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摘要:結構在長期的自然環境和使用環境的作用下,其功能必然逐漸減弱,我們結構工程的任務不單要作好建筑物前期的設計工作,還要能科學的評估結構損傷的客觀規律和程度,并采取有效的方法保證結構的安全的使用,那么,結構的加固將成為一項重要的工作。文章結合實際施工經驗,對房屋建筑結構的加固設計及具體施工技術的應用做了探討。
關鍵詞:建筑結構;加固;發展趨勢
Abstract: This paper based on actual construction experience, discussed the application of the structural reinforcement of housing construction design and concrete construction technology.
Key words: building structure; reinforcement; development trends
中圖分類號:TU746.2 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)01-0020-02
1 常用的建筑結構加固方法
混凝土結構加固補強的方法很多, 直接加固法有加大截面法、外包鋼加固法、預應力加固法、外部粘鋼加固法等, 其它加固方法還有增設支點加固法、托梁拔柱技術、增設支撐體系和剪力墻加固法等。下面是目前常用的幾種加固方法的介紹:
1.1 加大截面加固法
加大截面加固法是在構件外部外包混凝土, 增大構件截面面積和配筋量的一種加固方法, 從而達到提高構件承載能力的目的。可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝土結構的加固。在以加大混凝土截面為主的結構中, 為了保證后澆混凝土的正常工作, 需適當配置構造鋼筋; 在以加配鋼筋為主的加固方法中, 即增加鋼筋截面積, 為保證加固鋼筋的正常工作, 需按構造要求澆灌混凝土保護層。外包材料一般以普通混凝土為主, 當外包層較薄、鋼筋較密時,可用細石混凝土, 配筋除采用鋼筋外, 也常用型鋼和鋼板。
1.2 外包鋼加固法
外包鋼加固法分濕式和干式兩種情況。濕式外包鋼加固: 外包型鋼與構件之間是采用乳膠水泥粘貼或環氧樹脂化學灌漿等方法粘結, 以使型鋼與原構件能整體工作共同受力; 干式外包鋼加固: 原構件與外包型鋼之間無任何粘結, 有時雖填有水泥砂漿, 但彼此只能單獨受力, 承載力提高不如濕式外包鋼加固有效。該方法施工簡便, 現場工作量較小, 受力較為可靠, 適用于在使用上不允許增大原構件截面尺寸, 但又要求大幅度地提高截面承載能力的混凝土結構, 主要用于鋼筋混凝土柱、梁、桁架弦桿和腹桿的加固。
1.3預應力加固法
預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件,由于預應力和新增外部荷載的共同作用,拉桿內產生軸向拉力,該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上(當拉桿與梁板底面緊密貼合時,拉桿會與構件共同找曲,此時尚有一部分壓力直接傳遞給構件底面),在構件中產生偏心受壓作用,該作用克服了部分外荷載產生的彎矩,減少了外荷載效應,從而提高了構件的抗彎能力。
同時,由于拉桿傳給構件的壓力作用,構件裂縫發展得以緩解、控制,斜截面抗剪承載力也隨之提高。
1. 4 增設支點加固法
增設支點加固法是通過增設支承點來減小結構計算跨度, 改變結構內力分布并提高其承載能力的加固方法。梁、板在跨中增設支點后, 減小了跨度, 從而能較大幅度地提高承載能力, 并能減小和限制梁、板的撓曲變形。
1. 5 粘貼鋼板加固法
粘鋼加固法是在混凝土構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板, 使其共同工作、整體受力, 以提高結構承載力的一種加固方法。它實質是一種體外配筋,提高原構件的配筋量, 從而相應提高結構構件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。采用此法加固對結構膠的要求較高, 結構膠必須具有強度高、粘結力強、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數小的特點, 并且具有一定彈性。相對于傳統加固方法, 粘鋼加固法更為簡單、快速,因而在建筑領域和公路橋梁領域中都得到了普遍應用。
2 工程加固施工前設計的必要性
2.1 現實的需要既有房屋,有的由于使用性質改變而導致荷載增加;有的為了增加使用面積,在層高較大的部位或在屋頂上進行加層;有的為滿足節能有關規定,需將樓層周邊凹凸部分補平改造;有的需要進行抗震加固;有的由于遭受火災、超載、地基不均勻沉降等原因需要進行加固處理等。既有房屋的改造、加固日益增多,因此,建筑結構設計人員根據形勢的發展應不但能熟練地從事新建筑的結構設計,還要逐漸熟悉和掌握對既有房屋的改造和加固設計工作。
2.2 檢測和鑒定的必要性為了解既有房屋結構的安全性、適用性和耐久性是否滿足要求,在改造加固前必須要對結構進行檢測和鑒定,對其可靠性作出正確的評價。檢測和鑒定工作應該由有資質的單位承擔。檢測時可根據房屋結構實際情況和特點確定重點內容,鋼筋混凝土結構應著重檢測構件的混凝土強度等級、鋼筋配置、裂縫情況、混凝土碳化深度、蜂窩缺陷等。
2.3 房屋結構的改造、加層、加固必須進行設計
(1)按有關規定,對既有房屋進行改造加固設計實施以后,承擔此任務的設計單位應該對該房屋結構的安全性和耐久性負完全責任,而原來的設計單位未參與改造加固設計時,則
不再負此責任。因此,改造加固設計應該由有資質的設計單位或研究單位來承擔。
(2)進行改造加固設計時,力求與承擔施工的單位進行配合,根據該施工單位的經驗和水平確定更合理的設計實施方案。如果由于招投標等原因,在設計時不能確定施工單位,那么在完成設計確定了施工單位后,開工之前應就設計中構造做法和施工要求與施工單位作交底和討論,必要時進行方案調整和修改設計,以確保工程質量和降低造價。
3 加固技術的研究現狀及發展趨勢
傳統的加固方法如增大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法等的技術和研究都較為成熟,并廣泛運用于工程實際,取得了較好的效果.我國近年來出現的一些新加固技術,如粘貼纖維復合材料加固法、鋼絲網水泥砂漿加固法、纖維材料的嵌入式加固法等,它們以優異的性能、特點和加固效果得到了工程界的關注和青睞.隨著新加固技術的逐步成熟,一定會在工程中得到廣泛應用.
3.1 碳纖維加固技術的研究和應用起步較晚,發展卻很迅猛.一些科研院所和大學在碳纖維加固技術的研究和應用方面開展了大量工作,主要包括以下幾方面:
(1)研究碳纖維材料加固的構件在抵抗各種荷載和變形中的承載性能以及承載力計算方法等.如在構件的受拉面粘貼片材研究加固構件的抗彎性能;在交變荷載作用下研究加固構件的抗疲勞性能等.
(2)研究碳纖維材料加固構件的破壞形式和機理.通過對碳纖維布加固的受彎、受剪構件的破壞研究表明,其破壞形式分為:碳纖維布斷裂、受壓區混凝土壓碎、剝離破壞及粘結破壞.剝離破壞是最為常見的一種破壞形式.
(3)開展預應力碳纖維布加固及施工機具和工藝的研究.根據碳纖維材料強度高而彈性模量相對較低的特點,通過對碳纖維布施加預應力可以發揮其高強度性能,提高加固效果.
3.2 鋼絲網水泥砂漿加固技術的研究,特別適于輪廓外形的結構單元的修復和加固.目前國內已將該項技術用于下水管道的內補維修、大壩防滲面板的加固[4]及水庫泄洪閘墩的加固。
3.3 纖維復合材料嵌入式加固技術,克服了碳纖維材料粘貼加固技術存在的防火性能差、粘貼在樓面上(負彎矩區域)易被人為或環境破壞、易產生剝離破壞等缺陷,加快完善和推廣纖維復合材料嵌入式加固技術;建立此項技術的標準和規范;進行這方面的理論研究。
4 結束語
綜上,建筑物結構加固是一項系統工程,除了在加固方法、設計及施工技術方面努力外,還應從源頭上抓起,加強管理,提高工程質量可以有效避免損壞的發生。由于作者水平有限,文中不足之處望行業同仁多多指正,今后的工作學習當中亦會時刻保持積極進步不斷探索的精神,爭取為我國在房屋建筑結構加固設計及施工技術方面作出更大的貢獻。
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