建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的探討

徐贏

摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速增長，城鎮(zhèn)化得到快速的發(fā)展，建筑高度逐漸增加，人們對建筑穩(wěn)定性要求越來越高。然而，建筑結(jié)構(gòu)受環(huán)境影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力不足，給建筑安全性留下隱患。為了確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造，而預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)加固效果明顯，成為建筑加固改造的主要應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力加固；穩(wěn)定性；安全性

引言

建筑是城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，對城市現(xiàn)代化發(fā)展占據(jù)著非常重要的作用。然后隨著城鎮(zhèn)人口流量的大量增長，且建筑結(jié)構(gòu)受環(huán)境、荷載、施工等因素的影響導(dǎo)致其承載能力逐漸降低，這就需要對建筑結(jié)構(gòu)采取有效地加固措施，以提高建筑結(jié)構(gòu)的承載特性。研究發(fā)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)加固的措施主要有增大截面法、粘貼碳纖維、施加預(yù)應(yīng)力筋、粘貼鋼板法等，而施加預(yù)應(yīng)力法可以明顯提高結(jié)構(gòu)的承載特性，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

1建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)使用過程中，常發(fā)現(xiàn)梁板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種問題，如裂縫、鋼筋銹蝕、撓度過大等。其中裂縫在建筑混凝土結(jié)構(gòu)中是經(jīng)常發(fā)生的病害現(xiàn)象之一，在建筑結(jié)構(gòu)的長時間的使用過程中，經(jīng)受外界荷載的重復(fù)作用，很容易引起建筑結(jié)構(gòu)的荷載裂縫；此外，在建筑施工階段，可能由于各種原因，如混凝土拌合物的配合比不合理、水灰比不合理、澆筑施工工序不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)?shù)?，這些因素均可以導(dǎo)致梁體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。若裂縫寬度超過一定的范圍，將會大大降低建筑混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，在地震荷載作用下，很容易出現(xiàn)失穩(wěn)倒塌危害。

鋼筋銹蝕。由于建筑結(jié)構(gòu)處于室外，結(jié)構(gòu)長時間經(jīng)受二氧化碳的作用，發(fā)生混凝土碳化，若混凝土碳化深度超過鋼筋的保護(hù)層，則會破壞鋼筋的堿性保護(hù)，造成鋼筋發(fā)生銹蝕反應(yīng)，降低鋼筋與混凝土之間的粘接，這對建筑整體結(jié)構(gòu)的承載能力產(chǎn)生不可忽視的危害。因此，需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地加固措施。

（1）預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

通過對建筑結(jié)構(gòu)梁板布置預(yù)應(yīng)力筋，并對梁板施加預(yù)應(yīng)力形成體外預(yù)應(yīng)力加固受力體系，以加固梁板結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，加固效果明顯，且可以很大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，約可以提高30%～40%的承載能力，并且可以減少結(jié)構(gòu)中的裂縫與結(jié)構(gòu)變形。此外，預(yù)應(yīng)力加固施工作業(yè)對建筑的使用空間影響較小，一般在不對建筑限制使用的狀態(tài)下完成預(yù)應(yīng)力加固施工。

（2）增大截面技術(shù)

此法廣泛應(yīng)用于受壓建筑結(jié)構(gòu)的抗震加固中，也可以用在受拉構(gòu)件中，主要用于原桿件材料性能一致的桿件進(jìn)行加固，例如鋼結(jié)構(gòu)的加固中。增大受力桿件截面以后，可以大大增強(qiáng)構(gòu)件的強(qiáng)度，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。同時，也可以用鋼筋混凝土包裹木桿件加固。

（3）粘貼鋼板技術(shù)

此方法中，用建筑膠粘將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)受拉一側(cè)的表面，從而充分利用鋼板的粘結(jié)力使鋼板與建筑結(jié)構(gòu)有效的粘接在一起，組成二次受力構(gòu)件。在粘接后結(jié)構(gòu)的中，鋼板起著受拉鋼筋的用途，大大增加了結(jié)構(gòu)的承載能力。

加固中應(yīng)注意的問題：首先，要去除混凝土結(jié)構(gòu)表面的粉刷層，露出混凝土結(jié)構(gòu)的基面；并清洗干凈待加固混凝土構(gòu)件表面的灰塵；其次，在粘貼鋼板時，避免在外界空氣較濕潤的情況下加固，并確保加固環(huán)境的溫度不高于60度。

（4）植筋加固法

此方法主要利用在鋼筋混凝土的受彎、受壓構(gòu)件中。其主要原理就是在原結(jié)構(gòu)中進(jìn)行鉆孔、注膠，確保鋼筋在鉆孔內(nèi)部固化生根。對于鉆孔較淺的鋼筋具有較大的錨固性能與抗拉性能。此方法是全新的結(jié)構(gòu)堅固方法，且加固工藝較為簡單，對結(jié)構(gòu)的受力影響較小。采用植筋加固需要注意的事項：此方法，適宜在周圍溫度在5℃以上條件下加固操作，并不損傷膠結(jié)劑的性能；當(dāng)加固環(huán)境低于5℃時，可以采取適當(dāng)?shù)脑鰷胤椒?，確保植筋加固的質(zhì)量。

2建筑預(yù)應(yīng)力加固的優(yōu)點(diǎn)

建筑預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)主要有以下幾項優(yōu)點(diǎn)：第一，加固效果明顯，可以有效地減小梁板結(jié)構(gòu)裂縫，延長建筑的使用壽命；第二，預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)不減小建筑使用空間，且大大提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力；第三，預(yù)應(yīng)力加固施工周期短，需要的勞動力較少，經(jīng)濟(jì)性較高；第四，預(yù)應(yīng)力加固增加的建筑自重較小，且維修方便。

3我國建筑預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

在實(shí)際建筑工程中，對于預(yù)應(yīng)力加固梁及桁架，可以采用鋼靴錨固節(jié)點(diǎn)；對于框架梁，則可以采用型鋼套箍或穿孔螺栓錨固節(jié)點(diǎn)。

圖1 預(yù)應(yīng)力拉桿加固的方案設(shè)計

3.1橫向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)中，若鋼筋混凝土梁兩端的間距較小，則無法在梁的兩端進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，這時可以采用橫向預(yù)應(yīng)力加固施工方法。這種加載方法主要是在主梁下緣的對稱中線處進(jìn)行安裝加固的預(yù)應(yīng)力筋，且需要在距離梁端的合適的位置彎起預(yù)應(yīng)力筋，然后借助支點(diǎn)在主梁的端部的錨固鋼板上進(jìn)行有效地錨固，其呈“U”字形的錨固鋼板套在主梁端部的下翼緣上。同時，在預(yù)應(yīng)力筋的水平段內(nèi)采用撐棍將預(yù)應(yīng)力筋分成幾段，且端部的撐棍可以當(dāng)作支點(diǎn)，在預(yù)應(yīng)力筋中點(diǎn)采用拉緊螺栓進(jìn)行對稱收緊，在預(yù)應(yīng)力筋拉緊的過程中則產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。研究發(fā)現(xiàn)，此種加固方法僅可以有效地減小梁中的正彎矩，無法減少梁端部的剪力。

3.2縱向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

縱向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，即在建筑中沿著梁板縱向施加預(yù)應(yīng)力筋加固施工的方法。在縱向預(yù)應(yīng)力筋加固前，需要沿著梁板的縱向布置預(yù)應(yīng)力筋，并在梁端部設(shè)置導(dǎo)向塊的位置將縱向預(yù)應(yīng)力筋彎起，然后將縱向預(yù)應(yīng)力筋錨固在主梁的腹板或頂板上，再張拉預(yù)應(yīng)力筋，從而有效地減小梁端的剪力。研究發(fā)現(xiàn)，縱向預(yù)應(yīng)力加固的錨固構(gòu)造主要為縱向錨固結(jié)構(gòu)，主要分為梁頂錨固與腹板錨固?？v向預(yù)應(yīng)力加固的優(yōu)點(diǎn)是鑿開橋面板適量的混凝土，即張拉施工在橋面作業(yè)。在預(yù)應(yīng)力筋張拉作業(yè)時需要注意應(yīng)對稱中線進(jìn)行張拉作業(yè)，且對于同一根梁的張拉作業(yè)應(yīng)同步操作，確保梁兩側(cè)的預(yù)應(yīng)力筋具有相同的應(yīng)力狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力的張拉程序與預(yù)應(yīng)力混凝土梁的相同。

3.3豎向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

豎向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)主要是在梁板的兩側(cè)對稱布置預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行加固施工方法。根據(jù)筆者施工經(jīng)驗可知，豎向預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)多在梁的端肋側(cè)錨固，在預(yù)應(yīng)力筋中部向上豎直張拉，用小橫梁在梁肋底部固定預(yù)應(yīng)力筋。豎向預(yù)應(yīng)力加固方法不僅具有張拉力小、張拉行程大，還可以有效地克服了縱向應(yīng)力的過大損失，比其它預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具有明顯的加固效果，并可以有效地減小原有建筑結(jié)構(gòu)中的裂縫。

在豎向預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)施工中，需要一片一片的進(jìn)行，且張拉作業(yè)需要對稱中線，以有效地減少彈性壓縮損失的不均勻性。

4結(jié)束語

綜上所述，建筑隨著城鎮(zhèn)人口流量的大量增長，以及受環(huán)境、荷載、施工等因素的共同影響造成其承載能力逐漸降低，這就需要對建筑結(jié)構(gòu)采取有效地加固措施，以提高建筑結(jié)構(gòu)的承載特性。而預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，不僅可以有效地對建筑梁板進(jìn)行加固，提高整體結(jié)構(gòu)的承載特性，且不改變建筑結(jié)構(gòu)的外形，同時施加預(yù)應(yīng)力法可以明顯提高結(jié)構(gòu)的承載特性，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

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