災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響及加固方式

王巖 高燕

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽(yáng) 618000)

災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響及加固方式

王巖 高燕

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽(yáng) 618000)

基于風(fēng)災(zāi)、地震、火災(zāi)等災(zāi)害對(duì)建筑物的影響，探討了混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)的加固方法，并闡述了各結(jié)構(gòu)在加固設(shè)計(jì)中的技術(shù)要點(diǎn)，旨在增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與耐久性。

建筑結(jié)構(gòu)，加固方式，地震災(zāi)害，鋼結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段我們難以避免自然災(zāi)害的發(fā)生。為了使自然災(zāi)害帶來(lái)的危害最小，在建造建筑物時(shí)要防患于未然。除此之外，災(zāi)后的檢測(cè)與加固也是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。風(fēng)影響人類的生活，它可以作為一種能量被人類所利用，但是當(dāng)風(fēng)壓超過(guò)一定限值之后會(huì)對(duì)建筑物造成損傷。建筑物抗震需要大震不倒，中震可修，小震不壞?；馂?zāi)具有一定的人為因素，雖然可以避免，但也有一定的發(fā)生幾率，也會(huì)對(duì)建筑物造成損傷。本文針對(duì)上述幾類災(zāi)害后的加固進(jìn)行一定的分析與概述。

1 災(zāi)害對(duì)建筑物的影響

1.1 風(fēng)災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響

隨著自然條件和氣候的變化，近幾年臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，由于許多既有建筑對(duì)風(fēng)荷載估計(jì)不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在風(fēng)災(zāi)中損傷甚至倒塌，給我國(guó)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其嚴(yán)重的影響到我國(guó)廣大沿海區(qū)域的低、多層砌體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)對(duì)其的破壞形式主要有以下幾種:

1)屋面被風(fēng)吹走;

2)側(cè)墻被吹倒;

3)渦致脫落破壞［1］。

1.2 地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響

地震災(zāi)害是人類難以避免的災(zāi)害，只能預(yù)防防治不能阻止。地震災(zāi)害會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的梁柱等承重構(gòu)件造成損傷，會(huì)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)墻體等承重構(gòu)件造成損傷。

我國(guó)有許多既有建筑在震后需要進(jìn)行加固。原有的設(shè)計(jì)已經(jīng)不能達(dá)到當(dāng)前抗震設(shè)防烈度的水平，震后部分老舊的混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和適用性不能保證，目前有些地域的抗震設(shè)防烈度已經(jīng)有所提高。除此之外，需要施以必要的加固措施在地震中損壞的建筑物上。

1.3 火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響

建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、安全性以及使用性會(huì)在很大程度上受到火災(zāi)產(chǎn)生的高溫影響?；炷两Y(jié)構(gòu)由于高溫的影響出現(xiàn)了裂縫、松散、爆裂、剝落的現(xiàn)象，導(dǎo)致構(gòu)件強(qiáng)度和剛度減?。?］?；馂?zāi)對(duì)建筑構(gòu)件的影響是極其復(fù)雜的，不同的建筑物建筑結(jié)構(gòu)各不相同，受到火災(zāi)的影響即使構(gòu)件沒(méi)有倒塌或者明顯的破壞，其受損也是很復(fù)雜的。鋼結(jié)構(gòu)由于受到火的侵害，其力學(xué)性能、幾何形狀等都會(huì)發(fā)生破壞［3］。

2 針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的加固方式

2.1 混凝土的加固方式(承重構(gòu)件)

1)增大截面加固法。該法是一種工藝簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)加固方式，可普遍適用于加固一般的混凝土結(jié)構(gòu)。此法的加固本質(zhì)是通過(guò)在一定范圍內(nèi)增大結(jié)構(gòu)的面積，主要使用的材料是鋼筋混凝土或者鋼筋網(wǎng)砂漿層［4］。

2)濕式外包鋼加固法。濕式外包法是在柱的四角粘貼角鋼，粘貼的方式為采用乳膠水泥或環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿法等，角鋼之間焊以綴板互相結(jié)合。此法主要是利用角鋼約束混凝土構(gòu)件產(chǎn)生側(cè)向力以此來(lái)提高混凝土結(jié)構(gòu)的軸向抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而提高其承載力［5］。另外，干式外粘鋼加固法［6］也是一種常見的加固方式。其采用的膠粘劑主要為建筑結(jié)構(gòu)膠。

3)錨栓—鋼板加固法。錨栓鋼板加固法的中心思想就是使鋼板與混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，這樣鋼板就可以分擔(dān)部分施加在混凝土構(gòu)件上的力，兩者同時(shí)受力降低荷載對(duì)混凝土的損害。固定鋼板的方式是使用錨栓，通過(guò)錨固鋼板，不僅可以有效的利用鋼的延展性，而且鋼板與構(gòu)件之間的銜接更加穩(wěn)固，另外，部分荷載還會(huì)分布到錨栓上，對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)在一定范圍內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)用這種方法加固是十分合適的［7］。

4)外貼纖維增強(qiáng)塑料加固法。為了加固混凝土構(gòu)件，選擇外貼纖維增強(qiáng)塑料加固法需要使用纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，使纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與混凝土構(gòu)件形成一個(gè)整體二者將共同工作，由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，兩者形成一個(gè)整體后可提高混凝土構(gòu)件的承載力。這種方法要利用特殊結(jié)構(gòu)膠將材料粘貼于構(gòu)件的表面，不僅后期維護(hù)時(shí)費(fèi)用低，而且還具有良好的抗腐蝕和耐濕能力［8］。

5)水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法。利用這種方法進(jìn)行加固，需要使用高性能水泥復(fù)合砂漿作為保護(hù)層，利用抗剪銷釘起到錨固的作用，與此同時(shí)在構(gòu)件表面鋪上鋼筋網(wǎng)或者鋼絲網(wǎng)，使其鋼筋網(wǎng)、復(fù)合水泥砂漿與構(gòu)件形成整體受力來(lái)提高構(gòu)件承載力［9］。

6)預(yù)應(yīng)力碳纖維加固法。此方法相對(duì)于普通的碳纖維粘貼法有著更明顯的優(yōu)點(diǎn)，由于在粘貼到混凝土構(gòu)件之前預(yù)先給予碳纖維一定的力，可以進(jìn)一步改善鋼筋混凝土的耐久性以及力學(xué)性能［10］。使用此法時(shí)要注意力的施加程度以及方式。

2.2 砌體結(jié)構(gòu)的加固方式［11］

國(guó)內(nèi)仍有20世紀(jì)修建的大量砌體結(jié)構(gòu)的房屋，因此提高其結(jié)構(gòu)的安全性能，以及災(zāi)害后的加固是十分必要的。砌體結(jié)構(gòu)的加固方式有:

1)灌漿法和噴射修補(bǔ)法;

2)鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法;

3)鋼筋混凝土面層加固法;

4)設(shè)扶壁柱加固法;

5)加大截面加固法。當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生輕微縫隙，還未被壓裂的情況下可使用加大截面加固法來(lái)提高砌體的承載能力，這種方法通過(guò)加大截面面積對(duì)砌體進(jìn)行加固，在可加大截面的情況下此法可提高獨(dú)立磚柱和其他承重墻的承載力;

6)外部粘鋼加固法。不是所有的砌體在加固措施后允許增大尺寸的，那么在這種情況下很適合采用此法。即在砌體開裂的地方涂抹環(huán)氧樹脂膠粘劑，將鋼板粘貼在裂縫處就可以起到加固的作用;

7)預(yù)應(yīng)力加固法。通過(guò)預(yù)應(yīng)力的施加這一方法來(lái)改善砌體結(jié)構(gòu)的承載力也是加固方法之一。增設(shè)的預(yù)應(yīng)力桿件等可改變構(gòu)件的內(nèi)部應(yīng)力分布，可以抵消一部分的荷載彎矩。產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力可以降低砌體結(jié)構(gòu)傾斜的程度，有助于裂縫寬度的減小，有時(shí)還可以使砌體結(jié)構(gòu)中的裂縫完全封閉。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)加固方法

建筑結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)抗震性以及抗風(fēng)好可以減小災(zāi)害帶來(lái)的不利后果，除此之外又具有強(qiáng)度高、質(zhì)輕等優(yōu)良特點(diǎn)，所以在建筑工程中廣泛使用。但是鋼結(jié)構(gòu)由于施工的復(fù)雜性、材料不符合質(zhì)量要求、管理和技術(shù)不過(guò)關(guān)等種種原因，使其有時(shí)不能完全達(dá)到要求，必要時(shí)需要進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的加固［12］。常用的加固方法主要有以下幾種:

1)構(gòu)件截面加固法。此種方法以箱形截面替換工字形截面增加構(gòu)件的截面面積，提高了構(gòu)件的整體剛度。采用的技術(shù)方法就是利用焊接鋼板、碳纖維布來(lái)加固鋼結(jié)構(gòu)。

2)改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形。這里的第二種方法也是一種鋼結(jié)構(gòu)常用的加固及改擴(kuò)建方法之一。其核心就是改變結(jié)構(gòu)體系的傳力情況［13］。常用的方法有改變荷重的分布情況［14］，變更支座的情況，施加預(yù)應(yīng)力，與其他結(jié)構(gòu)形成混合結(jié)構(gòu)，還可以增加結(jié)構(gòu)的剛度等。

3)連接節(jié)點(diǎn)加固法。連接節(jié)點(diǎn)可以影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體性能，多數(shù)情況下破壞的起點(diǎn)就是連接節(jié)點(diǎn)處，連接節(jié)點(diǎn)的加固是改善鋼結(jié)構(gòu)整體性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和手段。

［1］武彥坤.既有建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)鑒定與加固［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2007.

［2］喬曉娟，賈國(guó)華.火災(zāi)損傷混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究［J］.科技向?qū)В?011(20):344-345.

［3］曹軍嶺.鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷鑒定與加固方法研究［D］.太原:太原理工大學(xué)，2009.

［4］劉中伏，鄭興泉.淺析混凝土增大截面加固法［J］.國(guó)防交通工程與技術(shù)，2006(4):68-70.

［5］王玉婷.濕式外包鋼加固法的應(yīng)用［J］.建筑與工程，2009 (21):674-675.

［6］張春林，徐 華.混凝土結(jié)構(gòu)加固方法綜述［J］.山西建筑，2014，40(12):26-27.

［7］韓大剛.錨栓鋼板加固法抗彎性能試驗(yàn)及設(shè)計(jì)方法［D］.重慶:重慶大學(xué)，2006.

［8］萬(wàn)墨林，韓繼云.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.

［9］曾令宏，尚守平.復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固RC受彎構(gòu)件粘結(jié)破壞研究［J］.鐵道工程與科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，4(5):22-23.

［10］成香莉.碳纖維增強(qiáng)塑料在結(jié)構(gòu)加固中的發(fā)展及應(yīng)用［J］.山西建筑，2007，33(24):173-174.

［11］何 建.砌體結(jié)構(gòu)房屋可靠性鑒定與加固方法及實(shí)例［D］.重慶:重慶大學(xué)，2006.

［12］CECS 77∶96，鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范［S］.

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On influence of disasters on architectural structures and consolidation approaches

Wang Yan Gao Yan
(Sichuan Architectural Polytechnic，Deyang 618000，China)

Based on the influence of the disasters including the wind disaster，earthquake，or fire accidents，the paper explores the consolidation methods for the concrete structure，masonry structure，and steel structures，and illustrates the technical points for the structures in the consolidation design，so as to enhance the stability and durability of the architectural structures.

architectural structure，consolidation approach，earthquake disaster，steel structure

U312.3

:A

1009-6825(2016)36-0058-02

2016-10-18

王 巖(1988-)，女