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建築加固分析與研究

林文修 陳昌松

    混凝土結構的加固分爲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方法和配套的技術。

直接加固的一般方法有:

1、加大截面加固法

  該法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的設計和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建築物淨空有一定的減小。

2、置換混凝土加固法

  該法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建築物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

3、有粘結外包型鋼加固法

  該法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土結構加固。

4、粘貼鋼板加固法

  該法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原結構外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

5、粘貼纖維增強塑料加固法

  除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加結構自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土結構构件和一般构筑物。

6、繞絲法

  該法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土結構构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。

7、錨栓錨固法

  該法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重結構的改造、加固;不适用于已严重风化的上述結構及轻质結構。

間接加固的一般方法有:

1、預應力加固法

  該法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高結構整体承载力,但加固后对原結構外观有一定影响;适用于大跨度或重型結構的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下,不能用于温度在600C以上环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的結構。

2、增加支承加固法

  該法简单可靠,但易损害建築物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土結構加固。

与混凝土結構加固改造配套使用的技术一般有:

1、托換技術

  系托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墙,以下同)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关結構加固、上部結構顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建築物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。

2、植筋技術

  系一项对混凝土結構较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建築物的加固改造工程,如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离設計位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部結構扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建築增设剪力墙的植筋等。

3、裂縫修補技術

  根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使結構因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建築物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。

4、碳化混凝土修複技術(還不成熟)

  系指通過恢複混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術。

5、混凝土表面處理技術

  系指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理

6、混凝土表層密封技術

  系指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、塗膜等方法對混凝土進行防水、防潮和防裂處理的技術。

7、其它技術

  如結構、构件移位技术、调整結構自振频率技术等。

砌体結構加固方法:

  砌体結構的加固分爲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方法。

适用于砌体結構的直接加固方法一般为:

1、鋼筋混凝土外加層加固法

  該法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的設計和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建築物淨空有一定的減小。

2、鋼筋水泥砂漿外加層加固法

  該法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

3、增設扶壁柱加固法

  該法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。

适用于砌体結構的间接加固方法一般为:

1、無粘結外包型鋼加固法

  該法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢結構的防護措施。

2、預應力撐杆加固法

  該法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体結構的加固;其缺点是不能用于温度在600C以上的環境中。

砌体結構构造性加固与修补

1、增設圈梁加固

  当圈梁设置不符合现行設計规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固

2、增設梁墊加固

  當大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下牆體出現局部豎直裂縫時,應增設梁墊進行加固。

3、砌體局部拆砌

  當房屋局部破裂但在查清其破裂原因後尚未影響承重及安全時,可將破裂牆體局部拆除,並按提高砂漿強度一級用整磚填砌。

4、砌體裂縫修補

  在進行裂縫修補前,應根據砌體構件的受力狀態和裂縫的特征等因素,確定造成砌體裂縫的原因,以便有針對性地進行裂縫修補或采用相應的加固措施。

钢結構加固方法:

  钢結構加固的主要方法有:减轻荷载、改变結構计算图形、加大原結構构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。

1、改变結構计算图形

  改变結構计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对結構进行加固的方法;

改变結構计算图形的一般加固方法:

1)对結構可采用下列增加結構或构件的刚度的方法进行加固:

  A、增加支撑形成空间結構并按空间結構验算;

  B、加设支撑增加結構刚度,或者调整結構的自振频率等以提高結構承载力和改善結構动力特性;

  C、增设支撑或辅助杆件使結構的长细比减少以提高其稳定性;

  D、在排架結構中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;

  E、在塔架等結構中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强結構的刚度。

2)對受彎杆件可采用下列改變其截面內力的方法進行加固:

  A、改變荷載的分布,例如將一個集中荷載轉化爲多個集中荷載;

  B、改變端部支承情況,例如變鉸接爲剛結;

  C、增加中间支座或将简支結構端部连接成为连续結構;

  D、调整连续結構的支座位置;

  E、将結構变为撑杆式結構;

  F、施加預應力。

3)對桁架可采取下列改變其杆件內力的方法進行加固:

 A、增設撐杆變桁架爲撐杆式結構

  B、加設預應力拉杆。

2、加大構件截面的加固

  采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技術要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。

3、連接的加固與加固件的連接

  钢結構连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据結構需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑結構原有的连接方法确定。

  钢結構加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

4、裂紋的修複與加固

  結構因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善結構实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。

 

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