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简论砼结构加固原则与加固方法

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建筑结构从地质勘察、设计、施工到竣工验收,总会出现各种各样的变化因素,导致其发生诸如裂缝、局部破损、倾斜甚至倒塌等质量事故。砼结构作为一种重要的建筑结构形式,已广泛应用于各种建筑物中。随着对建筑物用途的多元化需求,以及对新建和既有建筑结构耐久性、安全性的更高要求,对工业与民用建筑砼结构的改造与加固工程也日趋增多。
1 砼结构需要加固或改造的几种常见情况
1.1 结构设计规范的修订和设计标准的提高,尤其是抗震设计规范的颁布施行,使得按原规范设计的砼结构不能满足设计标准的要求;或是结构设计时的设计资料和设计方法不全或不准确、不恰当,致使设计出来的建筑结构存在安全隐患。
1.2 砼结构在施工过程中,由于原材料质量不合格、配合比和施工方法等不符合设计和施工操作规范要求,导致建筑结构存在安全隐患,需要加固或改造。
1.3 原有建筑的使用功能改变,比如续建、增层、增加楼面荷载等,或因建造年代久远、某些构件老化,需要对它进行加固或改造。
1.4 因自然灾害或周边恶劣环境,导致结构发生较严重的损坏者,比如地震、火灾等发生之后,或周边高酸碱、高温差变化等环境对建筑结构的侵蚀,也需要对结构进行加固处理。
2 砼结构加固处理的基本原则
2.1 砼结构加固前,必须请有相应资质的检测鉴定机构,按照《建筑结构检测技术标准》、《危险房屋鉴定标准》、《建筑抗震加固技术规程》和《民用建筑可靠性鉴定标准》等相关技术标准对其进行可靠性鉴定,然后才能确定加固设计方案;同时还需根据砼结构遭破坏的严重程度和使用单位的要求,确定加固后该建筑结构的安全等级和再使用年限。
2.2 由于地震、火灾、酸碱腐蚀、冻融等原因造成结构损坏者,加固时必须重点考虑有效消除这些不利因素,以免旧病复发,导致再次加固处理。
2.3 尽可能保留和充分利用原结构、构件,尽量减少拆除或更换;能保留部分要确保其安全性和耐久性,必须拆除部分应尽可能做到材料和构配件的回收和再利用,以利于节约资源和环保。
2.4 确定加固方案时,应综合考虑技术经济指标,要从设计和施工组织上采取有效措施,尽量缩短施工工期,尽可能少影响建筑物的正常使用,减少停工停产,尽量不影响用户正常生活和工作。
3 砼结构的加固方法
  砼结构加固方法常用的有直接加固法、间接加固法和新型加固法三种。
3.1 直接加固法
3.1.1 粘贴钢板加固法
  此法是在砼受弯构件或受拉构件承载力不足的区段(正截面受拉、受压区或斜截面受剪部位)表面粘贴钢板,以提高被加固构件的承载力和满足正常使用要求。此法结构计算简单、施工方法简便、不损伤原构件、不影响其外形尺寸,但加固效果完全取决于粘结工艺和操作技术,因此务必精心施工。此法适用于承受静荷载且处于正常温、湿度环境中的构件加固。
3.1.2 粘贴纤维增强塑料加固法
  此法结构计算简单、施工简便、不改变结构外形尺寸、耐腐蚀、耐潮湿、耐久、维护费用较低,但加固处理后还需作专业防火处理。
3.1.3 外包型钢加固法
  它是以型钢(角钢、槽钢)外包在砼结构四角(如柱)或两角(如梁)的加固方法。一般采用环氧树脂浆料或高强粘结剂涂抹在型钢内侧,使型钢与被加固砼构件粘结成一个整体,共同受力。此法受力可靠、工艺简便,但用钢量较大,且不宜用于60℃以上高温和相对湿度在70%以上的环境;特别适用于使用上不允许显著增大原构件外形尺寸,但又要求能较大幅度提高其承载力的砼结构构件加固。
3.1.4 加大截面加固法
  在砼受弯构件的受压区加砼现浇层、在轴心受压柱的外围浇筑钢筋砼外包层,增加梁、柱截面面积,从而有效提高梁柱构件正截面抗弯、抗压、斜截面抗剪能力和截面刚度,起到补强和加固作用。此法工艺简单、适应性强,已具有成熟的设计和施工经验;它适用于梁、板、柱、墙和构筑物(如水塔)砼结构加固,缺点是现场湿作业时间较长,对生产、生活有一定影响,且加固后的建筑物的净空有一定的减小。
3.1.5 锚固法
  此法工艺简单、适应性强,适用于梁、板、墙、柱等建筑砼结构的加固,缺点是现场湿作业时间较长,对生产、生活有一定影响,且加固后的建筑物的净空有一定的减小。
3.1.6 置换加固法
  在梁或偏心受压柱等构件中,用置换法可以达到直接补强的效果。运用此法时需将构件切割成方形切口或将柱间断式切断,然后用比原设计强度等级提高一级的微膨胀砼进行缺口(或断口)浇筑。此法湿作业时间较长,适用于受压区砼强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等构件加固。
3.2 间接加固法
3.2.1 增加支撑加固法
  采用增加支撑构件、增加支承点的方法,以减小受弯构件的计算跨度、减轻其负荷,达到提高其承载力和安全度的目的。此法简单、可靠,适用于梁、桁架、现浇楼板等水平结构构件的加固;其缺点是易损害建筑结构原貌和使用功能,且会减少其使用空间。
3.2.2 预应力加固法
  此法又叫反弯矩法,它具有卸载、改变结构内力状态和加固等三重效果,适用于大跨度建筑结构构件加固。此法采用预应力钢筋在构件外进行张拉,可起到增加受弯构件主筋承载力、提高构件正截面和斜截面强度及构件整体刚度的作用。用此法加固砼结构后,可在建筑结构运行期间,随时采用X射线或其他无损检测技术进行质量检测,以确保建筑结构安全使用;此法的缺点是加固后外露的预应力钢筋易锈蚀,需对它进行防腐、防锈蚀处理。
4 新型加固法
4.1 聚合物浸渍砼加固法
  这是一项化学加固技术,是指以普通水泥混凝土为基材,以有机溶液为浸渍液,令其渗入砼内部,从而聚合成一种有机-无机复合材料,主要用来提高砼构件的强度和耐久性,它能极大地改善砼的微观力学结构,提高砼基材的各项力学指标;此法施工时不损伤原结构构件,不影响原结构外形尺寸,质量安全可靠。
4.2 玻璃钢加固法
  玻璃钢是由玻璃纤维和环氧树脂按一定比例形成的一种轻质高强新材料,具有自重轻、强度高、韧性大、耐腐蚀等特点,它的线膨胀系数与砼的很接近。用玻璃钢加固砼结构,施工方法简便、周期短、抗渗性和耐腐蚀性优良,适用于梁、板、柱、墙等构件的加固,缺点是在高温和动力荷载环境下易老化,故加固后还需对它作特殊处理。
4.3 碳纤维加固法
  此法采用碳纤维和树脂类胶粘剂对建筑结构作加固处理,它能大幅度提高砼构件的承载力和延性,施工简便,加固后还能提高结构的耐腐蚀性和耐久性。
4.4 植筋加固法
  这是一种对砼结构构件最简捷、有效的锚固与连接技术,可在结构构件中植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋,已广泛应用于对既有建筑结构的加固、改造工程,比如:在施工中漏埋钢筋或铁件,或者预埋钢筋、铁件偏离设计位置的补救,加大截面加固法中的钢筋连接、结构增层时对柱内主筋接长处理,以及高层建筑增设剪力墙的植筋等。
4.5 托换技术加固法
  此法是采用托梁换(拆)柱(墙)技术,对砼结构进行加固、改造,由相关结构加固、上部结构顶升与复位,以及废弃构件拆除等技术组成,适用于对既有建筑结构的加固、改造。与传统做法相比,此法有如下优点:施工时间短、费用低,对生产、生活影响较小,但对操作技术和施工安全措施方面要求较高,务必挑选熟练工人施工。 

 

2021年3月5日 19:06
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本文由广东 木三房屋加固公司  提供     作者:  房屋加固公司

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