常用結(jié)構(gòu)加固方法在城市建設(shè)中的應(yīng)用

曹震 金月梅

【摘要】對(duì)已修建好的各類房屋建筑、橋梁進(jìn)行維修、保護(hù)和加固,保持其正常使用功能,延長(zhǎng)其使用壽命,對(duì)我國(guó)而言,不但可以節(jié)約投資,而且能夠減少土地的征用,對(duì)緩解日益緊張的城市用地矛盾有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu) 加固

一、 建筑結(jié)構(gòu)加固的原因

建筑結(jié)構(gòu)加固的原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn):

（一）是按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或砌體結(jié)構(gòu),必須滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、耐久性的要求,但由于種種原因造成結(jié)構(gòu)不能滿足上述要求,如:

設(shè)計(jì)不當(dāng)、設(shè)計(jì)規(guī)范要求提高或施工缺陷而造成的結(jié)構(gòu)物承載力和剛度不足,甚至留有嚴(yán)重的安全隱患;因建筑物改變用途導(dǎo)致其使用功能發(fā)生變化,從而出現(xiàn)了與設(shè)計(jì)初衷不一致的荷載分布和荷載大小,造成了原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度不能滿足要求。由于各種自然災(zāi)害如地震、火災(zāi)、臺(tái)風(fēng)、水災(zāi)、冰雪和戰(zhàn)爭(zhēng)造成了結(jié)構(gòu)物不同程度的損壞。

（二）是對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施大量的進(jìn)行鑒定。對(duì)目前我國(guó)已有工業(yè)和民用建筑及其它基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造和維修,使之現(xiàn)代化日趨迫切,符合我國(guó)國(guó)情,這不僅可以節(jié)約投資,節(jié)約征用土地,緩解日趨緊張的城市用地矛盾,減少某些不可回收利用的建筑垃圾均有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。建筑物鑒定、加固與改造將面臨更多的挑戰(zhàn),其新技術(shù)、新方法的研究與開發(fā)有著十分廣闊的發(fā)展空間與運(yùn)用前景。

二、常用的建筑結(jié)構(gòu)加固方法

混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多,直接加固法有加大截面法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外部粘鋼加固法等,其它加固方法還有增設(shè)支點(diǎn)加固法、托梁拔柱技術(shù)、增設(shè)支撐體系和剪力墻加固法等。下面是目前常用的幾種加固方法的介紹：

（一）加大截面加固法

加大截面加固法是在構(gòu)件外部外包混凝土,增大構(gòu)件截面面積和配筋量的一種加固方法,從而達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。在我國(guó)加大截面法是一種傳統(tǒng)的加固方法,工藝簡(jiǎn)單,適用面廣,可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。

根據(jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和加固要求不同,可選用單側(cè)加厚、雙側(cè)加厚、三面和四面外包等。在以加大混凝土截面為主的結(jié)構(gòu)中,為了保證后澆混凝土的正常工作,需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋;在以加配鋼筋為主的加固方法中,即增加鋼筋截面積,為保證加固鋼筋的正常工作,需按構(gòu)造要求澆灌混凝土保護(hù)層。外包材料一般以普通混凝土為主,當(dāng)外包層較薄、鋼筋較密時(shí),可用細(xì)石混凝土,配筋除采用鋼筋外,也常用型鋼和鋼板。

但這種方法要求的現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響,而且構(gòu)件的截面增大后對(duì)結(jié)構(gòu)的外觀和房屋凈空也有一定影響。

（二）外包鋼加固法

外包鋼加固法是以型鋼(一般為角鋼)外包于構(gòu)件四角(或兩角)以加強(qiáng)其受力性能的加固方法。外包鋼加固法分濕式和干式兩種情況。濕式外包鋼加固:外包型鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié),以使型鋼與原構(gòu)件能整體工作共同受力;干式外包鋼加固:原構(gòu)件與外包型鋼之間無任何粘結(jié),有時(shí)雖填有水泥砂漿,但彼此只能單獨(dú)受力,承載力提高不如濕式外包鋼加固有效。

該方法施工簡(jiǎn)便,現(xiàn)場(chǎng)工作量較小,受力較為可靠,適用于在使用上不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度地提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu),主要用于鋼筋混凝土柱、梁、桁架弦桿和腹桿的加固。

（三）預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法,即通過施加預(yù)應(yīng)力使拉桿或撐桿受力,影響并改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布,從而降低結(jié)構(gòu)原有應(yīng)力水平并提高結(jié)構(gòu)的承載能力。特點(diǎn)是通過預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加拉桿或撐桿受力,改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布,降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平,使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除,具有加固、卸載和改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果,后加拉桿或撐桿和原有結(jié)構(gòu)能夠較好地共同工作,結(jié)構(gòu)承載能力能夠得到較大的提高。

預(yù)應(yīng)力加固適用于大跨度結(jié)構(gòu)以及采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固,但此法不宜用于處在高濕度環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)或混凝土收縮徐變較大的混凝土結(jié)構(gòu)的加固。

（四）粘貼鋼板加固法

粘鋼加固法是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,使其共同工作、整體受力,以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種加固方法。它實(shí)質(zhì)是一種體外配筋,提高原構(gòu)件的配筋量,從而相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方面的能力。因此,采用此法加固對(duì)結(jié)構(gòu)膠的要求較高,結(jié)構(gòu)膠必須具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、耐老化、彈性模量高、線膨脹系數(shù)小的特點(diǎn),并且具有一定彈性。

相對(duì)于傳統(tǒng)加固方法,粘鋼加固法更為簡(jiǎn)單、快速,對(duì)結(jié)構(gòu)的外形、凈空等影響較小,其施工過程對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小,因而在建筑領(lǐng)域和公路橋梁領(lǐng)域中都得到了普遍應(yīng)用。

（五）粘貼碳纖維材料加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

纖維增強(qiáng)塑料的應(yīng)用,是當(dāng)今世界各國(guó)正在積極探索的研究方向。纖維一般具有耐腐蝕、高強(qiáng)度、質(zhì)量輕和非磁性的特點(diǎn),將纖維和基體組合形成的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料能很好地繼承纖維的這些優(yōu)良特性。

近年來,隨著科技的發(fā)展和產(chǎn)量的提高,纖維及其復(fù)合材料在土木工程中得到了越來越多的應(yīng)用,尤其是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)物的修補(bǔ)和加固中。

三、加固方法的選擇要點(diǎn)

加固方法的選擇,應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果和結(jié)構(gòu)功能降低的原因,結(jié)合結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)、主體結(jié)構(gòu)傳力承力的特征、新的功能要求、周圍環(huán)境等因素,從安全、適用、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),注意四點(diǎn)要求:一是靜力加固必須考慮二次受力要求;二是抗震加固必須考慮結(jié)構(gòu)延性和整體剛度要求;三是必須考慮施工過程中,施工便捷,質(zhì)量易于保證;四是必須綜合考慮加固效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),綜合分析確定。

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