温节能要求较低,不需要设置外墙保温层,保温性能较差。2.4抗裂性能较差受当年生产条件的限制和施工工艺的影响,空心墙板刚度极不均匀,开孔处单侧混凝土板较薄,配筋率又低,在混凝土收缩及温差作用下产生水平拉应力,出现裂缝,东西山墙的墙板大多有开裂、渗漏现象,屋面板渗漏也较为严重,影响大板的整体性和承载能力。2.5装配式墙板连接构造薄弱2.5.1装配式墙板水平缝引起渗漏的原因墙板水平接缝处是抗剪薄弱环节,对抗震不利,而且装配式墙板在大面积施工时,由于吊装时上下墙板不易对准,要用撬棍等校正,砂浆层易被破坏,从而在水平接缝处易存在渗漏现象。2.5.2装配式墙板竖缝引起渗漏的原因出于施工方便考虑,墙板竖缝上角钢筋采用焊接、下角钢筋采用搭接连接,灌缝采用C20细石混凝土。外墙竖缝内灌满混凝土或砂浆后不可避免地出现收缩裂缝,雨水在重力作用下向下流,在风压作用下向内延伸,流水线呈曲线形,直通墙板内部,导致接缝渗漏。
3修复加固处理方案3.1阳台处理该小区阳台有两种结构形式,其一是预制挑梁加预制挑板形式(只有少量几栋),此类阳台加固方式可参见支架法和拉杆法进行处理;其二是阳台挑板与房间楼板采用整体预制装配方式,将阳台外围周边的装饰线条与底板粉刷层凿除后,阳台四周栏杆按规范要求重新设置,并与新做的翻边可靠连接,阳台翻边露筋、剥落处理见下文3.2节,考虑阳台承载和外立面效果,阳台统一用落地窗封闭。3.2露筋、剥落处理对于混凝土破损剥落但钢筋未外露的构件缺陷,清除松动混凝土及浮尘后,在新老混凝土界面处涂刷混凝土界面剂后,采用M40高性能水泥复合砂浆进行修复。对于混凝土破损剥落且钢筋外露的构件缺陷,清除松动混凝土及浮尘,对外露锈蚀钢筋进行除锈并钝化处理,涂刷界面剂后采用BY-40灌浆料进行修复。3.3墙板表面及屋面裂缝处理对于宽度≥0.3mm或已贯穿的裂缝,采用JK裂缝修补胶压力注浆进行修复;对于宽度<0.3mm或未贯穿的裂缝,采用JK裂缝修补胶表面封闭处理;对于屋面,考虑到耐久性,裂缝修复完成后,整体增设刚性防水层。对每栋楼的东西山墙采用钢筋网砂浆面层加固处理。钢筋网四周应采用锚筋、插入短筋或拉结筋等与楼板、大梁、柱或墙体可靠连接,上端应锚固在楼层构件、圈梁或配筋的混凝土中,下端应锚固在基础内,锚固可采用植筋方式;钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞时,宜将钢筋弯入洞口侧面并沿周边锚固;抹水泥砂浆时,应先在墙面刷水泥浆一道再分层抹灰,且每层厚度不应超过15mm。面层应浇水养护,防止阳光暴晒,冬季应采取防冻措施。3.4装配式墙板拼缝修复处理3.4.1水平缝修复处理从耐久性角度考虑,对普通位置的外墙板水平缝处的楔形结构线条清洗干净后,涂刷UGL防水涂料;对补贴的装饰线条破损处,采用保留原楔形结构线条,并整体清除破损装饰线条后,再用水泥复合砂浆复原的处理方案
3.4.2竖缝修复处理
对于外墙板竖缝,清除疏松砂浆后,压力注入弹性聚氨酯,然后在清理干净的外墙表面贴200mm宽的丁基条带,并外附20mm厚的水泥复合砂浆保护层
3.5修复加固选用的材料技术性能对于修复加固中所采用的材料,必须符合相关设计与验收规范的要求。技术性能指标如下:(1)M40高性能水泥复合砂浆:轴心抗压强度设计值≥23.1MPa,轴心抗拉强度设计值≥1.89MPa,弹性模量≥3400MPa。(2)BY-40灌浆料:流动度5.0~8.0s,3d抗压强度≥35MPa,3d膨胀率0~0.040%。(3)混凝土界面剂:采用YJ-302混凝土界面处理剂,常温剪切强度>2.2MPa,拉伸胶结强度>1.8MPa。(4)钢筋除锈剂:FC-01型钢筋除锈乳液,Cl-含量降低率≥90%,60次干湿循环试验钢筋无锈蚀。(5)JK裂缝修补胶(环氧树脂浆液):钢-钢拉伸抗剪强度标准值≥10MPa,抗拉强度≥20MPa,受拉弹性模量≥1500MPa,抗压强度≥50MPa,抗弯强度≥30MPa,且不得呈脆性破坏,不挥发物含量≥99%;可灌注性:在产品使用说明书规定的压力下能注入宽度为0.1mm的裂缝。4结论与展望(1)本文所提出的修复加固方案能满足房屋结构安全、适用、耐久性的要求,并且入户工作量较少,施工周期较短,造价较低,对居民生活的干扰和环境影响较小,改造提升较易开展。(2)建筑外立面翻新结合本文提出的修复加固方案,可获得更好的立面效果。但尚存在两个问题需要进一步研究:一是如何提高装配式大板结构的抗震性能;二是结构修复加固与防水、节能改造工程一体化。
