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建築物加固方法與分類

結構加固的方法來分,可分爲直接加固和間接加固兩種。

一、直接加固法

  直接加固法是通過一些加固補強措施,直接提高構件截面承載力和剛度的一種方法,工程中常用以下幾種方法:

1、加大截面加固法

  加大截面加固法是采用同种材料,即砼和普通钢筋,对原結構进行加固补强,通过加大砼和钢筋截面的面积和一些构造措施,保证后加固部分与原构件可靠连接,共同工作,达到提高截面承载力和刚度的目的。这是一种非常有效的加固方法,可用来提高构件正截面抗弯抗压承载力和斜截面抗剪承载力以及截面的刚度也可以用来修补开裂截面,可广泛的用于钢筋砼結構梁、板、柱、墙等构件和一般构筑物的加固。

2、外包鋼加固法

  外包钢加固法是采用异种材料对原构件进行加固补强,在基本上不改变原构件截面尺寸的情况下,大幅度提高結構承载力的一种加固方法。外包方式可分为干式和湿式两种。当外包材料与原构件间无任何连接或虽填塞有水泥砂浆但仍不能确保结合面剪力有效传递时,称为干式外包加固。当以以乳胶水泥粘贴或以环氧树脂灌浆等方法粘贴时,称为湿式外包加固,干式外包加固是通过原物件变形把荷载转嫁给新加結構,而湿式外包加固法,则是通过粘贴措施使新老材料组合成一体,共同工作,共同受力。该方法适用于使用上不允许增大构件截面尺寸,而又需要大幅度提高承载力的轴心和偏心受压构件的加固。当采用化学灌浆外包加固时,外包材料表面温度不宜高于60度,還要有可靠的防腐蝕措施。

3、預應力加固法

  预应力加固是采用异型材料(高强钢筋或型钢),通过施加预应力迫使后加材料与原材料共同受力,达到对結構进行加固的一种方法,该加固方法具有能够克服被加固构件截面力超前,减小原构件裂缝宽度和挠度等优点。适用于要求提高构件承载力、刚度和抗裂度以及加固后占用空间小的砼受弯构件和受压构件,此加固方法不适用于温度高于60度环境下的砼結構,也不适用于砼收缩、徐变大的結構。

4、辅助結構加固法

  辅助結構加固法是一种采用异种材料进行体外加固的一种方法,它是直接用其他材料制成简单或复杂的构架分担原构件荷载,形成一个组合結構。通过原构件变形把荷载转嫁给后加結構,达到共同工作提高承载力的目的。辅助結構加固法讯息工期方便,結構自重增加小,能够大已此为荣提高承载力,适用于原构件损伤较严重。甚至破坏,需大幅度提高承载力和刚度的砼受弯构件,但对外結構应做好防腐措施。

5、外部粘鋼加固法

  外粘鋼加固法是用建築胶把加固材料粘结在受弯构件砼表面上,起到增加截面受拉、受压和斜截面抗剪的作用,达到提高被加固的結構构件正、斜截面承载力和限制裂缝发展的目的。该方法施工簡單,設置靈活,是一種非常有效的加固方法。選用于承受靜荷載作用的一般受彎、受拉構件。正、斜全部或局部加固,由于加固材料是用環氧水泥等粘結劑與構件粘貼,使其形成整體,共同工作的,因此環境溫度不應大于60度,相對濕度不應大于70%,且无化学腐蕪陌响,否则应采取防护措施。

6、碳纖維布加固法

  一般規定:

  (1)采用粘贴碳纤维片材加固修复混凝土結構时,应通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面,使碳纤维片材承受拉应力,并与混凝土变形协调,共同受力。

  (2)碳纤维片材用于混凝土結構的加固形式主要有:

   a在梁、板構件的受拉區粘貼碳纖維片材進行受彎加固時,纖維方向應與加固的受力方向一致。
   b采用封閉式粘貼、U形粘貼或側面粘貼對梁、柱構件進行受剪加固時,纖維方向宜與構件軸向垂直。
   c采用封閉式粘貼對柱進行抗震加固時,纖維方向應與柱軸向垂直。
   d当有可靠依据时,碳纤维片材也可用于其它混凝土結構构件和受力形式的加固。

  (3)粘贴碳纤维片材加固修复混凝土結構时,应按国家现行有关规范采用以概率理论为基础的极限状态設計法进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算和验算。钢筋和混凝土材料宜按結構检测得到的实际强度,根据国家现行有关规范确定相应的材料强度設計指标;也可根据钢筋品种和混凝土的設計强度等级,按国家现行有关规范采用相应的材料强度設計指标。碳纤维片材应根据构件达到极限状态时的应变,按线弹性应力应变关系确定其相应的应力。

4)碳纖維片材取廠商提供産品的不小于95%保證率的極限抗拉強度作爲抗拉強度標准值fcfk。碳纖維片材的極限拉應變取極限抗拉強度標准值fcfk除以彈性模量Ecf

  (5)當采用粘貼碳纖維片材對結構或构件进行加固修复时,应考虑加固后对結構中的其它构件或构件的其他性能可能产生的影响。

  (6)采用粘贴碳纤维片材对結構进行加固修复,必要时宜卸除結構上的活荷载作用。当不能完全卸载进行加固时,应考虑二次受力的影响。

  (7)受弯加固和受剪加固时,被加固混凝土結構和构件的实际混凝土强度等级应不低于C15。采用封閉粘貼碳纖維片材加固混凝土柱時,混凝土強度等級應不低于C10

二、間接加固

  间接加固是通过一些构件和局部措施,改变原結構的受力途径,减少荷载效应,发挥构件的潜力,达到减少結構失效概率,加固結構的目的,工程中常采用的方法是:

  1、增設構件法

  增设构件法是在原結構的构件与构件间增设一个新的构件(如两榀屋架间加设一榀新的屋架,两个大梁间增设一个新梁,柱网间加设一个新柱等)。以减少作用在原构件上的荷载,达到加固結構的作用,该方法一般适用于单层工业厂房,或增设新构件后不影响使用要求的多层房屋的楼面梁、柱的加固。该方法施工时不破损原結構,因此施工安全。

  2、增設支點法

  增设支点法是在梁、板、柱上增设支点以减少結構的计算跨度,达到减少荷载效应,发挥构件潜能,提高承载力,加固結構的目的。按支撑結構的受力性能,梁的增设支点加固法分为刚性支点和弹性支点法。刚性支点法是通过支撑构件的轴心受压把荷载直接传递给基础划其他承重构件,此时,支点的变形相对被加固梁的挠度而言非常小,可忽略不计。弹性支点加固法是以支撑构件受弯或桁架作用来间接传递荷载,此时,支点的变形不能忽略,柱的支点法加固可采用柱间横向支撑法,增设支点法适用于房屋净空不受限制的大跨度梁、板或高度较高的柱的加固。

  3、增加結構整体性加固法

  增加結構整体性加固法是通过增设支撑使多个构件形成空间整体,共同工作,因为整体破坏的概率小于单个构件破坏的概率,因此在不加固当中任何一个构件的情况下提高了結構的可靠度。

  4、改變剛度比值加固法

  在房屋結構中,改变构件的刚度比值,调整原結構的内力分布,改善結構受力状况,也可以达到結構加固的目的,该方法多用于提高結構水平抗力的能力。

三、加固分類

  加固工程從所使用的加固材料来分类,可分为四大类。

  1、鋼材

  为了保证钢骨架连接、型钢构架连接和预应力加固法采用横向张拉施工时,有利于钢筋、型钢和钢板的焊接,砼結構加固所用的钢筋宜采用一、二级钢,型钢、钢板、扁钢和钢管宜选用3號鋼或16锰钢。对大跨度预应力加固法,也可根据結構的实际情况合理选用三、四级钢筋、碳素钢丝或钢绞线等强度较高的材料,宜采用千斤顶张拉。

  2、砼

  为加强构件新、老砼的结合,同时考虑到原結構砼强度一般较低,砼結構加固所用砼强度等级,設計时应比原結構、构件的强度高一级,当原构件砼强度较高时,一般也可采用与原构件相同的砼强度等级,但应采取技术措施以保证新、老砼间有足够的粘结强度,为加快施工进度,减少对使用的影响,保证加固效果,宜采用早强砼。

  3、軟材料

  軟材料主要以碳纖維布爲代表的軟性材料。

  特點是:1、 性能稳定,一般无腐蚀问题。 2、重量轻,不增加結構静载。 3、強度高。4、容易手工操作,不需專門機械設備 5、施工無灰塵和噪聲汙染,並可不間斷生産運營。

  采用碳纖維加固鋼筋混凝土短柱,可防止斜裂縫出現或限制斜裂縫開展,顯著提高柱的受剪承載力。碳纖維布加固混凝土柱的破壞具有一定的突然性,但破壞前有聲音預兆,使破壞具有可預測性。先包碳纖維再加軸力,碳纖維對柱的約束更爲有效,對柱的抗剪強度的提高幅度較大。碳纖維加固鋼筋混凝土短柱在反複荷載作用下的荷載位移滯回曲線是穩定的,與普通混凝土柱相比,具有良好的耗能能力及更小的強度退化。

  4、連接材料

  当采用化学浆液灌浆连接时,宜采用可灌性好、收缩小、粘结强度高、固化时间可调整、耐久性好,且无毒的浆液。浆液固化后与砼的粘结强度应高于被粘结結構砼抗拉抗剪强度。

 

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