現(xiàn)代建筑物加固技術(shù)

周宜浩

摘 要:本文從直接加固、間接加固、及其他的加固方便,論述了建筑物的幾種加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞:加固;結(jié)構(gòu)安全

混凝土結(jié)構(gòu)加固方法與技術(shù):

混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。

直接加固的一般方法有:

1 加大截面加固法

該法施工工藝簡單、適應性強,并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固;但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2 置換混凝土加固法

該法的優(yōu)點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點;適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

3 有粘結(jié)外包型鋼加固法

該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于600C以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

4 粘貼鋼板加固法

該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

5 粘貼纖維增強塑料加固法

除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

6 繞絲法

該法的優(yōu)缺點與加大截面法相近;適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場合。

7 錨栓錨固法

該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固;不適用于已嚴重風化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

間接加固的一般方法有:

1 預應力加固法

該法能降低被加固構(gòu)件的應力水平,不僅使加固效果好,而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力,但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響;適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應力、高應變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固,但在無防護的情況下,不能用于溫度在600C以上環(huán)境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。

2 增加支承加固法

該法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)一般有:

(1) 托換技術(shù)

系托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墻,以下同)、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)的概稱;屬于一種綜合性技術(shù),由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成;適用于已有建筑物的加固改造;與傳統(tǒng)做法相比,具有施工時間短、費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點,但對技術(shù)要求較高,需由熟練工人來完成,才能確保安全。

(2) 植筋技術(shù)

系一項對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù);可植入普通鋼筋,也可植入螺栓式錨筋;已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設計位置的補救,構(gòu)件加大截面加固的補筋,上部結(jié)構(gòu)擴跨、頂升對梁、柱的接長,房屋加層接柱和高層建筑增設剪力墻的植筋等。

(3) 裂縫修補技術(shù)

根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術(shù);適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應采用相應的加固措施。

4 碳化混凝土修復技術(shù)(還不成熟)

系指通過恢復混凝土的堿性(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(shù)。

5 混凝土表面處理技術(shù)

系指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術(shù)。

6 混凝土表層密封技術(shù)

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

7 其它技術(shù)

如結(jié)構(gòu)、構(gòu)件移位技術(shù)、調(diào)整結(jié)構(gòu)自振頻率技術(shù)等。

砌體結(jié)構(gòu)加固方法:

砌體結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法。

適用于砌體結(jié)構(gòu)的直接加固方法一般為:

(1) 鋼筋混凝土外加層加固法

該法屬于復合截面加固法的一種。其優(yōu)點是施工工藝簡單、適應性強,砌體加固后承載力有較大提高,并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗;適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點是現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

(2) 鋼筋水泥砂漿外加層加固法

該法屬于復合截面加固法的一種。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但提高承載力不如前者;適用于砌體墻的加固,有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。

(3) 增設扶壁柱加固法

該法屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但承載力提高有限,且較難滿足抗震要求,一般僅在非地震區(qū)應用。

適用于砌體結(jié)構(gòu)的間接加固方法一般為:

(1) 無粘結(jié)外包型鋼加固法

該法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點是施工簡便、現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少,受力較為可靠;適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固;其缺點為加固費用較高,并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護措施。

(2) 預應力撐桿加固法

該法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力,且加固效果可靠;適用于加固處理高應力、高應變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)的加固;其缺點是不能用于溫度在600C以上的環(huán)境中。

砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固與修補

(1) 增設圈梁加固

當圈梁設置不符合現(xiàn)行設計規(guī)范要求,或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺陷,或房屋的整體性較差時,應增設圈梁進行加固

(2) 增設梁墊加固

當大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現(xiàn)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后尚未影響承重及安全時,可將破裂墻體局部拆除,并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(jù)砌體構(gòu)件的受力狀態(tài)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。

鋼結(jié)構(gòu)加固方法:

鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有:減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)計算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當有成熟經(jīng)驗時,亦可采用其它加固方法。

(1) 改變結(jié)構(gòu)計算圖形

改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點性質(zhì)和邊界條件,增設附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進行加固的方法;

改變結(jié)構(gòu)計算圖形的一般加固方法:

對結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進行加固:增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗算;加設支撐增加結(jié)構(gòu)剛度,或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性;增設支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長細比減少以提高其穩(wěn)定性;在排架結(jié)構(gòu)中重點加強某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負荷;在塔架等結(jié)構(gòu)中設置拉桿或適度張緊的拉索以加強結(jié)構(gòu)的剛度。

對受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進行加固:

改變荷載的分布,例如將一個集中荷載轉(zhuǎn)化為多個集中荷載;改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結(jié);增加中間支座或?qū)⒑喼ЫY(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu);調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置;將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu);施加預應力。

對桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進行加固:增設撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu);加設預應力拉桿。

(2) 加大構(gòu)件截面的加固

采用加大截面加固鋼構(gòu)件時,所選截面形式應有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

(3) 連接的加固與加固件的連接

鋼結(jié)構(gòu)連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇,應根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件,并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。

鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強度螺栓連接,有依據(jù)時亦可采用焊縫和摩擦型高強度螺栓的混合連接。當采用焊縫連接時,應采用經(jīng)評定認可的焊接工藝及連接材料。

(4) 裂紋的修復與加固

結(jié)構(gòu)因荷載反復作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當?shù)犬a(chǎn)生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時,應設法修復。在修復前,必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴重性,有針對性地采取改善結(jié)構(gòu)實際工作或進行加固的措施,對不宜采用修復加固的構(gòu)件,應予拆除更換。