配筋混凝土肋空心砖组合楼板防坠落技术应用.docxVIP

1?工程概况

清华大学图书馆老馆位于清华大学大礼堂以北的中轴线上，由Ⅰ期和Ⅱ期两部分组成，是清华大学早期四大建筑之一（其他三大建筑分别是大礼堂、科技馆和体育馆），现为第五批全国重点文物保护单位。其中Ⅰ期由美国著名建筑师亨利·墨菲设计，始建于1916年4月，1919年3月建成并投入使用，建筑面积2?114?m2，建筑风格为西洋古典形式建筑。清华大学图书馆老馆早期照片如图1所示。

（a）

（b）

图1?清华大学图书馆老馆早期照片

（a）外观；（b）内部

图书馆Ⅰ期坐东朝西，平面为十字形布局，两层砖混结构，下层为办公室，上层为阅览室，馆后为藏书库及书库服务用房。除藏书库外，无地下室。

建筑结构受力体系是以纵墙承重为主的纵横墙混合承重体系，建筑红砖外墙有效厚度为370?mm，内墙厚370?mm、240?mm。首层顶板配筋混凝土肋空心砖组合楼板，坡屋面板为现浇混凝土板。本建筑只有在2020年对藏书库地下室梁柱进行过解危修缮加固。

Ⅰ期首层的配筋混凝土肋空心砖组合楼板，厚度200mm，是由钢筋混凝土肋及肋间填充空心砖组合而成的楼板形式。混凝土肋之间的空心砖既可作为混凝土浇筑时的模板功能，又能起到良好的隔音、隔热作用。组合楼板剖面如图2所示。

图2?组合楼板剖面示意

目前，图书馆老馆使用期限已超过百年，组合楼板混凝土碳化深度过大，底部已出现不同程度的肋部混凝土酥松脱落、钢筋外露锈蚀、空心砖粉化等问题。为保证老馆后续的结构使用安全，需要采取必要的干预措施，防止组合楼板发生块体坠落甚至楼板坍塌事故。组合楼板现状如图3所示。

图3?组合楼板现状

2?加固方案适应性分析

本着原真性和可逆性的原则，本次保护措施应选用对原组合楼板损伤最小、与原构件不发生大面积粘结、后期可拆卸的方式。

组合楼板主要处理方式有加固和拆除后新建两种，鉴于老馆属于文物建筑，从保持文物建筑本体原真性的原则出发，排除拆除后新建的方式，进而选择加固处理的方式。较为常见的楼板加固方式主要有粘贴钢板（或纤维复合材料）加固法、增大截面加固法两大类。

2.1?粘贴钢板（或纤维复合材料）加固法

粘贴钢板（或纤维复合材料）加固法适用于钢筋混凝土受弯构件的加固，可显著提高混凝土楼板的承重能力，且施工较为简便、快速，原构件自重增加较小，但对于建造年代久远的混凝土肋空心砖组合楼板，此类加固方法并不适用。主要有以下几点原因。

（1）组合楼板底部表面为大面积空心砖底模，建筑年代久远造成空心砖已出现起皮、酥松、粉化等现象，如直接将加固材料粘贴于空心砖底部，不能保证有效粘结，极易发生加固材料掉落情况，无法起到加固作用。

（2）组合楼板底部的混凝土肋已发生脱落、钢筋外露锈蚀等问题，无法直接采用粘贴法进行加固。采用粘贴法加固前应先用砂浆或修复结构胶对表面进行修复处理，工序较繁杂。此外，加固材料、修复材料以及原结构三者之间存在两个粘结界面。两个粘结界面实际的粘结力大小及是否能协同受力难以评估。

（3）粘贴法加固通常为沿楼板单向或双向等间距排列的方式粘贴，粘贴材料间存在一定的空隙。对于底部为砖底模组合楼板，仍会存在空心砖坠落的风险。如采用减少间距的方式，会造成大面积粘结的情况，这与文物建筑保护最小干预的原则相违背。

（4）采用粘贴法加固时，粘结材料一般为有机质结构胶，其耐久性及和防火性较差，后期使用中需要定期检查其耐湿热老化情况。当老化达到一定程度后，必须再次进行安全评估和加固，导致后期维护成本增加。

2.2?增大截面加固法

增大截面加固法一般包括两种作法。

（1）在原楼板顶部做钢筋混凝土叠合层，形成刚性楼盖，作为后续承重构件。这种方法虽然解决了建筑楼面后续使用问题，但并未解决下方原组合楼板的防坠落问题。同时新做叠合层时，其支座问题需要在尽量不破坏文物本体的情况下实现，难度较大。

（2）在原组合楼板底部做钢丝绳砂浆面层，作为组合楼板底部的承托，两者协同受力，起到加固效果。此方法对新旧结合面的处理以及界面胶的施工要求高，结合面的粘结效果直接影响加固质量。同时，钢丝绳与原组合楼板的连接锚固不易实现：空心砖部位不能作为锚固点；混凝土肋部存在原有钢筋，锚固点遇钢筋概率大，施工困难。此外，该加固方法工序复杂，湿作业周期长，且有悖于文物建筑保护的可逆性原则。

2.3?“钢框架+镀锌钢丝网”组合加固法

经过研讨及方案比选，Ⅰ期首层楼板最终选用“钢框架＋镀锌钢丝网”组合承托的方式进行加固。此种方法的加固原理：一是采用钢框架作为组合楼板下方的支撑体系，减小组合楼板因受上部荷载和自重荷载而产生的下挠变形，以起到对组合楼板加固的主要作用；二是在钢框架与楼板之间满布镀锌钢丝网，起到防止局部块体坠落的保护作用；三是钢框架与原组合楼板缝隙采用封缝灌浆方式，保证钢框架与组合楼板贴合密实，均匀受力。此方法的优点如下：

（1）几乎无湿作业，可缩短施