混凝土結(jié)構(gòu)加固改造工程中的幾個(gè)問(wèn)題

仇永志 李麗平 劉彩霞

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,業(yè)主或建設(shè)單位對(duì)房屋的使用要求也在不斷地改變。為滿(mǎn)足業(yè)主的多種需求,各種建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)及方法也正在日益發(fā)展和完善。目前常用的加固方法有粘貼碳纖維、粘貼鋼板、增大截面、外包型鋼、體外預(yù)應(yīng)力加固、置換法等等。改造的方式也多種多樣,如有的房屋底層拆除承重墻或框架柱以形成大空間滿(mǎn)足使用的需要,有的使用功能發(fā)生改變導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)的承載能力不足等。而這些就要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的改造情況進(jìn)行相應(yīng)的加固改造設(shè)計(jì)?；炷良庸淘O(shè)計(jì)所面臨的不確定因素遠(yuǎn)比新建工程多而且復(fù)雜。以下將探討一些加固工程中遇到的問(wèn)題及相對(duì)合理的一些解決辦法,僅供同行們參考。

1 一般要求

1)加固依據(jù):混凝土結(jié)構(gòu)是否需要加固,應(yīng)經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定確認(rèn)。為了解既有房屋結(jié)構(gòu)的安全性、使用性和耐久性是否滿(mǎn)足要求,在改造加固前必須要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和鑒定,對(duì)其可靠性做出正確的評(píng)價(jià)。2)加固設(shè)計(jì)的責(zé)任:改造加固設(shè)計(jì)應(yīng)該由有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位或研究單位來(lái)承擔(dān)。3)加固后的使用年限:混凝土房屋加固和修復(fù)的使用年限應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計(jì)單位商定,一般定為30年。作為設(shè)計(jì)單位應(yīng)做出間隔一定的年限就應(yīng)進(jìn)行檢查的相關(guān)規(guī)定,第一次檢查的時(shí)間宜定為使用后的6年～8年,最遲不應(yīng)晚于10年。4)未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計(jì)許可,不得改變加固后結(jié)構(gòu)的用途和使用環(huán)境。

2 常用加固材料的性能

2.1 聚合物產(chǎn)品及微膨脹產(chǎn)品

配制聚合物砂漿用的水泥,其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于42.5級(jí),且應(yīng)符合聚合物砂漿產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的規(guī)定。

微膨脹混凝土不能用鋁粉作膨脹劑進(jìn)行配制,主要是因?yàn)殇X粉遇水立即開(kāi)始發(fā)泡,氣溫高時(shí)發(fā)泡還更快,從而在混凝土澆筑前,其膨脹作用便已發(fā)揮完畢,不能起到膨脹的作用。

2.2 鋼材及焊接材料

不得使用無(wú)出廠(chǎng)合格證、無(wú)標(biāo)志或未經(jīng)進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)的鋼材,當(dāng)混凝土錨固件為植筋時(shí),應(yīng)使用熱軋帶肋鋼筋,不得使用光圓鋼筋。

2.3 纖維和纖維復(fù)合材

1)承重結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維必須為連續(xù)纖維,必須選用聚丙烯腈基12K或12K以下的小絲束纖維,嚴(yán)禁使用大束纖維。2)承重結(jié)構(gòu)用的玻璃纖維,必須選用高強(qiáng)度的S玻璃纖維或含堿量低于0.8%的E玻璃纖維,嚴(yán)禁使用A玻璃纖維或C玻璃纖維。3)承重結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)粘貼加固,嚴(yán)禁使用單位面積質(zhì)量大于300 g/m2的碳纖維織物或預(yù)浸法生產(chǎn)的碳纖維織物。4)結(jié)構(gòu)加固用的結(jié)構(gòu)膠:承重結(jié)構(gòu)用的膠粘劑,宜按其基本性能分為A級(jí)膠和B級(jí)膠。對(duì)重要結(jié)構(gòu)、懸挑構(gòu)件、承受動(dòng)力作用的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件應(yīng)采用A級(jí)膠。

3 設(shè)計(jì)中幾個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題

3.1 粘貼碳纖維與粘貼鋼板的比較

一般來(lái)講,粘貼碳纖維及粘貼鋼板的加固方法均可用于構(gòu)件的抗彎及抗剪承載力不足的加固。但二者均需要通過(guò)結(jié)構(gòu)膠受剪來(lái)使碳纖維及鋼板與原有混凝土構(gòu)件共同作用,方能達(dá)到加固構(gòu)件的目的。但由于鋼板與混凝土的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同,受溫度影響的情況下可能會(huì)發(fā)生鼓起和脫膠的現(xiàn)象,同時(shí)采用粘鋼板加固還需進(jìn)行防銹及設(shè)置錨栓的要求。因此,在加固設(shè)計(jì)中,盡可能采用碳纖維加固。但當(dāng)采用碳纖維加固層數(shù)較多,而影響了加固效果的情況下,可選擇粘貼鋼板的加固方法。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)框架梁負(fù)彎矩粘鋼加固方法探討

如圖1所示的構(gòu)造方式錨固效果并不理想,加固鋼板與錨栓之間的傳力不直接,受力不明確。同時(shí)該種錨固也不便于施工。加固用的L形鋼板受拉力后,由于其轉(zhuǎn)角部位的拉伸變形,使加固鋼板在支座處的錨固不可靠。另外,從平面上簡(jiǎn)單分析不難發(fā)現(xiàn),粘于柱上的U形鋼箍板對(duì)加固鋼板的約束錨固作用很難計(jì)算,而且隨著柱截面尺寸的增大,U形箍對(duì)加固鋼板的約束作用更小。此外,由于加固鋼板要向上彎起700 mm,并使用較多的U形箍板和高強(qiáng)錨栓,此種錨固構(gòu)造方法工程費(fèi)用很高,其錨固構(gòu)造的費(fèi)用往往遠(yuǎn)高于加固鋼板的費(fèi)用。

較多的工程實(shí)踐及相關(guān)資料證明,如圖2所示的錨固方法更具有明顯的技術(shù)優(yōu)越性,較為理想。

采用植筋與粘鋼相結(jié)合的錨固方法,相對(duì)受力較為合理,工程成本亦較低,且不影響美觀(guān)。但有一點(diǎn)要注意的是,鋼筋與鋼板的焊接接頭質(zhì)量一定要保證,焊縫長(zhǎng)度可適當(dāng)加長(zhǎng),對(duì)焊接質(zhì)量應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)抽樣。

3.3 植筋深度

1)注意規(guī)范強(qiáng)條:“承重結(jié)構(gòu)植筋的錨固深度必須經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定;嚴(yán)禁按短期拉拔試驗(yàn)值或廠(chǎng)商技術(shù)手冊(cè)的推薦值采用”。2)規(guī)范構(gòu)造:用于植筋的鋼筋混凝土構(gòu)件最小厚度應(yīng)大于鋼筋錨固深度加2倍植筋鉆孔直徑。3)若配筋有富余,基本錨固長(zhǎng)度可按配筋余量修正,修正系數(shù)為設(shè)計(jì)計(jì)算配筋面積比實(shí)際配筋面積,但應(yīng)大于最小錨固長(zhǎng)度。

3.4 新增次梁與原梁連接處剪力傳遞

1)第一種做法:在兩根主梁的跨間加一根次梁。由于樓層荷載有較大幅度增長(zhǎng)(如增加隔斷墻和衛(wèi)生間設(shè)備等),且增設(shè)次梁后主梁受力情況也發(fā)生改變,故主梁也需進(jìn)行加固。次梁加固方法如下:支護(hù)樓板(留出新次梁的位置),然后沿梁長(zhǎng)按梁寬度鑿去樓板混凝土;安裝主梁與次梁交接處的鋼板套箍(用作次梁支座,如圖3所示);焊上托鋼筋的小塊鋼板,安裝次梁主筋;支新次梁底模,綁扎梁鋼筋、箍筋等,再合上側(cè)模,加支撐;澆筑新次梁混凝土及養(yǎng)護(hù)。

2)第二種做法:主梁與次梁連接處增設(shè)連接角鋼,通過(guò)化學(xué)螺栓植入原角鋼與原結(jié)構(gòu)相互連接用以承擔(dān)剪力(見(jiàn)圖4)。

4 結(jié)語(yǔ)

專(zhuān)業(yè)資質(zhì)審批不嚴(yán)格、加固圖紙審查存在漏洞和盲區(qū)、專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍水平高低不等、施工質(zhì)量難保證、施工驗(yàn)收體系不完善;大量的科學(xué)研究還停留在構(gòu)件上,整體結(jié)構(gòu)的研究較少等。盡管有很多不完善的地方,但隨著時(shí)間的推移,經(jīng)過(guò)大家的共同努力,我相信目前存在的一些問(wèn)題均能得到合理的解決。

[1]GB 50367-2006,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]李國(guó)勝.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋改造加固設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題[J].建筑結(jié)構(gòu),2008(7):18-19.

[3]曹雙寅,邱洪興,王恒華.結(jié)構(gòu)可靠性鑒定與加固技術(shù)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2001.