建筑上部結(jié)構(gòu)加固
磚混房屋上部砌體、鋼筋混凝土建筑由于在設(shè)計(jì)、施工或使用過(guò)程中荷載的增加等方面原因,致使上部結(jié)構(gòu)不能滿足承載力及使用方面的要求,需要加固,F(xiàn)在就關(guān)于建筑工程中建筑上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)做簡(jiǎn)要介紹。
目前采用比較多的加固方法有:噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固(加大界面加固法)、外包鋼加固法、粘鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外貼碳纖維復(fù)合材料加固法以及改變結(jié)構(gòu)傳力途徑等加固方法,在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)具體工程條件選用適宜的加固方法。
噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固
噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固是一種從巷道支護(hù)技術(shù)中演變到地上建筑物加固的一種快捷有效的加固手段,具有自己的獨(dú)特優(yōu)勢(shì):噴射混凝土是借助噴射機(jī)械,利用壓縮空氣做動(dòng)力,將一定比例的拌合料,通過(guò)高壓管道輸送并以高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成;炷翉膰娮靽姵鏊俣冗_(dá)到
適用于砌體墻體開(kāi)裂加固、磚混結(jié)構(gòu)加層墻體加固、抗震加固,事故處理等工程中。
加大截面加固法
加大截面加固法即采取增大混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用的一種方法。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層,可增加截面有效高度, 擴(kuò)大截面面積, 從而提高構(gòu)件正截面抗彎、斜截面抗剪能力和截面剛度, 起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。采用受壓區(qū)加固的受彎構(gòu)件, 其承載力、裂縫寬度及變形計(jì)算可按現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)疊合構(gòu)件的規(guī)定進(jìn)行。
在適筋范圍內(nèi), 混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力隨鋼筋面積和強(qiáng)度的增大而提高。在原構(gòu)件正截面配筋率不太高的情況下, 增大主筋面積可有效地提高原構(gòu)件正截面抗彎承載力。在截面的受拉區(qū)加現(xiàn)澆混凝土圍套增加構(gòu)件截面, 通過(guò)新加部分和原構(gòu)件共同工作, 可有效地提高構(gòu)件承載力。
加固時(shí)可根據(jù)構(gòu)件的工作條件、受力性質(zhì)和構(gòu)造特點(diǎn),采用單面或多面加固。加大截面法作為一種傳統(tǒng)的加固方法,具有施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的加固,但采用該法時(shí),現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空也有一定的減小。
外包鋼加固法
外包鋼加固法是一種以角鋼外包于構(gòu)件四角,角鋼之間用綴板連接的加同方法。外包鋼加固法分干式和濕式兩種情況。濕式外包鋼法是在型鋼與原構(gòu)件之間用乳膠水泥或環(huán)氧樹(shù)脂等粘結(jié),使新舊材料之間有較好的協(xié)同工作能力,其整體性好,但濕作業(yè)工作量大;干式外包鋼法是型鋼與原構(gòu)件之問(wèn)無(wú)任何粘結(jié),有時(shí)雖填以水泥砂漿,但并不能確保結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞,型鋼與原構(gòu)件不能整體工作,彼此只能單獨(dú)受力。與濕式外包鋼相比,干式外包鋼施工更為簡(jiǎn)便,但承載力提高不如濕式外包鋼有效。該法能在基本上不改變?cè)Y(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的情況下,大幅度提高構(gòu)件承載力,增大延性和剛度,適用于混凝土柱、梁、屋架和磚窗間墻以及煙囪等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)筑物的加固。外包鋼加固法特別適用于使用上不允許增大截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的軸心和偏心受壓構(gòu)件的加固。
外粘鋼板加固法
特點(diǎn)及適用范圍
以薄鋼板用結(jié)構(gòu)膠粘貼于構(gòu)件主要受力面,以提高截面受彎及受拉承載力的加固方法稱為外粘鋼板法。優(yōu)點(diǎn)是施工期短,不改變構(gòu)件外形和使用空間。缺點(diǎn)是有機(jī)膠的長(zhǎng)期持荷強(qiáng)度較低及耐老化性能較差,不耐火;環(huán)境溫度濕度要求較嚴(yán)。適用于因配筋量不足的簡(jiǎn)支梁板及無(wú)障礙的連續(xù)梁板加固。若無(wú)附加錨固及可靠防腐措施,不適宜于承受動(dòng)力疲勞荷載及設(shè)計(jì)使用年限較長(zhǎng)(≥50年)的新建工程加固;因節(jié)點(diǎn)處理困難,不宜用于框架結(jié)構(gòu)加固。一般情況下,外粘鋼板法限定的環(huán)境溫度應(yīng)≤60℃,相對(duì)濕度應(yīng)≤70%;對(duì)于高溫、高濕及存在有害介質(zhì)環(huán)境,以及直接暴露于陽(yáng)光下的室外條件,應(yīng)采用特種膠,或有專門(mén)的防護(hù)措施。
方法要點(diǎn)
受彎構(gòu)件因配筋偏低引起的正截面受彎承載力不足時(shí),應(yīng)于受拉面粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)于簡(jiǎn)支梁和板,鋼板粘貼于底面;對(duì)于連續(xù)梁和板,鋼板應(yīng)雙面粘貼。支座部位梁頂鋼板,當(dāng)有障礙(如柱時(shí)),可齊柱邊將鋼板布置在梁的有效翼緣范圍內(nèi)。對(duì)于桁架下弦拉桿,鋼板一般粘貼在比較平順的底面或側(cè)面。對(duì)于配筋不足的大偏心受壓柱,鋼板應(yīng)粘貼在欠筋的受拉面。
構(gòu)件因箍筋偏小或漏配引起的斜截面受剪承載力不足時(shí),一般是垂直于構(gòu)件軸線方向粘貼U型箍板。對(duì)于重要構(gòu)件,U型箍板應(yīng)用“扁鋼+螺栓”封閉;一般構(gòu)件可不封閉。
構(gòu)造措施
粘鋼加固基材混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)≥C15,其專用改性環(huán)氧膠粘劑基本性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
鋼板的布置與構(gòu)造,應(yīng)避免膠層的剝離破壞,結(jié)合面不應(yīng)出現(xiàn)法向拉應(yīng)力,膠層只傳遞剪力,鋼板只承受軸向拉力。對(duì)于有抗震設(shè)防要求或存在動(dòng)力作用或經(jīng)受疲勞荷載的構(gòu)件,應(yīng)沿鋼板軸向方向設(shè)置一定的錨栓,端部適當(dāng)加密,以使結(jié)合面膠層始終處在微壓應(yīng)力狀態(tài)。
對(duì)于框架梁梁底部粘貼的鋼板,鋼板端部應(yīng)采用植筋方法錨固于柱,植筋的總錨固力應(yīng)大于等于鋼板受拉承載力。植筋與鋼板采用焊接連接;為便于焊接,鋼板端局部不刮膠,焊接后再灌膠粘結(jié)。
對(duì)于邊框架梁梁頂鋼板邊端,其外延部分可向下彎折粘結(jié)于垂直邊梁側(cè)面,并用錨栓收頭錨固。
預(yù)應(yīng)力加固法
特點(diǎn)及適用范圍
預(yù)應(yīng)力加固法又稱體外預(yù)應(yīng)力法,是采用預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或預(yù)應(yīng)力型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或總體進(jìn)行加固的方法。優(yōu)點(diǎn)是后加部分拉桿或撐桿與原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除,原結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力可相應(yīng)降低,原結(jié)構(gòu)變形有一定減小,原結(jié)構(gòu)裂縫有一定程度閉合。缺點(diǎn)是裸露預(yù)應(yīng)力鋼件需要有效防腐防火措施。
預(yù)應(yīng)力拉桿加固主要用于大跨度梁、長(zhǎng)板、框架、桁架、鋼架、網(wǎng)架及大偏心受壓構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力撐桿加固主要用于軸心受壓柱、小偏心受壓柱,以及混凝土強(qiáng)度偏低或受壓鋼筋配筋量不足的彎矩不變號(hào)的大偏心受壓柱受壓側(cè)加固。
方法要求
預(yù)應(yīng)力拉桿的布置應(yīng)與結(jié)構(gòu)的受力相應(yīng),即預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力應(yīng)相反、相互抵消。對(duì)于簡(jiǎn)支梁、板正截面受彎承載力不足時(shí),應(yīng)采用水平拉桿,布置于梁板底面;若斜截面受剪承載力也不足時(shí),應(yīng)采用下?lián)问剑ㄓ址Q折線式)拉桿。對(duì)于連續(xù)梁(板)、框架梁、框架柱、門(mén)式框架、三鉸拱鋼架等,拉桿的布置一般是與外荷載彎矩圖相應(yīng),構(gòu)件正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力均可得到提高。對(duì)于桁架、網(wǎng)架等空間桿件結(jié)構(gòu),拉桿一般是順拉力最大的桿件或承載力嚴(yán)重不足的受拉桿件方向布置。
預(yù)應(yīng)力撐桿的布置,對(duì)于軸心受壓柱、小偏心受壓柱,以及軸壓比超標(biāo)的框架柱,應(yīng)雙面雙向布置;對(duì)于彎矩不變號(hào)的大偏心受壓柱受壓側(cè)加固,則可以單面布置于受壓一側(cè)。
拉桿預(yù)應(yīng)力的建立,當(dāng)拉桿為普通熱軋鋼筋,規(guī)格為2C12~2C25時(shí),可采用橫向張拉及豎向張拉等方法,拉桿與錨板可焊接連接;當(dāng)構(gòu)件跨度較大,鋼筋大于2C25時(shí),為便于拉桿的繃直和就位,拉桿與錨板不宜直接焊接,應(yīng)采用螺栓連接;張拉工藝可為橫向張拉、豎向張拉、電熱張拉及機(jī)械張拉。熱軋鋼筋用作預(yù)應(yīng)力拉桿時(shí),應(yīng)先經(jīng)張拉,冷拉應(yīng)力為0.85~0.9fstk。對(duì)于大跨結(jié)構(gòu),當(dāng)采用鋼絞線、高強(qiáng)鋼筋或高強(qiáng)鋼絲時(shí),應(yīng)采用千斤頂機(jī)械張拉,并用錨夾具對(duì)拉桿進(jìn)行錨固。撐桿預(yù)應(yīng)力的建立有兩種方法,一是鍥頂法,二是橫向張拉法。預(yù)應(yīng)力拉桿、預(yù)應(yīng)力撐桿的張拉控制應(yīng)力應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
外貼碳纖維復(fù)合材料加固法
特點(diǎn)及適用范圍
以碳纖維、玻璃纖維等復(fù)合材料,用結(jié)構(gòu)膠粘貼于構(gòu)件主要受拉部位,以提高截面受彎、受剪及混凝土抗壓強(qiáng)度的加固方法稱為外貼纖維復(fù)合材料法。優(yōu)點(diǎn)是輕質(zhì)高強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、可曲面或轉(zhuǎn)折粘貼;缺點(diǎn)是有機(jī)膠的長(zhǎng)期持荷強(qiáng)度較低及耐老化性能較差、不耐火、不能焊接、環(huán)境溫度濕度控制較嚴(yán)。適用于因配筋不足的受彎、受拉構(gòu)件加固,特別是簡(jiǎn)支梁板及無(wú)障礙的連續(xù)梁板加固。對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限較長(zhǎng)(≥50年)的新建工程外貼纖維復(fù)合材料法加固,應(yīng)有可靠的防腐和附加錨固措施;對(duì)于框架結(jié)構(gòu)加固,應(yīng)有可靠的錨固和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施。外貼纖維復(fù)合材料法加固限定的環(huán)境溫度應(yīng)≤60℃,相對(duì)濕度應(yīng)≤70%;對(duì)于高溫、高濕及存在有害介質(zhì)環(huán)境,以及直接暴露于陽(yáng)光下的室外條件,應(yīng)采用特種膠,或有專門(mén)的防護(hù)措施。
方法要點(diǎn)
1)外貼纖維復(fù)合材料加固梁板,受彎承載力提高幅度不宜過(guò)大,一般以不超過(guò)30%為宜,且應(yīng)避免出現(xiàn)強(qiáng)彎弱剪現(xiàn)象。對(duì)于簡(jiǎn)支梁板及連續(xù)梁板正彎矩區(qū)受彎加固,纖維片材應(yīng)沿底面齊支座邊沿通長(zhǎng)粘貼。對(duì)于連續(xù)梁板負(fù)彎矩區(qū)受彎加固,纖維片材應(yīng)根據(jù)彎矩包絡(luò)圖布置,其延伸長(zhǎng)度的截?cái)帱c(diǎn)應(yīng)位于正彎矩區(qū),且距正負(fù)彎矩轉(zhuǎn)換點(diǎn)距離不小于1m;邊端可彎折向下粘貼于垂直方向的邊梁側(cè)面。對(duì)于現(xiàn)澆樓蓋框架梁負(fù)彎矩受彎加固,纖維片材可齊柱邊布置在梁有效翼緣內(nèi)。
2)梁柱斜截面受剪加固,重要結(jié)構(gòu)應(yīng)采用環(huán)形箍,一般結(jié)構(gòu)可采用加錨U型箍。箍的凈距應(yīng)不大于GB50010規(guī)定的最大箍筋間距的0.7倍,且不大于梁高的0.25倍。T型梁環(huán)形箍是由“U型纖維箍+薄壁短角鋼壓結(jié)條+穿板螺栓+扁鋼”組合而成;加錨U型箍是于U型纖維箍端部加錨,錨是用薄壁短角鋼壓結(jié)條,以射釘錨固于梁板交接角部。
3)軸心受壓柱當(dāng)采用沿其全長(zhǎng)無(wú)間隔地環(huán)向連續(xù)纏繞粘貼纖維織物方法提高混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí),或間隔纏繞作為附加箍筋提高構(gòu)件延性時(shí),纖維層數(shù),對(duì)于圓形柱截面應(yīng)不少于2層,對(duì)于方形和矩形截面柱應(yīng)不少于3層,數(shù)層宜一次連續(xù)繞粘貼結(jié)而成,中間不宜斷開(kāi),最后環(huán)向收頭搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于200mm。
改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法
是在梁的中間部位增設(shè)支點(diǎn)、托梁(架)或?qū)⒍嗫缤仓Я鹤優(yōu)檫B續(xù)梁等方法。改變結(jié)構(gòu)的傳力途徑。能大幅度地降低計(jì)算彎矩,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,達(dá)到加強(qiáng)原結(jié)構(gòu)的目的。按增設(shè)支點(diǎn)的連接方式不同,可分為濕式連接和套箍干式連接。
增設(shè)支點(diǎn)若采用濕式連接,在支點(diǎn)處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面。應(yīng)進(jìn)行鑿毛,清除浮渣,灑水濕潤(rùn),一般采用微膨脹混凝土澆筑。若采用型鋼套箍干式連接,型鋼套箍與梁接觸面間應(yīng)用水泥砂漿座漿,待型鋼套箍與支柱焊牢后,再用干硬性砂漿將全部接觸縫隙塞緊填實(shí)。
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