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建筑工程常用的結構加固方法

發布時間:2019-02-23 14:41  
建筑工程常用的結構加固方法建筑結構的加固可分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據實際條件和使用要求選擇適宜的加固方法及配合使用的技術。一、直接加固法(一)增大截面法
建筑工程常用的結構加固方法  建筑結構的加固可分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據實際條件和使用要求選擇適宜的加固方法及配合使用的技術。一、直接加固法(一)增大截面法。增大截面法是用同一種材料,通過增大構件截面面積,提高構件的承載力和剛度…

建筑工程常用的結構加固方法

 

 

建筑結構的加固可分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據實際條件和使用要求選擇適宜的加固方法及配合使用的技術。

一、直接加固法

(一)增大截面法。增大截面法是用同一種材料,通過增大構件截面面積,提高構件的承載力和剛度來達到對原構件進行加固之目的的一種傳統的加固方法。這種方法被廣泛應用于加固磚結構中的梁、板、柱、墻等一般構件,鋼結構中的柱、屋架,以及磚墻、磚柱等。增大截面法的加固效果與原理結構的應力水平、材料性能、施工工藝、結合面構造處理及是否卸荷加固等因素直接相關。本方法工程費用較低,但施工麻煩,而且影響建筑空間。

(二)外包鋼加固法。外包鋼加固法是在結構構件四角包以型鋼的加固方法,它是一種使用面較廣的傳統加固方法。該方法分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。它可在基本不增大構件截面尺寸的情況下提高承載力,增大延性和剛度。外包鋼加固法適用于混凝土柱、梁、屋架以及砌體柱和窗間墻,也適用于煙囪等構筑物的加固。本方法費用稍高,但施工相對簡單,基本不影響建筑空間。

(三)外部粘貼加固法。外部粘貼加固法是用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位,以提高構件承載力和剛度的一種加固方法。本方法費用稍高,且防火性能差,有一定的空氣污染,但施工簡單,加固效果良好,不影響建筑空間。

(四)注漿加固法。該方法利用壓力,把粘結性能較好的材料注入到被加固構件內部的空隙中,以提高被加固構件的完整性、密實性,增加材料的強度。

二、間接加固法

(一)增設構件加固法。該方法是在原有構件基礎上增加新的構件,用以減少受荷面積,從而達到結構加固之目的。采用該方法一般不會損害原結構,且易于操作,但需增加新構件,有時會對原有的構件功能產生負面影響。

(二)增設支點加固法。即在梁、板等構件上增設新的支點,在柱子、屋架之間增設支撐構件,用以減少結構構件的計算跨度、荷載效應,挖掘構件潛力,增加構件的穩定性,以達到加固的目的。

(三)增加結構整體性加固法。即通過增加支撐等措施使結構構件形成整體,共同作用。因整體結構構件被破壞的概率遠遠小于單個構件,所以可以達到結構加固的目的。、

(四)改變結構剛度比加固法。及對局部結構采取措施,改變原有結構的剛度比,用以調整結構在荷載作用下的內力分布和改善結構的受力狀況來達到加固的目的。

三、加固及改造處理的內容

地基基礎加固、復位糾偏、結構補強、裂縫修補、防滲堵漏、擴建改造、部分或全部拆除以及整體平移或旋轉等。

四、加固改造處理方法

(一)混凝土結構加固

直接加固宜根據工程的實際情況選用增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、外粘鋼板加固法、粘貼纖維復合材加固法、繞絲加固法或高強度鋼絲繩網片-聚合物砂漿外加層加固法等。

間接加固宜根據工程的實際情況選用外加預應力加固法或增設支點加固法。

此外可以配合使用的技術包括:植筋技術、錨栓技術、裂縫修補技術、托換技術、碳化混凝土修復技術(目前尚未成熟)、混凝土表面處理技術、填充密封、化學灌漿技術、結構構件移位技術、調整結構自振頻率技術等。

(二)砌體結構加固

現階段常用的砌體結構加固方法主要有下列:

鋼筋混凝土外加層加固法(噴射混凝土)、鋼筋水泥砂漿外加層加固法(噴漿)、增設扶壁柱加固法、外包鋼加固法、預應力撐桿加固法、增改圈梁及構造柱加固法、增設梁墊加固法、局部拆砌加固法、裂縫修補加固法。

(三)鋼結構加固

鋼結構常用加固方法應參照《鋼結構加固技術規程》(CECS 77:96)執行,即:改變結構計算圖形的加固、加大構件截面的加固、連接的加固與加固件的連接、裂紋的修復與加固。

(四)地基基礎加固

常用方法如基礎補強注漿加固法、加大基礎底面積法、加深基礎法、坑式托換法、錨桿靜壓樁法、樹根樁法、坑式靜壓樁法、石灰樁法、砂石樁法、換填法、預壓法、強夯法、振沖法、注漿加固法、高壓噴射注漿法、土或灰土擠密樁法、深層攪拌法、硅華法、堿液法、迫降糾傾技術、頂升糾傾技術、深基坑復合土釘支護技術。

(五)抗震加固

“抗震加固”是指現有建筑物達到規定的抗震設防要求而進行的設計及施工。常用抗震加固方法有:

1、面層加固法:在砌體墻表面增抹一定厚度的水泥砂漿或鋼筋、水泥砂漿的加固方法;

2、板墻加固法:在砌體墻表面澆注或噴射鋼筋混凝土構造柱的加固方法;

3、外加柱加固法:在砌體墻交接處增設鋼筋混凝土構造柱的加固方法;

4、壁柱加固法:在砌體墻垛(柱)側面增設鋼筋混凝土柱的加固方法;

5、混凝土套加固法:在原有的鋼筋混凝土梁柱或砌體柱外包一定厚度的鋼筋混凝土的加固方法;

6、鋼構套加固法:在原有的鋼筋混凝土梁柱或砌體柱外包角鋼、扁鋼等制成的構架的加固方法。

五、各種方法適用范圍

(一)增大截面加固法:主要適用于鋼筋混凝土受彎構件和受壓構件的加固。采用本方法時,按現場檢測結果確定的原構件混凝土強度等級不應低于C10。

(二)置換混凝土加固法:主要適用于承重構件受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固。采用該法施工過程中,置換截面處的混凝土不應出現拉應力,若控制有困難,應采用支頂等措施進行卸荷。

(三)外粘型鋼加固法:主要適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱結構。

(四)外粘型鋼板加固法:主要適用于對鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件。但該法不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋率低于現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010規定的最小配筋率的構件。被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5MPa。加固施工時,應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。

1、優點:

該法施工快速,不減小建筑凈空,不影響建筑外立面,不影響上層樓蓋結構或屋面的防水構造,無現場澆筑混凝土的濕作業,施工設備簡單,可有效提高梁的抗彎剛度,而且粘鋼加固后幾乎不增加結構自重。適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。

2、缺點:

加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。這是由于鋼板剛度較大,施工時的誤差等原因使得結構膠使用中容易在粘結面上發生剝離脫空,特別是鋼板端部更易發生剝離破壞。另外,研究發現黏貼鋼板結構在承受長期動載下的抗疲勞性能不甚理想。對高強度混凝土試件進行粘貼鋼板加固時疲勞強度好一些;在疲勞荷載的作用下,黏貼鋼板加固梁的端部錨固問題復雜,有待于進一步研究。

(五)粘貼纖維復合材加固法:主要適用于對鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓和受拉構件。但該法不適用于素混凝土構件:包括縱向受力鋼筋率低于現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010規定的最小配筋率的構件。被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5MPa。加固施工時,應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。

1、碳纖維加固的適用性:

碳纖維可成功地用于混凝土結構的抗震、抗剪和抗彎加固。但應該指出,由于碳纖維加固結構固有的一些受力特點,許多混凝土結構問題不適于用碳纖維進行加固,因此有必要對其適用性作出分析。

1)剛度問題

當混凝土、屋蓋結構由于剛度不足,導致變形過大、開裂嚴重而影響使用時,不適合用粘貼碳纖維布的方法加固。研究表明,對于梁、板等橫向受力構件,當用碳纖維進行加固時,在正常使用極限狀態,碳纖維對結構剛度的提高作用小于10%,或基本沒有提高。

2)碳纖維抗彎加固的適用范圍

當混凝土結構由于抗彎承載力不夠,采用碳纖維布進行加固時,加固結構的破壞形態一方面取決于原結構的配筋情況,另一方面取決于碳纖維的用量?,F假設原結構為適筋構件,則加固結構的破壞形態可分為如下三種情況。

(1)碳纖維用量較少。破壞時受壓區邊緣混凝土壓碎,受拉鋼筋屈服,碳纖維可以達到較高的拉應變。

(2)碳纖維用量適中。破壞時受壓區邊緣混凝土壓碎,受拉鋼筋屈服,碳纖維可達到某一中等拉應變。

(3)碳纖維用量較多。破壞時受壓區邊緣混凝土壓碎,受拉鋼筋屈服,碳纖維應變很低。

上述三種情況,第三種情況由于碳纖維用量大且利用率低,不宜采用。第一種加固方法適用于截面高度較大的梁,第二種加固方法適用于截面高度較小的板或扁梁。這主要是由于對板或扁梁而言,在碳纖維未達到很高的拉應變時,結構就可能由于變形過大而破壞。具體界限取決于碳纖維極限拉應變和加載方式。

2、加固工程維護及使用年限

1)相當多使用單位認為加固是一勞永逸的事情,既然加固完成了就無需再去關注。這是極端錯誤也是極其危險的想法。事實上,加固作業是一項特殊的施工技術,加固效果受用途、適用環境等因素的綜合影響,經常性的維護是延長加固工程適用壽命必不可少的舉措。

加固工程竣工驗收合格后,相關參建,特別是設計及施工單位,應編制加固工程適用要求,并對使用過程中的維護工作提出具體措施。工程移交后,使用單位應指派專人負責管理工作,建立定期檢查、維護、保養制度,并將檢查中發現的問題及檢查記錄歸檔。

2)使用年限

加固工程的使用年限,應由業主和設計單位共同商定。一般情況下,混凝土結構加固工程宜按30年考慮;到期后,若重新進行的可靠性鑒定認為該結構工作正常,仍可繼續延長其使用年限。

對于使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結構、構件,尚應定期檢查其工作狀態。檢查的時間間隔可有設計單位確定,但第一次檢查時間不應遲于10年。

未經技術鑒定或設計許可,加固改造工程不得改變用途和使用環境。

(六)繞絲加固法:主要適用于提高鋼筋混凝土柱的位移延性的加固。采用該法時,原構件現場檢測結果推定混凝土強度等級不應低于C10,但也不得高于C50。此外,若柱的截面外方形,其長邊尺寸h與短邊尺寸b之比,應不大于1.5。

高強度鋼絲繩網片-聚合物砂漿外加層加固法:主要適用于對鋼筋混凝土受彎和大偏心受壓構件。但該法不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋率低于現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB50010規定的最小配筋率的構件。被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5MPa。加固施工時,應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。

(七)外加預應力加固法:主要適用于下來場合的梁、板、柱和桁架加固,即:原構件截面偏小或需要增加其使用荷載;原構件需要改善使用性能;原構件處于高應力、應變狀態,且難以直接卸除其結構上荷載。

(八)增設支點加固法:適用于梁、板、桁架、網架等結構的加固。

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