摘要:現(xiàn)有建筑物,經(jīng)過(guò)多年的使用后,隨著技術(shù)進(jìn)步和生活水平的提高,或者由于建筑物設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備的過(guò)時(shí),使用荷載的變化,要求增加設(shè)備和負(fù)荷,改變建筑物某一部位的結(jié)構(gòu)等均需按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,對(duì)現(xiàn)有建筑物進(jìn)行改造與加固。
關(guān)鍵詞:建筑物 加固 質(zhì)量
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,建筑工程項(xiàng)目的種類及數(shù)量越來(lái)越多,建筑結(jié)構(gòu)形式也呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)。因混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等形式堅(jiān)固耐用而廣泛在建筑工程中應(yīng)用,但是,由于施工材料的不過(guò)關(guān)及施工質(zhì)量存在嚴(yán)重問(wèn)題,造成建筑物出現(xiàn)裂縫、變形、斷裂、錯(cuò)位等結(jié)構(gòu)問(wèn)題,嚴(yán)重影響建筑物安全使用。
1.建筑加固原則
在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維修、加固設(shè)計(jì)中,首先應(yīng)保證原有結(jié)構(gòu)的性能得到有效的改善和提高,滿足可靠度要求,同時(shí)還應(yīng)考慮施工條件、施工工期、使用要求、加固成本等因素,設(shè)計(jì)步驟一般包括問(wèn)題分析、方案擬定、可行性論證、加固后結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析和校核、詳細(xì)設(shè)計(jì)等。 為了使結(jié)構(gòu)的維修、加固最終取得良好的綜合效益,設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守以下原則:
1.1 盡可能使加固措施發(fā)揮綜合效應(yīng),提高加固效率。 例如,如果除承載力不足外,鋼筋混凝土校還存在剛度偏低的問(wèn)題,則可考慮外包混凝土的加固方案。如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在高溫、凍碰、化學(xué)侵蝕等造成的損傷以及保護(hù)層厚度不足等缺陷, 在選擇加固方案時(shí)也應(yīng)同時(shí)考慮。
1.2 盡可能保留和利用原結(jié)構(gòu)構(gòu)件,發(fā)揮原結(jié)構(gòu)的潛力,避免不必要的拆除和更換。
1.3 盡可能減小對(duì)建筑物使用功能的影響。 對(duì)十住宅、商場(chǎng)等民用建筑,應(yīng)盡可能避免降低房屋的凈高,縮小使用空間,影響房屋的采光、通風(fēng)、保溫隔熱等功能;對(duì)于工業(yè)建筑,應(yīng)盡可能避免對(duì)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程、物料運(yùn)輸?shù)仍斐刹焕绊憽?/div>
1.4 加固后結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析和校核除了應(yīng)遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則外,尚應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的工作應(yīng)力,加固部分應(yīng)變滯后的持點(diǎn),新舊材料協(xié)同工作的程度,加固后構(gòu)件截面形心和剛度的變化等。
1.5 避免或盡可能減小設(shè)計(jì)方案的負(fù)面效應(yīng), 充分考慮加固措施對(duì)結(jié)構(gòu)體系、未加固構(gòu)件、地基等可能造成的不利影響。
1.6 應(yīng)采取可靠措施保證新舊材料的共同工作, 盡可能通過(guò)合理安排新舊構(gòu)件的拆裝順序,通過(guò)臨時(shí)卸載、臨時(shí)支頂或采取預(yù)應(yīng)力加固的方法等,減小應(yīng)力滯后現(xiàn)象,充分發(fā)揮新增部分的作用。
2.常用的加固方法
2.1 改變受力體系加固法
改變受力體系加固法是通過(guò)增設(shè)支點(diǎn)去改變結(jié)構(gòu)的受力體系的一種加固方法。增設(shè)支點(diǎn)可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算跨度,降低計(jì)算彎矩,大幅度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,減少和限制梁板的撓曲變形,從而減小撓度、縮小裂縫寬度。按增設(shè)支點(diǎn)的支承情況不同,可分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種。與彈性支點(diǎn)相比,剛性支點(diǎn)剛度較大,新支點(diǎn)處在荷載作用下沒(méi)有豎向位移或位移較小,可以忽略不計(jì),所受的荷載傳給其它承重結(jié)構(gòu)的支柱和支承構(gòu)件或直接傳給基礎(chǔ)。這種支承結(jié)構(gòu)受力比較明確,計(jì)算比較簡(jiǎn)單,且施工方法更簡(jiǎn)易。改變受力體系加固法的主要缺點(diǎn)是使使用空間受到了一定的影響。
2.2 外部粘鋼加固法
構(gòu)件外部粘鋼加固法是用粘結(jié)劑(建筑結(jié)構(gòu)膠)將鋼板粘貼到構(gòu)件需要加固的部位,以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種方法。該方法的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)60年代。與傳統(tǒng)加固方法比較,它有以下特點(diǎn):①工藝簡(jiǎn)便,只需對(duì)被加固構(gòu)件的表面進(jìn)行處理,用建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板與加固構(gòu)件牢固粘結(jié)成一個(gè)整體,使鋼板和原構(gòu)件很好的共同工作;②加固施工所需的場(chǎng)地、空間都不很大,且鋼板粘到構(gòu)件上一般三天即可受力使用;③粘鋼加固所用的鋼板厚度,一般為2-6mm。所以,加固后不影響結(jié)構(gòu)外觀,重量增加也不多;④加固效果比較明顯。因?yàn)檎充摷庸滩粌H補(bǔ)充了原構(gòu)件的鋼筋不足,而且還通過(guò)大面積的鋼板粘貼,有效地保護(hù)了原構(gòu)件的混凝土不再產(chǎn)生裂縫,或使已有的裂縫得到控制而不繼續(xù)擴(kuò)展,加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性,提高了原構(gòu)件的承載力。常用的粘膠粘劑以環(huán)氧樹(shù)脂為主配成。這種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是施工工期短,加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形和使用空間,卻能大大提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和正常使用階段的性能。采用外部粘鋼加固法時(shí),通常是將鋼板粘于梁的受拉區(qū),以提高梁的承載力。當(dāng)在梁側(cè)粘貼“U”形鋼板時(shí),還可提高梁的斜截面承載力。這種方法常被用來(lái)加固承受靜力作用下的混凝土(或型鋼)受彎、受拉構(gòu)件,但是,它要求環(huán)境溫度小于60℃,相對(duì)濕度小于70%,并要求無(wú)化學(xué)腐蝕影響。除懸臂梁或多跨連續(xù)梁端部附近區(qū)域外,一般混凝土梁為底部受拉,故粘鋼加固部位一般在梁的底部,要求加固部位混凝土具有良好的完整性和一定的強(qiáng)度(裂縫無(wú)妨),混凝土抗壓強(qiáng)度一般不低于15MPa,此外還要求梁的端部具有足夠的抗剪強(qiáng)度。粘貼鋼板對(duì)施工工藝要求較高,一般應(yīng)有專業(yè)隊(duì)伍施工。外部粘鋼加固法非常適合在民用建筑加固中的應(yīng)用,方法簡(jiǎn)單、施工周期短、成本低。
2.3 粘貼鋼筋加固法
粘貼鋼筋加固技術(shù)簡(jiǎn)稱粘筋加固,是指將鋼筋粘貼在原有配筋表面或粘貼在混凝土內(nèi)部的一種加固方法。當(dāng)鋼筋保護(hù)層脫落、脹裂或遭腐蝕破壞時(shí),可將加固鋼筋直接粘貼在原有配筋表面,當(dāng)保護(hù)層混凝土比較完好或原配筋位置不易測(cè)準(zhǔn)時(shí),可在混凝土表面切縫(10~25mm)或鑿槽,將鋼筋粘貼在縫內(nèi)或槽內(nèi),從而達(dá)到加固目的。粘筋加固適用以下幾種情況:①原構(gòu)件混凝土遭受炭化或腐蝕,鋼筋嚴(yán)重銹蝕。②因荷載改變而造成原配筋不能適應(yīng)受力要求。③施工原因造成的配筋位置不當(dāng)。粘筋加固是一項(xiàng)靈活簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),與傳統(tǒng)的加大截面法和外包鋼加固法相比,粘筋加固具有以下特點(diǎn):(1)完成加固工作后,加固筋在原構(gòu)件內(nèi)部,因此該技術(shù)是一項(xiàng)內(nèi)加固技術(shù)。(2)基本不加大原構(gòu)件的截面外形尺寸和自重,與原有配筋協(xié)同工作好。(3)加固筋貼緊或鄰近原有配筋,與原有配筋協(xié)同工作性好。(4)能盡可能少損傷原混凝土構(gòu)件。
2.4 碳纖維加固
碳纖維加固是最近十幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),隨著該技術(shù)的成熟,其發(fā)展前景十分廣闊。其加固機(jī)理是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠貼于混凝土構(gòu)件的表面,利用碳纖維材料良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力的目的。適用于新、舊混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板及剪力墻以及一些特種構(gòu)件的加固。
3.結(jié)束語(yǔ)
以上介紹了幾種加固技術(shù),可為結(jié)構(gòu)人員解決結(jié)構(gòu)工程加固補(bǔ)強(qiáng)實(shí)際問(wèn)題提供一定的借鑒與參考。設(shè)計(jì)人員必須明確這幾種加固方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,在確定建筑加固方案時(shí),應(yīng)周密考慮,嚴(yán)格遵循工作程序和加固原則,選擇合適的加固方案。此外設(shè)計(jì)人員還要對(duì)加固機(jī)理有充分的認(rèn)識(shí),如對(duì)于裂縫過(guò)大而承載力已夠的構(gòu)件,用增加縱筋的加固方法是不可取的,因?yàn)樵黾涌v筋不會(huì)減少裂縫,有效的方法是外加預(yù)應(yīng)力鋼筋或改變受力體系;對(duì)于承載力不足而實(shí)際配筋已達(dá)超筋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,仍在受拉區(qū)增配鋼筋是起不到加固作用的;對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力已足夠,但剛度不足時(shí),宜優(yōu)先選用增加支點(diǎn)和增大梁板結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸,以提高其剛度和改變其自振頻率。
參考文獻(xiàn):
[1]曲世嬌.結(jié)構(gòu)加固技術(shù)在既有建筑物中的應(yīng)用 [J].科技信息,2009,(21).
[2]李釗,孫永軍.既有建筑物加固方法探討[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2009,(9).