工程案例
業(yè)務(wù)范圍
結構加固技術(shù)的探討
發(fā)布時(shí)間:2014-07-15
近年來(lái),我國相繼發(fā)生汶川地震,玉樹(shù)地震,建筑結構遭受?chē)乐仄茐;同時(shí)由于設計與施工不足,建筑物改造,材料老化以及設計規范的改進(jìn)等原因,導致結構的可靠度下降。因此,急需進(jìn)行結構加固來(lái)保證建筑結構的可靠度,延長(cháng)使用壽命。結構加固技術(shù)在現代建筑技術(shù)中愈發(fā)重要。一、 結構加固技術(shù)的含義
結構加固技術(shù)是指在現代化的建筑過(guò)程中通過(guò)各種有效的技術(shù)措施使建筑物更具可靠性,使其滿(mǎn)足現行規范及業(yè)主所要求的安全性、耐久性和適用性。結構加固的主要目的是為了提高結構或構件的強度和剛度、穩定性和耐久性,提高結構的可靠度,減少事故隱患,從而延長(cháng)建筑的使用年限,保證正常的使用要求。
二、 結構加固的基本原則
現有建筑的加固,應結合結構的受力特點(diǎn)、新的功能要求、周?chē)h(huán)境等因素,從安全、適用、經(jīng)濟的角度出發(fā),一般應遵循下列原則:
。1)、加固方案應根據建筑物可靠性和抗震能力的鑒定結果的確定,由有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設計。
。2)、結構加固必須考慮結構的整體性。新增構件與原結構之間應有可靠連接;加固或新增構件的布置,應消除或減少不利因素,防止局部加強導致結構剛度或強度突變。
。3)、加固方案應結合原結構的特點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟指標,采用新技術(shù)、新材料,避免不必要的經(jīng)濟損失。
。4)、對高溫、高濕、低溫、凍融、化學(xué)腐蝕等自然環(huán)境因素引起的原結構損壞,應在加固設計中提出有效的防治措施,并按設計規定的順序進(jìn)行治理和加固。
。5)、加固方法應便于施工,質(zhì)量易于保證。對可能出現的傾斜、失穩、過(guò)大變形或局部坍塌等現象,應預先采取安全措施,減少對生產(chǎn)、生活的影響。
。6)、加固施工過(guò)程中,發(fā)現設計圖紙與原結構不符或發(fā)現結構其他隱患時(shí),應及時(shí)與設計人員溝通,采取有效措施后方可繼續施工。
三、 結構加固的方法與技術(shù)探討
結構加固技術(shù)根據加固方法的受力特點(diǎn)可以分為直接加固法與間接加固法兩類(lèi)。直接加固法是采取有效的技術(shù)措施直接提高原結構構件承載能力和剛度的方法,主要包括:增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材加固法、繞絲法等;間接加固法是采取有效的技術(shù)措施改變結構的受力體系,調整結構傳力途徑,或改變構件內力分布,減少構件荷載效應的方法,主要包括:外加預應力加固法、增設支點(diǎn)加固法等。此外,與結構加固配合使用的技術(shù)有:托換技術(shù)、植筋技術(shù)、裂縫修補技術(shù)、混凝土表面處理技術(shù)、錨固技術(shù)和阻銹技術(shù)等。
1. 傳統的加固方法及特點(diǎn)
1.1增大截面加固法
增大截面加固法是增大原構件截面面積或增配鋼筋,以提高其承載能力和剛度或改變其自振頻率的加固方法。根據構件的受力特點(diǎn)和加固要求不同,可選用單側或雙側加厚、三面或四面外包等。該加固技術(shù)的關(guān)鍵是新舊材料結合牢固,結合面剪力能有效傳遞,因此按現場(chǎng)檢測結果確定的原構件混凝土強度等級不應低于C10,新增受力鋼筋的兩端應有可靠的錨固。該方法施工簡(jiǎn)單,成本較低,適用范圍廣,主要缺點(diǎn)是濕作業(yè)工作量大、工期長(cháng),而且截面增大后對建筑的外觀(guān)和凈空有一定的影響。
1.2外粘型鋼加固法
外粘型加固法是對原構件外包型鋼、扁鋼焊成構架并壓力灌注結構膠粘劑,以達到整體受力,共同約束原構件要求的加固方法。該方法增大原構件截面尺寸不多,容易實(shí)現“強柱弱梁”、“強節點(diǎn)弱構件”的設計原則,適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震性能的各種房屋結構,主要用于鋼筋混凝土梁、柱、砌體柱、桁架弦桿和腹桿的加固。
1.3粘貼鋼板加固法
粘貼鋼板加固法是在原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,以提高結構承載力和延性的加固方法。實(shí)際上,粘貼的鋼板類(lèi)似體外增配鋼筋,從而提高構件的截面承載能力。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速,不影響結構外觀(guān)和使用空間,不需濕作業(yè)。
采用粘貼鋼板加固法(或外粘型鋼加固法)的技術(shù)關(guān)鍵是選擇專(zhuān)門(mén)配置的改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑。結構膠必須具有強度高、粘結力強、彈性模量高、線(xiàn)膨脹系數小、耐老化、無(wú)毒等特點(diǎn),其安全性能指標必須滿(mǎn)足《混凝土結構加固設計規范》表4.5.5的規定。
2.新型的加固方法及特點(diǎn)
2.1粘貼纖維復合材加固法
粘貼纖維復合材加固法是用專(zhuān)門(mén)的高性能膠粘劑將纖維復合材貼于原構件的表面,使其相互協(xié)調、整體受力,以提高結構承載力的加固方法。纖維復合材性能特點(diǎn)優(yōu)越:強度高,其抗拉強度標準值是普通鋼材的十幾倍,彈性模量是普通鋼材的1~2倍;自重輕,密度只有普通鋼材的1/4 ;厚度小,基本上不增加結構截面尺寸;柔性好,易于剪裁、便于施工。該方法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固,也可用于砌體結構的加固。采用該方法加固時(shí),應符合以下基本要求:
。1)、原混凝土構件實(shí)際的強度等級不應低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不應低于1.5MPa。
。2)、浸漬、粘貼纖維復合材的膠粘劑必須采用專(zhuān)門(mén)配置的改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑,其安全性能指標必須滿(mǎn)足《混凝土結構加固設計規范》表4.5.3的規定。
。3)、外貼纖維復合材的受力方式應設計成僅承受拉應力作用。
。4)、采用普通型膠粘劑時(shí),被加固構件的長(cháng)期使用環(huán)境溫度不應高于60℃;粘貼在構件表面上的纖維復合材,其表面應進(jìn)行防護處理,并滿(mǎn)足國家現行有關(guān)標準的防火要求。
。5)、加固前應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載,以減少二次受力的影響,使加固后的結構能充分利用纖維復合材的強度。
2.2、纖維嵌入式加固法
纖維嵌入式加固法是指在原構件表面預先開(kāi)好的槽中放入纖維增強復合材料(FRP),并向槽中注入粘結劑使其成為整體,提高結構受力性能的加固方法。與外貼法相比,纖維嵌入式加固法具有更好的握裹力,施工預處理量少,操作簡(jiǎn)便、材料用量省、耐高溫高濕、抗腐蝕、易與相鄰構件錨固,遭受意外荷載不易損傷等特點(diǎn)。該方法的施工工序一般為:
。1)、按設計要求在原構件表面剔槽,槽寬約為FRP筋直徑的1.5倍,槽深一般不小于20mm。
。2)、仔細清除槽中的混凝土殘渣浮塵,避免其影響FRP筋與原結構的粘結,從而影響加固效果。
。3)、在槽內先注入約1/2的粘結劑,將FRP筋放入槽中并輕壓,使FRP筋被粘結劑充分包裹,再在槽內注滿(mǎn)粘結材料。
。4)、待粘結劑固化后,將其表面修復平整。
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