建筑工程中的整體加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/滑成 煙臺(tái)國(guó)泰建筑加固有限公司 山東煙臺(tái) 264002

張健 煙臺(tái)金邦冶金工程咨詢有限公司 山東 煙臺(tái) 264002

在新的時(shí)代，建筑施工越來(lái)越受到人們的關(guān)注。對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有許多新的要求。許多建筑在諸多因素的影響下，結(jié)構(gòu)性能發(fā)生了很大的變化，如果不及時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固很可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的探索對(duì)解決建筑結(jié)構(gòu)隱患是十分重要的。

1、建筑結(jié)構(gòu)加固的必要性

建筑結(jié)構(gòu)的性能一般可采用可靠度來(lái)表征，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成結(jié)構(gòu)預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)的可靠度設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。結(jié)構(gòu)的可靠度是隨時(shí)間的延長(zhǎng)其材料的可靠性逐漸降低。因此，為了確保建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，就要對(duì)其結(jié)構(gòu)及構(gòu)造進(jìn)行必要的檢測(cè)、鑒定、維修、加固，從而提高和確保建筑結(jié)構(gòu)的可靠度。

2、建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法研究

2.1 化學(xué)植筋技術(shù)

化學(xué)植筋技術(shù)是通過(guò)一種化學(xué)粘合劑，把加固用螺桿、鋼筋等在混凝土中進(jìn)行加固，這樣也可以起到加固房屋建筑結(jié)構(gòu)的作用。需要注意的是，在應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行加固施工時(shí)，要先找好正確的加固位置，加固位置選定之后，再進(jìn)行鉆孔并及時(shí)將鉆孔進(jìn)行清理，最后將預(yù)備好的鋼筋在混凝土中進(jìn)行填充，經(jīng)過(guò)化學(xué)粘合劑的應(yīng)用，對(duì)鋼筋在混凝土中的方向及角度進(jìn)行控制及矯正。加固施工一段時(shí)間后，加固鋼筋就會(huì)穩(wěn)定住，可以進(jìn)行后續(xù)養(yǎng)護(hù)施工和檢查施工質(zhì)量?；瘜W(xué)植筋技術(shù)主要應(yīng)用在陳舊房屋的建筑結(jié)構(gòu)的變革及增建施工中，此加固技術(shù)可以對(duì)房屋的剪力墻、柱頭和樓板等進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，通過(guò)這些改造施工，對(duì)房屋的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

2.2 加大截面加固法

對(duì)于加大截面加固法，可以選擇鋼筋網(wǎng)砂漿層或者采用鋼筋混凝土的方法，繼而把原混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積增大，從而提高結(jié)構(gòu)承載能力。該法的優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單，同時(shí)具有施工經(jīng)驗(yàn)與成熟的設(shè)計(jì)，一般經(jīng)常在板、柱、梁，或者加固一般構(gòu)造物混凝土結(jié)構(gòu)中用到；同時(shí)也有弊端：由于現(xiàn)場(chǎng)施工的作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)影響正常的生產(chǎn)和生活，而且加固后的建筑物會(huì)減小建筑物的凈空間。材料性能、原結(jié)構(gòu)在加固前的應(yīng)力水平、施工工藝、結(jié)合面的處理、加固時(shí)是否卸荷等因素會(huì)直接影響加大截面法的效果。

2.3 粘貼碳纖維加固法

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)混凝土起到約束的作用，可以改善構(gòu)件的受力性。，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以看到采用碳纖維加固可以把延性性能與柱正截面承載力提高 70%,對(duì)提高梁的抗彎抗剪能力的作用是很大的，能提高 50%或者 50%以上。

CFRP 是一種柔性材料，它不會(huì)因?yàn)榧庸痰慕Y(jié)構(gòu)表面不平整而影響它的粘貼率，不平整的狀況下有效粘貼率基本上也可以達(dá)到 100%。所以和粘貼鋼板相比，用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行施工，能夠保證施工質(zhì)量。

CFRP 有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，有很好的耐久以及耐腐蝕性。由于 CFRP 及結(jié)構(gòu)膠不會(huì)和結(jié)構(gòu)物中的堿、鹽或者酸等發(fā)生反應(yīng)，所以在很大程度上就減少了腐蝕，以及相關(guān)問(wèn)題，能節(jié)約很大的維修費(fèi)用。另外 CFRP 對(duì)結(jié)構(gòu)可以有效的隔離氯離子。碳纖維布的柔性特質(zhì)，可以根據(jù)我們的需要任意裁剪，使之適應(yīng)結(jié)構(gòu)形狀的變化，能夠和結(jié)構(gòu)牢牢的結(jié)合，也不會(huì)因?yàn)闃?gòu)件表面不平整或者是不規(guī)則等原因而改變?cè)瓉?lái)的結(jié)構(gòu)外觀。

2.4 特殊直徑樁施工技術(shù)

鋼筋樁受力強(qiáng)，把直接把直徑大于二十五毫米的粗鋼筋直接打入地下，可以有效的承擔(dān)來(lái)自上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的垂直壓力。所以鋼筋樁加固法經(jīng)常被用于特殊的施工場(chǎng)地或者復(fù)雜的環(huán)境中。鋼筋樁是一種柔性樁，它適宜在基巖埋深比較淺及上部土層為粘土的土層中運(yùn)用。樁身的支撐作用和側(cè)向土層有很大地關(guān)聯(lián)性，樁身的支撐取決于側(cè)向士層的支撐，側(cè)土層的抗剪強(qiáng)度也決定了它的穩(wěn)定性，由于與關(guān)聯(lián)性太緊密，這也成了鋼筋樁的一個(gè)明顯弱點(diǎn)。但是也有幾點(diǎn)好處，過(guò)程簡(jiǎn)單，易于施工、速度快，不會(huì)對(duì)承臺(tái)和原有建筑物的基礎(chǔ)造成擾動(dòng)。

3、建筑工程結(jié)構(gòu)加固需注意的問(wèn)題

(1)方案的制定應(yīng)考慮總體效應(yīng)。在制定建筑物的加固方案時(shí)除考慮可考性鑒定結(jié)論和加固內(nèi)容外，還應(yīng)考慮加固后總體效應(yīng)。

(2)材料的選用和取值應(yīng)謹(jǐn)慎合理。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計(jì)時(shí)，如原結(jié)構(gòu)材料種類和性能與原設(shè)計(jì)一致，按原設(shè)計(jì)(或規(guī)范)取值，如原結(jié)構(gòu)無(wú)材料強(qiáng)度資料時(shí)，可通過(guò)實(shí)地測(cè)量評(píng)定材料強(qiáng)度等級(jí)，再按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行取值。結(jié)構(gòu)加固時(shí)，為保證安全，材料強(qiáng)度比設(shè)計(jì)強(qiáng)度要高一級(jí)。當(dāng)采用粘結(jié)材料和化學(xué)灌漿材料時(shí)，其強(qiáng)度應(yīng)高于被粘結(jié)結(jié)構(gòu)混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

(3)荷載計(jì)算應(yīng)科學(xué)規(guī)范對(duì)加固結(jié)構(gòu)承受的荷載，應(yīng)如實(shí)地調(diào)查和取值。建筑一經(jīng)確定需加固，則加固驗(yàn)算應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB500092012)規(guī)定取值。對(duì)于在先行規(guī)范中未做規(guī)定的永久荷載，可根據(jù)情況進(jìn)行抽樣實(shí)測(cè)確定。抽樣數(shù)不得少于5個(gè)，以其平均值的1.1倍作為其荷載標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于工藝荷載和吊車荷載等，應(yīng)根據(jù)使用單位提供的數(shù)據(jù)取值。

(4)承載力驗(yàn)算應(yīng)實(shí)事求是。對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，已知材料實(shí)際強(qiáng)度和現(xiàn)狀后，可對(duì)其承載力進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀況和結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸確定。構(gòu)件截面積應(yīng)采用實(shí)際有效截面面積，考慮結(jié)構(gòu)損傷、缺陷、銹蝕等不利的影響因素。驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)加固部分與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作程度，并對(duì)加固部分的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p；還應(yīng)考慮實(shí)際荷載偏心、結(jié)構(gòu)變形、局部損傷、溫度作用等造成的附加應(yīng)力。當(dāng)加固后使結(jié)構(gòu)重量增大時(shí)，尚應(yīng)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)及建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)無(wú)法確定配筋量時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)有荷載及結(jié)構(gòu)變形狀況進(jìn)行荷載驗(yàn)算。

總之，在實(shí)際的施工中，需從建筑工程的結(jié)構(gòu)入手，對(duì)建筑工程開展全方位的整體加固改造，讓原本已經(jīng)陳舊的建筑設(shè)施煥然一新，成為城市一道亮麗的風(fēng)景線。