混凝土加固范文

時間:2023-03-30 21:09:12

導語:如何才能寫好一篇混凝土加固,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

混凝土加固

篇1

關鍵詞:混凝土結構的加固 砌體結構的加固 鋼結構加固

混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類,設計時可根據實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術。

一、直接加固的一般方法有:

1、加大截面加固法

在鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層,可增加截面有效高度,擴大截面面積,從而提高構件正截面抗彎,斜截面抗剪能力和截面剛度,起到加固補強的作用。

在適筋范圍內,混凝土彎變構件正截面承載力隨鋼筋面積和強度的增大而提高。在原構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件正截面抗彎承載力。在截面的受拉區加現澆混凝土圍套增加構件截面,通過新加部分和原構件共同工作,可有效地提高構件承載力,改善正常使用性能。

加大截面加固法施工工藝簡單、適應性強,并具有成熟的設計和施工經驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固;但現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2、置換混凝土加固法

該法的優點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點;適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。

3、有粘結外包型鋼加固法

外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構件的外邊,外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應采用濕式外包法,即采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構傭粘結成一整體,加固后的構件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高,因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。

該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于600C以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。

4、粘鋼加固法

鋼筋混凝土受彎構件外部粘鋼加固是在構件承載力不足區段(正截面受拉區、正截面受壓區或斜截面)表面粘貼鋼板,這樣可提高被加固構件的承載力,且施工方便。

該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對生產和生活影響小,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。

5、粘貼纖維增強塑料加固法

外貼纖維加固是用膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的受拉區域,使它與被加固截面共同工作,達到提高構件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。

6、繞絲法

該法的優缺點與加大截面法相近;適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構件施加橫向約束力的場合。

7、錨栓錨固法

該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結構的改造、加固;不適用于已嚴重風化的上述結構及輕質結構。

二、間接加固的一般方法有:

1、預應力加固法

(一)預應力水平拉桿固法

預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件,由于預應力和新增外部荷載的共同作用,拉桿內產生軸向拉力,該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上(當拉桿與梁板底面緊密貼合時,拉桿會與構件共同找曲,此時尚有一部分壓力直接傳遞給構件底面),在構件中產生偏心受壓作用,該作用克服了部分外荷載產生的彎矩,減少了外荷載效應,從而提高了構件的抗彎能力。同時,由于拉桿傳給構件的壓力作用,構件裂縫發展得以緩解、控制、斜截面抗剪承載力也隨之提高。

由于水平提桿的作用,原構件的截面應力特征由受彎變成了偏心受壓,因此,加固后構件的承載力主要取決于壓彎狀態下原構件的承載力。

(二)預應力下撐拉桿加固法

鋼筋混凝土構件采用預應力下撐式拉桿加固定后,形成一個由被加固構件和下撐式拉桿組成的復合超靜定結構體系,在外荷載和預應力共同作用下,拉桿中產生軸向力并通過與構件的結合點(下撐點和桿端錨固點)傳遞給被加固構件,抵消了部分外荷載,改變了原構件截面內力特征,從而提高了構件的承載能力

該法能降低被加固構件的應力水平,不僅使加固效果好,而且還能較大幅度地提高結構整體承載力,但加固后對原結構外觀有一定影響;適用于大跨度或重型結構的加固以及處于高應力、高應變狀態下的混凝土構件的加固,但在無防護的情況下,不能用于溫度在600C以上環境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。

2、增加支承加固法

增設支點加固法是通過減少受彎構件的計算跨度,達到減少作用在被加固構件上的載載效應,提高結構承載水平的目的。該法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結構加固。

3、其它加固法

輔助結構加固法是采用另制的輔助構件,如型鋼、鋼桁架或鋼筋混凝土梁,部分或全部分擔被加固梁的荷載。

在支座附近加腋后,支座附近截面的有效高度提高了,因此,截面的抗彎和抗剪能力都得到提高。

三、與混凝土結構加固改造配套使用的技術一般有:

1、托換技術

系托梁(或桁架)拆柱(或墻)、托梁接柱和托梁換柱等技術的概稱;屬于一種綜合性技術,由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成;適用于已有建筑物的加固改造;與傳統做法相比,具有施工時間短、費用低、對生活和生產影響小等優點,但對技術要求較高,需由熟練工人來完成,才能確保安全。

2、植筋技術

系一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術;可植入普通鋼筋,也可植入螺栓式錨筋;已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設計位置的補救,構件加大截面加固的補筋,上部結構擴跨、頂升對梁、柱的接長,房屋加層接柱和高層建筑增設剪力墻的植筋等。

3、裂縫修補技術

根據混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術;適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應采用相應的加固措施。內部修補法。

內部修補法是用壓力泵把膠結材料壓力混凝土裂縫中,結硬后起到補縫作用,并通過其膠結性使原結構恢復整體性,該方法適用于裂縫寬度較大,對結構的整體性和安全性及耐久性等有影響,或有防水防滲等要求的裂縫的修補。

4、碳化混凝土修復技術

系指通過恢復混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術。

5、混凝土表面處理技術

系指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術。

6、混凝土表層密封技術

系指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、涂膜等方法對混凝土進行防水、防潮和防裂處理的技術。

7、其它技術

如結構、構件移位技術、調整結構自振頻率技術等。

四、砌體結構加固方法:

砌體結構的加固分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據實際條件和使用要求選擇適宜的方法。

(一)適用于砌體結構的直接加固方法一般為:

1、鋼筋混凝土外加層加固法

該法屬于復合截面加固法的一種。其優點是施工工藝簡單、適應性強,砌體加固后承載力有較大提高,并具有成熟的設計和施工經驗;適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點是現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2、鋼筋水泥砂漿外加層加固法

該法屬于復合截面加固法的一種。其優點與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但提高承載力不如前者;適用于砌體墻的加固,有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側穿墻箍筋的封閉。

3、增設扶壁柱加固法

該法屬于加大截面加固法的一種。其優點亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但承載力提高有限,且較難滿足抗震要求,一般僅在非地震區應用。

(二)適用于砌體結構的間接加固方法一般為:

1、無粘結外包型鋼加固法

該法屬于傳統加固方法,其優點是施工簡便、現場工作量和濕作業少,受力較為可靠;適用于不允許增大原構件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固;其缺點為加固費用較高,并需采用類似鋼結構的防護措施。

2、預應力撐桿加固法

該法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力,且加固效果可靠;適用于加固處理高應力、高應變狀態的砌體結構的加固;其缺點是不能用于溫度在600C以上的環境中。

(三)砌體結構構造性加固與修補

1、增設圈梁加固

當圈梁設置不符合現行設計規范要求,或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺陷,或房屋的整體性較差時,應增設圈梁進行加固

2、增設梁墊加固

當大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現局部豎直裂縫時,應增設梁墊進行加固。

3、砌體局部拆砌

當房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影響承重及安全時,可將破裂墻體局部拆除,并按提高砂漿強度一級用整磚填砌。

4、砌體裂縫修補

在進行裂縫修補前,應根據砌體構件的受力狀態和裂縫的特征等因素,確定造成砌體裂縫的原因,以便有針對性地進行裂縫修補或采用相應的加固措施。

五、鋼結構加固方法:

鋼結構加固的主要方法有:減輕荷載、改變結構計算圖形、加大原結構構件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當有成熟經驗時,亦可采用其它加固方法。

1、改變結構計算圖形

改變結構計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節點性質和邊界條件,增設附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協同工作等措施對結構進行加固的方法;

改變結構計算圖形的一般加固方法:

(1)對結構可采用下列增加結構或構件的剛度的方法進行加固:

A、增加支撐形成空間結構并按空間結構驗算;

B、加設支撐增加結構剛度,或者調整結構的自振頻率等以提高結構承載力和改善結構動力特性;

C、增設支撐或輔助桿件使結構的長細比減少以提高其穩定性;

D、在排架結構中重點加強某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負荷;

E、在塔架等結構中設置拉桿或適度張緊的拉索以加強結構的剛度。

(2)對受彎桿件可采用下列改變其截面內力的方法進行加固:

A、改變荷載的分布,例如將一個集中荷載轉化為多個集中荷載;

B、改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結;

C、增加中間支座或將簡支結構端部連接成為連續結構;

D、調整連續結構的支座位置;

E、將結構變為撐桿式結構;

F、施加預應力。

(3) 對桁架可采取下列改變其桿件內力的方法進行加固:

A、增設撐桿變桁架為撐桿式結構;

B、加設預應力拉桿。

2、加大構件截面的加固

采用加大截面加固鋼構件時,所選截面形式應有利于加固技術要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

3、連接的加固與加固件的連接

鋼結構連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇,應根據結構需要加固的原因、目的、受力狀況、構造及施工條件,并考慮結構原有的連接方法確定。

鋼結構加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強度螺栓連接,有依據時亦可采用焊縫和摩擦型高強度螺栓的混合連接。當采用焊縫連接時,應采用經評定認可的焊接工藝及連接材料。

4、裂紋的修復與加固

結構因荷載反復作用及材料選擇、構造、制造、施工安裝不當等產生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時,應設法修復。在修復前,必須分析產生裂紋的原因及其影響的嚴重性,有針對性地采取改善結構實際工作或進行加固的措施,對不宜采用修復加固的構件,應予拆除更換。

參考書籍:

《結構可靠性鑒定與加固技術》 曹雙寅邱洪興 王恒華編

《混凝土結構耐久性》 金偉良編

《老化混凝土的斷面特征與損傷描述研究》 趙震洋老師博士學位論文

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關鍵詞:鋼筋混凝土 預應力混凝土 加固

引言

鋼筋混凝土結構是目前使用最為廣泛的結構形式,尤其是在工業建筑中鋼筋混凝土結構所占比重大,但是鋼筋混凝土結構在超過使用年限后,會出現明顯的損傷。這些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用極限;有的由于建造質量差;在這種情況下,往往不會因此而拆除重建,結構均需要進行增強,補強,改造和維修?;炷两Y構的加固可以分為直接加固與間接加固兩個種類,在設計人員設計時可根據實際情況選擇合適的方法和施工技術。直接加固的一般方法有:加大截面加固法、置換混凝土加固法、有粘結外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維增強塑料加固法、繞絲法、錨栓錨固法等。間接加固法包括預應力加固法、增設支點加固法等。

一、加大截面加固法

加大截面加固法。在鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層,增加截面有效高度,擴大截面面積,從而提高構件正截面抗彎,斜截面抗剪能力和截面剛度,起到加固補強的作用。加大截面加固法在設計構造方而必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問題。試驗研究表明,加固結構在受力過程中結合面會出現拉、壓、彎、剪等各種復雜應力,其中關鍵是剪應力和拉應力。在彈性階段,結合面的剪應力和法向拉應力主要是靠結合面兩邊新舊混凝土的粘結強度承擔;開裂后及極限狀態下,則主要是通過貫穿結合面的錨固鋼筋或錨固螺栓所產生的被動剪切摩擦力傳遞。

二、預應力加固法

預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿對結構或整體進行加固的方法,通過預應力的施加改變了原結構內力分布和應力水平,致使一般加固結構中所特有的應力應變滯后現象得以完全消除,因此后加部分和原結構能共同工作,結構的承載能力可顯著提高,并可減少結構的變形、裂縫寬度。預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件,由于預應力和新增外部荷載的共同作用,拉桿內產生軸向拉力,該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上,在構件中產生偏心受壓作用,該作用克服了部分外荷載產生的彎矩,減少了外荷載效應,從而提高了構件的抗彎能力。同時,由于拉桿傳給構件的壓力作用,構件裂縫發展得以緩解、控制,斜截面抗剪承載力也隨之提高。由于水平提桿的作用,原構件的截面應力特征由受彎變成了偏心受壓,因此,加固后構件的承載力主要取決于壓彎狀態下原構件的承載力。

三、粘鋼加固法

粘鋼加固法是在混凝土構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板,以提高承載力的一種加固法?;炷两Y構加固用膠、強度高,粘結力強,耐老化,彈性模量高,線膨脹系數小,具有一定的彈性,膠本身強度及其粘結強度總是大于混凝土的強度。與其他加固方法相比,粘鋼加固技術有其獨特的優點,如不減小建筑凈空、不影響建筑外立面,不影響上層樓蓋結構或屋面防水構造,施工時對生產和冬小麥影響較小,無現場澆注混凝土的濕作業,施工設備簡單,可有效的提高梁的抗彎剛度,粘鋼加固后幾乎不增加結構自重,因此不會引起基礎等其它構件的連鎖加固。采用構件外部粘鋼加法,鋼板厚4mm,材質A3,粘結劑采用冶金建筑研究院的YJS結構膠,對于這類梁的加固是在梁底面粘貼鋼板,鋼板固定起初設計是用的射釘,但是由于鋼板較薄和混凝土強度低,所以射釘又無鋼質墊圈,錨固不力,而導致鋼板剝落,并且易造成鋼板翹曲。后來采用了木架板加對頭楔頂緊帶鋼,效果很好,既經濟又安全可靠。 采用粘鋼技術加固砼梁,技術可靠,工藝簡單,不增加結構自重,不會引起基礎等其他構件的連續加固,不影響建筑使用功能。施工靈活,不占獨立工期,做到了對建筑質量缺陷的處理,不影響施工進度。具有明顯的社會效益和經濟效益。

該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對生產和生活影響小,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。

四、粘FRP板加固法

粘FRP板的施工工藝分以下幾個步驟:首先用噴砂機打磨混表面,去掉1-2mm表面疏松層;然后用噴氣機清除混凝土表面的混凝土碎裂屑;環氧樹脂和固化劑按一定的比例混合,然后均勻地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上,粘貼時要趕出氣泡并壓平;粘貼后對粘貼面施加壓力,直到粘結劑養護完成。本文建議粘FRS板加固用的FRP板的厚度取為2―4m,且FRP板與加固的梁等長。從加固的效果出發,進行抗彎加固時,宜在梁的受拉面粘貼FRP板,進行抗剪加固時,宜在梁的底面和側面粘貼的FRP板以形成U型加固方案,提高試件的延性。為了保證加固梁的FRP板與混凝土在使用過程中粘結完好,還可在FRP的端部采用錨固加強措施。

FRP板直到破壞均表現出線彈性特征,其力學性能與加固纖維的種類和纖維的排列方向有關,因而可通過改變纖維的排列方向得到某一特定方向上最大的材料強度。粘FRP板進行抗彎加固和抗剪加固的效果均與FRP板纖維的布置方向有關。

由粘FRP的抗彎加固和抗剪加固的試驗研究可知:在對梁進行加固時,一般可同時提高梁的受彎承載力和受剪承載力,亦即抗彎加固和抗剪加固是相關聯的。在進行結構加固時,應針對結構的具體情況,重點進行某一方面的加固。

結束語

由于FRP板應力應變曲線沒有屈服平臺,存在脆性性能,因而加固梁 的延性問題被提出來了,但只要設計合理,粘FRP板加固梁的延性可以得到滿足。且粘FRP板加固對提高隨重復荷載的構件(如吊車梁)的正截面和斜截面疲勞強度效果都較好,尤其是對斜截面疲勞強度的提高效果更大。粘FRP板不僅可用于梁的加固,而且可用于樁和砌體的加固;還可用于新結構的設計。通過改進FRP板的材料性能和粘結劑的性能可進一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技術是一種有效的結構加固形式。

作者簡介:陳景仁,河北豐潤人,高級工程師,碩士學歷,研究方向:建筑工程。

參考文獻:

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【關健詞】外粘型鋼加固法 計算方法 施工要求

隨著建筑業的發展,建筑用地越來越緊張,隨之而來改建的工程越來越多,其中有些結構就需要加固。目前加固方面的規范主要有《混凝土結構加固設計規范》。鋼筋混凝土柱作為結構的主要受力構件,必須保證足夠的承載能力。造成鋼筋混凝土柱承載力不夠的原因,大致有設計錯誤、施工粗糙、使用不當、變更用途和遭遇自然災害等。對于上部結構因荷載增加而對柱子的加固方法有:增大截面加固法、外粘型鋼加固法、粘貼纖維復合材加固法等。

增大截面加固法是通過在原混凝土構件外疊澆新的鋼筋混凝土,增加構件的截面積和配筋,從而達到提高構件的承載力和剛度,降低柱子長細比,達到對原有構件進行加固的目的。優點是可以在提高構件承載力的同時增大其剛度和變形能力。但現場工作量較大,養護期較長,對生產和生活有一定影響。另外,截面增大后對原結構外觀有一定影響。

外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固的鋼筋混凝土構件外側,通過外包鋼與原有構件的共同作用,提高構件的承載力和剛度,達到加固的目的。此方法主要是通過約束原構件來提高其承載力和變形能力,可以大幅度提高構件的承載力。外包鋼加固法受力可靠、施工簡便、現場工作量較小, 構件截面尺寸增加不多,但用鋼量較大。

碳纖維布加固技術是利用碳素纖維布和專用結構膠對建筑構件進行加固處理。具有強度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強等優點。是近年來逐漸發展起來的混凝土結構加固新技術。

一、工程實例

溫州某公司廠房,于2002年竣工,為四層框架結構,南北3跨,柱距9米,東西8跨,柱距7.2米,層高底層5.4米,二~四層4.8米,建設單位要在原四層之上加層。原結構底層柱截面600x600,混凝土強度C25。采用中國建筑科學研究院編制的PKPM-SATWE軟件進行分析計算,主要參數為:梁柱主筋為HRB335級鋼,抗震設防烈度為6度,基本風壓為0.6KN/M2,樓面活荷載標準值3.50KN/M2。分析結果表明,加層后,建筑物底層框架柱承載力普遍不足,配筋有所欠缺。因廠房在使用中,業主要求盡量減少工期及對生產的影響。經比較,決定采用外粘型鋼加固法對底層框架柱進行加固。在柱四角放置L75X6角鋼,用角鋼同樣厚的鋼板把角鋼焊接成整體,鋼板間距200mm。如圖所示:

二、加固后柱軸心受壓承載力計算

其中N為構件加固后軸向壓力設計值N=4775KN,φ為軸心受壓構件的穩定系數,fco為原混凝土軸心抗壓強度,Aco為原混凝土柱截面面積,f?yo為原柱縱向鋼筋抗壓強度,A?so為原受壓鋼筋的截面面積,αа為新增型鋼強度利用系數,取αа=0.9,f?a為新增型鋼抗壓強度設計值,A?a為全部受壓肢型鋼的截面面積。

因此,所選用的加固角筋合理。

三、施工要求

(1)認真閱讀設計加固施工圖,做好技術交底工作;根據施工現場和被加固構件實際情況,擬定施工方案。

(2)鑿除柱裝飾層,將柱表面打磨平整,四角磨成小圓角,用鋼絲刷刷掉柱表面浮粉;檢查柱表面是否有裂縫,如有,加固前作封閉處理;將角鋼和鋼綴板表面除銹和打磨。

(3)在已清洗干凈的混凝土表面上涂抹環氧樹脂一薄層,然后將角鋼貼于角位處;用夾具以不大于500mm的間距夾緊;必須初凝前完成角鋼與綴板的焊接。

(4)焊接施工后,鋼材邊緣用環氧砂漿封嚴,在角鋼與綴板上鉆孔注漿

(5)在柱面抹1:2的水泥砂漿約25mm厚。之后做裝飾層。

四、結束語

(1)通過在工程加固施工實踐中對外粘型鋼加固法的運用,簡單易行,較大地提高了構件的承載力以滿足加層要求。只要施工質量保證,完全能達到很好的加固效果。

(2)建筑物加層加固必須進行充分調查分析后,設計出可靠又經濟的方案。構造措施可根據實際情況采取不同做法,但應合理并滿足建筑物使用要求。

參考文獻:

1、 混凝土結構加固設計規范.GB50367-2013

篇4

關鍵詞:鋼筋混凝土;結構;加固技術

1、鋼筋混凝土結構加固的背景

鋼筋混凝土結構是當前建筑工程施工中的主要施工形式,更是當前高層建筑施工的過程中主要的結構模式。尤其是在工業建筑中鋼筋混凝土結構所占比重大,但是隨著當前社會發展的過程中各種施工階段的施工工藝日益變化,在混凝土結構在使用的過程中由于其保養的不夠完善,使得其容易出現各種明顯的損傷,嚴重影響著鋼筋混凝土結構的質量問題。這些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用極限;有的由于在施工的過程中施工設計的不合理,施工工藝的不規范和不嚴謹從而造成的建筑結構的變化和質量隱患、。在這種情況下,往往不會因此而拆除重建,在重建的過程中就需要對鋼筋混凝土結構進行相應的增強和加固技術,提高混凝土維修和施工質量控制措施和控制方法。在設計人員設計時可根據實際情況選擇合適的方法和施工技術。提高施工中的施工工藝控制方法和施工各個環節的管理和控制措施。

2、常用的加固方法

2.1粘貼纖維增強塑料加固法。外貼纖維加固是用樹脂類膠結材料將纖維增強復合材料貼于被加固構件的受拉區域,使它與被加固截面共同工作,從而達到對結構構件補強加固及改善結構受力性能的目的。它是一種非常簡單且優良的加固補強方法,但要求被加固混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5 MPa,除了具有粘貼鋼板相似的優點外,還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。

2.2增加支承加固法。增設支點加固法是通過增設支承點,減少受彎構件的計算跨度,達到減少作用在被加固構件上的荷載效應,提高結構承載水平的目的。根據支承結構受力性能的不同分為剛性支點和彈性支點兩種加固方法。該法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于梁、板、析架、網架等結構的加固。

2.3有粘結外包型鋼加固法。外包鋼加固是把型鋼(一般為角鋼或槽鋼)或鋼板包于構件的四角或兩角的加固方法,外包鋼加固鋼筋混凝土梁也稱濕式外包鋼加固法,采用該方法加固混凝土結構構件時,應采用環氧樹脂膠粘劑進行灌注,把型鋼與被加固構件粘結成一整體,以保證型鋼架和原構件形成一個整體共同受力。其特點是受力可靠、施工簡便、現場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于60度以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。

2.4粘貼鋼板加固法。在鋼筋混凝土施工的過程中是通過對模板施工的要求來提高其施工質量和施工控制手段,鋼筋混凝土受彎構件外部粘鋼加固是在構件承載力不足的時候,要通過對模板表面進行及時的更正,提高鋼筋混凝土的強度,使得原油混凝土強度能夠,能夠滿足當前混凝土施工技術要求、約束混凝上變形,提高了加固構件的剛度和抗裂度,有效發揮了粘貼鋼板的抗彎、抗剪、抗壓性能,且不會在混凝土中產生應力集中采用該方法加固時,要求被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不得低于1.5 MPa,并且應將鋼板設計成僅承受軸向應力作用,鋼板表面應進行防銹蝕處理,表面防銹蝕材料對鋼板及膠粘劑無害。它的特點是施工簡單、速度快、上期短;現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對生產和生活影響??;傳力直接,加固效果好,耐久性好;且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。

2.5加大截面加固法。在鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層,增加截面有效高度,擴大截面面積,從而提高構件正截面抗彎,斜截面抗剪能力和截面剛度,起到加固補強的作用。加大截面加固法在設計構造方而必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問題。試驗研究表明,加固結構在受力過程中結合面會出現拉、壓、彎、剪等各種復雜應力,其中關鍵是剪應力和拉應力。在彈性階段,結合面的剪應力和法向拉應力主要是靠結合面兩邊新舊混凝土的粘結強度承擔;開裂后及極限狀態下,則主要是通過貫穿結合面的錨固鋼筋或錨固螺栓所產生的被動剪切摩擦力傳遞。

2.6預應力加固法。預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿對結構或整體進行加固的方法,通過預應力的施加改變了原結構內力分布和應力水平,致使一般加固結構中所特有的應力應變滯后現象得以完全消除,因此后加部分和原結構能共同工作,結構的承載能力可顯著提高,并可減少結構的變形、裂縫寬度。預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件,由于預應力和新增外部荷載的共同作用,拉桿內產生軸向拉力,該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上,在構件中產生偏心受壓作用,該作用克服了部分外荷載產生的彎矩,減少了外荷載效應,從而提高了構件的抗彎能力。同時,由于拉桿傳給構件的壓力作用,構件裂縫發展得以緩解、控制,斜截面抗剪承載力也隨之提高。由于水平提桿的作用,原構件的截面應力特征由受彎變成了偏心受壓,因此,加固后構件的承載力主要取決于壓彎狀態下原構件的承載力。

2. 7置換混凝土加固法。置換混凝土加固法是指對原有結構強度低,韌性差的構件材料用強度高,韌性好的混凝土材料置換的方法。該方法適用于承重構件受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固。施工工藝簡單方便,上期短,占用空間小,不影響使用功能,而且造價比較低,經濟合理。采用本方法加固混凝土結構構件時,其非置換部分的原構件混凝土強度等級,按現場檢測結果不應低于該混凝土結構建造時規定的強度等級。

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關鍵詞:混凝土結構;加固方法;注意事項

中圖分類號:TU37文獻標識碼: A 文章編號:

引言

建筑結構應具有足夠的強度、剛度、抗裂度以及局部和整體的穩定性,但是,在工程實踐中,往往存在建筑物未能滿足上述要求而需要加固的情況,建筑結構在使用過程中可能發生各種損傷和結構功能的破壞, 從而使結構無法滿足使用功能的要求甚至導致結構整體破壞, 造成人員傷亡或財產損失。因此,對混凝土建筑結構進行加固,為了提高設計和施工的質量,對加固設計中常見問題的分析及注意事項顯得尤為重要。

1建筑結構加固的原因

1)按照極限狀態設計法設計的鋼筋混凝土結構或砌體結構,必須滿足結構強度、剛度、耐久性的要求,但由于種種原因造成結構不能滿足上述要求,如:設計不當、設計規范要求提高或施工缺陷而造成的結構物承載力和剛度不足,甚至留有嚴重的安全隱患;因建筑物改變用途導致其使用功能發生變化,從而出現了與設計初衷不一致的荷載分布和荷載大小,造成了原結構的強度和剛度不能滿足要求。由于各種自然災害如地震、火災、臺風、水災、冰雪和戰爭造成了結構物不同程度的損壞。2)對現有基礎設施進行鑒定,對目前我國已有工業和民用建筑及其他基礎設施進行技術改造和維修,使之現代化日趨迫切,符合我國國情,這不僅可以節約投資, 節約征用土地,緩解日趨緊張的城市用地矛盾,對減少某些不可回收利用的建筑垃圾均有著重要的現實意義。建筑物鑒定、加固與改造將面臨更多的挑戰, 其新技術、新方法的研究與開發有著十分廣闊的發展空間與運用前景。

2 混凝土加固方法

2. 1加大截面法

加大截面法是較方便且多用的一種加固方法。加大截面法是一種應用較廣的傳統加固方法,該方法是在原有混凝土構件表面重新做鋼筋混凝土或鋼筋網砂漿層, 來增大原混凝土結構的截面面積, 達到提高結構承載能力的目的。優點是工藝簡單,適用面寬,可用于一般梁、板、柱、墻、基礎、橋梁及路面等。新舊混凝土之間存在一個結合面,這個結合面是一個薄弱環節,其結合面粘結強度一般都低于整澆混凝土的粘結強度,極大地影響了結構的可靠性,因此我們常采取一些施工技術措施來彌補這一缺陷。

2. 2有粘結外包型鋼加固法

外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構件的外邊,外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應采用濕式外包法,即采用環氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構件粘結成一整體,加固后的構件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高,因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。該法也稱濕式外包鋼加固法, 受力可靠、施工簡便、現場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于600℃以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。

2. 3裂縫處理

裂縫修補方法主要有表面處理法、灌漿法及填充法等。裂縫修補材料主要為樹脂和水泥, 修補方法與修補材料的類型密不可分。

1) 表面處理法

表面處理法適用于處理微細裂縫(裂縫寬度小于0.2mm),它采用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏及滲透性防水劑等, 涂刷于裂縫表面, 達到恢復其防水性和耐久性的目的。對于稀而少的裂縫, 可騎縫涂覆修補。對于細而密的裂縫, 應采用全部涂覆修補。由于涂層較薄,涂覆材料應選用粘著力強且不易老化的材料。對于活動性裂縫, 應采用延伸率較大的彈性材料。表面處理法施工簡單, 但涂料無法深入到裂縫內部。

2) 灌漿法

灌漿法又稱注入法,是將樹脂漿液、水泥漿液或聚合物水泥漿液等灌入裂縫內部, 達到恢復結構整體性、耐久性和防水性的目的,適用于修補寬度較大(>0.3m)、深度較深的裂縫, 尤其是受力裂縫。

2. 4􀀁 預應力加固法

預應力加固法是采用高強度鋼筋或型鋼等, 在被加固構件體外增設預應力拉桿或撐桿的加固方法。加固時, 通過施加預應力, 使體外的拉桿或壓桿與被加固構件共同受力, 克服被加固構件的應力超前現象, 改變原有截面的受力特征, 提高加固后體系的承載能力和剛度。此外, 施加預應力時所產生的負彎矩可以抵消部分荷載彎矩, 減小原構件的撓度、縮小原構件的裂縫寬度, 甚至使裂縫完全閉合。它具有加固效果好, 施工周期較短且費用低等優點, 但其施工技術要求較高, 預應力拉桿或壓桿與被加固構件的連接(錨固)處理較為復雜, 另外還存在施工時的側向穩定等問題。

3􀀁 混凝土加固技術

3. 1􀀁 托換技術

托換技術是托梁拆柱、托梁接柱和托梁換柱等技術的總稱,是一種綜合技術, 由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成;適用于已有建筑物的加固改造;與傳統加固方法比較,具有施工時間短、費用低、對生活和生產影響小等優點,但是對技術要求較高。

3. 2􀀁 植筋技術

植筋技術是一種對混凝土結構較簡便、有效的連接與錨固技術,可植入普通鋼筋,也可植入螺栓式錨筋;已廣泛應用于建筑物的加固改造中。

3. 3􀀁 錨栓技術

本技術適用于普通混凝土承重結構;不適用于輕質混凝土結構及嚴重風化的結構。

3. 4􀀁 裂縫修補技術

本技術適用于承重結構混凝土裂縫的修補;對承載力不足引起的裂縫,還需要采用適當的加固方法進行加固。

3. 5􀀁 其他加固技術

其他加固技術有: 碳化混凝土修復技術、混凝土表面處理技術、混凝土表層密封技術、結構構件移位技術以及調整結構自振頻率技術等。

4􀀁 加固注意事項

4. 1􀀁 加固的方法選擇

混凝土結構的加固應本著保證結構承載力、預防變形、有較好的耐久性和美觀性等原則采取最優的加固方法, 從而達到經濟與實用,技術與實際完美統一的目的。此外, 工程結構的加固費用, 不僅包括加固的一次性投資, 還應包括以后使用期間的維護費用,應從綜合的角度考慮工程結構的加固性能,如加固效果、施工工效、耐久性、對原結構的影響等。合理的加固方案應該達到下列要求: 加固效果好; 對使用功能影響小; 技術可靠; 施工簡便;經濟合理; 外觀整齊。

4. 2􀀁 方案制定的總體效應原則

在制定建筑的加固方案時, 除考慮可靠性鑒定結論和委托方提出的加固內容及項目外, 還應考慮加固改造后建筑物的總體效應。

4. 3􀀁 材料的選用和取值原則

1) 加固設計時, 原結構的材料強度按如下規定取用:如原結構材料種類和性能與原設計一致, 按原設計值取用;當原結構無強度材料時, 可通過實測材料強度等級, 再按現行規范取值。

2) 加固材料的要求:

加固用鋼材一般選用Ⅰ級或Ⅱ級鋼; 加固用水泥選取普通硅酸鹽水泥, 強度等級不低于32. 5級; 加固混凝土的強度等級, 應比原結構的混凝土等級提高一級, 且加固上部結構構件的混凝土強度等級不低于C20, 加固混凝土中不應摻入粉煤灰、火山灰和高爐礦渣等混合材料。

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關鍵詞:鋼管混凝土 系桿拱加固 粘貼鋼板

前言

拱橋是一種受力性能較好的橋型,在我國橋梁建設領域占有重要的地位。但本橋在施工過程中出現的病害已嚴重影響到橋梁結構的安全與正常運營。本文針對該橋出現的具體病害,采用了相應的措施進行加固,取得了良好的效果。

1、 工程概況

某橋為主跨58m的下承式鋼管拱橋,拱肋矢跨比為1/5,由三片圓端型鋼管混凝土拱肋組成,相鄰兩片拱肋橫向中心距12.5m,肋寬80cm,肋高140cm,鋼管及腹板壁厚1.6cm,施工過程中拱肋分3段預制,現場拼接。系桿采用預應力混凝土矩形梁,截面尺寸b×h=1.65×1.5m,通過橫梁、現澆行車道板形成橋面系;拱肋之間設五道風撐。吊桿間距為5.0m,邊/中吊桿分別采用61/91根Φ7mm低松馳鍍鋅平行鋼絲索。主橋橫斷面標準段為:2.5+12.5+1.5+12.5+2.5 = 31.5m,機動車道為雙向六車道,荷載等級為城-A級,人群荷載為3.5KN/m2。

2、 主要病害及分析

該系桿拱橋采用先梁后拱的施工方案,滿堂支架現澆橋面系,然后架設拱肋,張拉吊桿[1]。本橋的病害主要出現在中拱肋架設完畢,頂升中拱肋混凝土階段。施工過程中由于施工單位經驗不足,現場頂升數度停止,甚至在拱頂一段范圍采用單端頂升,導致了冷縫和頂升雜質、水泥漿沒有排出的現象;并且由于后期頂升混凝土時壓力過大,部分區段的鋼拱肋鼓脹也較為嚴重,實測周長已增加了近1cm,造成了中拱肋的質量缺陷,嚴重影響了拱肋的承載能力。經超聲波檢測和現場抽孔,冷縫和單端頂升的堆積物、抽芯情況見圖1:

圖1拱肋抽芯結果示意圖(單位:cm)

對于病害出現的原因,經過分析可歸納為以下幾個方面:首先由于施工單位施工經驗不足,在頂升設備出現異常情況下采取了錯誤的施工方法,導致混凝土灌注質量出現嚴重問題;其次,頂升間隔時間過長造成管內混過凝土的初凝,此時現場施工單位私自調高頂升壓力,導致拱肋內對拉桿應力急劇增大,經計算在考慮1MPa環壓作用下,拉桿應力已達到1240MPa(計算結果見圖2),遠遠超出了規范要求,并最終導致了拱腳拉桿的斷裂,鋼管也發生了較嚴重的鼓脹。

圖2拱肋對拉桿應力圖(單位:MPa)

3、加固方案及驗算結果

3.1、加固方案的確定

針對以上產生病害的原因,本橋中拱肋加固方案主要包括:

(1)、將有粉煤灰夾層和強度不滿足設計要求的砂漿段鑿除后用C60微膨脹混凝土重新澆筑,并在連接部位植筋[3]。

(2)、在鋼管外焊接小鋼箱進行加強。

(3)、加固后應對混凝土及鋼管焊縫重新逐項檢測,確保加固成果。

(4)、施工完畢后進行荷載實驗,確保運營期間結構安全可靠。

(5)、通過降低橋面鋪裝等措施達到減輕結構自重的目的;并優化成橋階段吊桿力。

新增結構應注意盡量減少在拱肋上的直接焊接,對直接焊接到拱肋上的鋼板應采用角焊縫,并分段、分層焊,以減少對拱肋混凝土的影響。加固截面具體構造措施如圖3所示:

圖3拱肋加固措施構造圖(單位:mm)

3.2、驗算結果及結論

加固后應保證拱肋承載力及應力能夠滿足規范要求[2]。計算采用有限元分析軟件midas2010建立結構的空間模型,主梁系采用梁單元,拱肋截面采用施工階段聯合截面來模擬鋼管混凝土受力狀態,吊桿采用桁架單元。

(1)承載力驗算

按鋼管混凝土理論計算極限承載力,單管局部承載力

式中 --鋼管混凝土套箍系數, ;

--單管管內混凝土計算抗壓強度;

--單管管內混凝土截面積;

經計算,N0=17890KN,

由內力計算結果可知Nmax =9854KN<N0 ,承載力滿足規范要求。

(2)應力驗算

加固后拱肋截面應力結果對比見下表1:

表1 加固后中拱肋應力值(聯合截面+補強鋼板)

拱肋標準值組合鋼管最大應力(Mpa)

跨中 1/4點 支點

中拱肋 -104 -102 -108

邊拱肋 -103 -120 -116

鋼板 -95.5 -111 -105

拱肋標準值組合砼最大應力(Mpa)

跨中 1/4點 支點

中拱肋 -6.43 -7.3 -7.9

邊拱肋 -6.61 -7.37 -8.6

假如拱肋僅考慮鋼管的作用,不考慮拱肋內混凝土,即砼僅作為荷載考慮,此時拱肋應力值見表2:

表2 加固后中拱肋純鋼截面應力值(純鋼截面)

拱肋標準值組合(Mpa)

跨中 1/4點 支點

中拱肋 -145 -170 -167

由以上結果可得出結論,鋼管單獨作用時,最大應力為170Mpa(壓),滿足規范要求;并且混凝土連續澆筑,較為可靠。新澆筑混凝土質量可以控制,加固方案和措施切實可行[4]。

4、結語

該橋由于施工單位采取的措施不力,造成了鋼管混凝土質量達不到設計要求。通過對中拱肋的強度驗算,采取鑿除管內局部不合格混凝土和壓漿后再外包鋼板加固處理的方法,不僅滿足了設計和工期要求,而且使施工操作簡便,節省了投資??⒐ず螅┕挝晃袡z測單位對該橋進行了靜、動載試驗,得到以下結果。

(1)在各靜力工況下,結構各控制截面的位移、應變及撓度小于或接近理論值,整體強度和剛度均符合設計和使用要求;

(2)全部荷載卸除后,結構變形的殘余值很小,結構處于彈性工作狀態;

(3)該橋各部位均達到了設計要求的承載力。因此,該加固方法對同類拱橋的加固處理具有一定的推廣價值和指導意義。

參考文獻:

[1] 顧安邦,拱橋(下冊)[M]. 北京:人民交通出版社,1997.

[2] 蒙云,盧波。橋梁加固與改造[M]. 北京:人民交通出版社,2005.

[3] 齊永華.植筋技術在治理橋面病害中的應用[J].公路與自然,2004(2).

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【關鍵詞】柱截面擴增;自密實砼;配合比

一、工程問題

筆者在合肥施工某工程,在商務樓主體結構完成后,因建筑立面效果需要,房地產開發商要求增大一層、二層外立面結構柱截面。原混凝土強度等級C35,原柱截面尺寸為450mm×450mm,加大后截面尺寸為600mm×600mm。加固部分鋼筋密、截面尺寸小,給施工造成了很大的困難。

二、現狀調查

針對混凝土小截面柱的加固施工,筆者對類似工程走訪調查和總結。發現混凝土加固柱不易振搗,混凝土不易密實、表觀差是影響加固施工質量的主要問題。因此為了保證施工質量,可采用減少振搗或者不振搗就能夠達到內部密實的混凝土,為此做了如下試驗和施工工藝的制定。因工程地點離攪拌站遠,夏季為保證自密實坍落度和擴展度,自密實混凝土采用現場攪拌。

三、原材料選擇

合肥市當地混凝土原材料質量較好,在以往生產中能夠達到要求,盡量不提高生產成本為原則進行選擇原材料。

膨脹劑:膨脹劑選用安徽華騰建材有限公司提供的增強型UEA膨脹劑,摻量8%。

四、試驗試配

五、制定澆筑方案

自密實混凝土的施工方法主要有泵送分層澆筑法、高位拋落免振搗法、泵送頂升澆筑法等幾種方法。針對這幾種方法從施工的難易性和操作性進行分析,選擇合適的施工方法。

各種方法體特點:泵送分層澆筑法――分層澆筑,澆筑高度小,柱腳處壓力小不易漲模;用汽車泵比較靈活,施工時應注意施工段的劃分,在澆筑下一根柱子時封閉好上一根柱子的澆筑口;高位拋落免振搗法――柱身較長,高位拋落澆筑高度大,柱腳處受到壓力大,容易漲模跑漿,用汽車泵較靈活,工人易操作,所需人工少;泵送頂升澆筑法――加固柱直到地面,泵管連接木模板接口處不易進行密閉處理,解決不了跑漿問題;每根加固柱混凝土用量較小,采用泵送頂升不夠靈活,影響施工速度。

綜合考慮本工程柱子的施工特點,經過對上述三種方法比較分析,本工程自密實混凝土的澆筑方法采用泵送分層澆筑法。在柱模根部開始向上每間隔2m設一澆筑孔,分層澆筑,此方法施工速度快,簡單方便,勞動強度低,且混凝土澆筑容易密實,非常適用于加固工程工作截面較小、高度過大的工程。

具體施工工藝:(1)柱高4米,在柱模底部向上每2m處開設一個灌注孔。(2)為泵送靈活方便,泵機采用車載臂架泵,在泵送時泵送壓力要小,防止泵送壓力大混凝土對模板的沖擊力過大引起鼓模。(3)在混凝土澆筑過程中,檢測人員根據澆筑混凝土部位進行跟蹤監測,及時進行檢測填充密實度,檢測方法采用小鐵錘敲擊。

六、實施效果及總結

篇8

關鍵詞:框架;節點;抗震加固

任何框架結構形式,實際上都存在著框架節點??蚣芄濣c是結構受力的關鍵部位,它在整個框架結構之中起到了分配內力、確保結構整體性、傳遞荷載力的作用。純框架結構本身的節點受力程度較高,并且要求極為嚴格。框架剪力墻結構,主要是通過剪力墻來對水平力進行承擔,其節點本身的受力要求要低于純框架結構,相應的質量標準可以適度降低。而裝配式框架結構,其本身的節點則是一個薄弱環節。下文主要針對鋼筋混凝土框架梁節點的抗震加固措施進行了全面詳細的探討。

一、節點的強度

(一)節點的受力特點

依據各個方面的結構力學進行分析,所能夠得到的結論為:在豎向荷載作用影響之下,其中柱節點的核心區域承受的剪力相對較小,各個環節的邊柱節點核心區域受壓程度較高。但是在水平荷載的影響之下,節點本身受到了水平剪力的較大影響,通常情況下,所承受的剪力達到了4-6倍左右,并且在軸向壓力以及水平壓力等方面的影響之下,節點本身的核心區域會產生大量的斜拉力影響,導致混凝土出現大量的斜裂縫,受到剪力破壞的影響。

(二)影響節點抗震強度的因素

1.軸向力。軸向壓力在一定范圍內對節點抗震是有利的,但是對于是否提高節點極限抗剪強度觀點還不一致。但是軸壓比不大于0.8時,一般認為有利于節點抗剪,可提高節點延性,減輕節點破壞程度。

2.水平箍筋?;炷脸趿褧r節點抗剪能力不受箍筋多少的影響。節點抗剪強度和配箍率之間是非線性的,抗剪強度不是按(Vc+Vs)那樣按比例增加,且配箍率過高會引起混凝土破壞先于箍筋屈服的后果,使節點核心區的抗剪強度達不到預計的最大值。

3.柱子的縱向鋼筋。柱子縱筋對節點抗剪是有利的,但不像增加水平箍筋那樣能提高節點的抗剪強度。

4.垂直鋼筋。設置垂直鋼筋可承擔節點剪力的垂直分量,以減小混凝土負擔,從而提高節點強度,節點延性也有明顯增加,但抗初裂強度未提高。

5.直交梁。對提高核心區抗剪強度有明顯作用。

6.樓板和梁腋。樓板具有增強對節點的約束和提高梁的抗彎能力的作用。對梁加腋使節點抗剪的有效體積有所增加,提高抗剪強度和剛度,有利于實現強柱弱梁。

7.偏心影響。同梁柱無偏心的情況相比,其承載能力要降低50%~70%。

(三)節點的變形

節點的變形主要包括節點中心區的剪切變形和梁端對柱邊的轉動,這種轉動是梁筋滑動(從柱中拔出)而引起的。也就是說,當結構進入非彈性階段后,承受高彎曲、高剪切和軸向力的節點區將產生彎曲變形(染端對柱邊的轉動)這三種非彈性變形。

(五)節點的破壞形式

根據震害的試驗結果,節點的破壞形式可分為以下四種。

1.梁端受彎破壞。受拉鋼筋屈服,受壓區混凝土壓碎?;炷帘Wo層脫落,梁上交叉斜裂縫嚴重,梁端形成塑性鉸。

2.柱端壓彎破壞。在彎矩和軸向力的共同作用下,柱端混凝土受壓破壞,柱筋壓曲,箍筋外鼓或崩斷,柱端形成塑性鉸。

3.錨固破壞。梁受力筋錨固長度不足,在反復荷載作用下,鋼筋與混凝土的粘結先行破壞,鋼筋滑移,或混凝土壓酥,梁筋拔出,而此時梁筋尚未達到屈服。

二、節點抗震加固研究

(一)加固計算承載力原則

1.結構本身的計算簡圖,實際上應當要依據結構實際所呈現出來的受力狀況進行確定。

2.在對結構的載面積進行計算的過程中,應當要使用建筑本身的實際有效面積來進行,同時,要對于結構加固處理過程中,其本身的實際受力狀態以及加固環節所呈現出的應變滯后特性加以考慮,從而這一部分的結構協同具體工作程序。

3.結構本身的承載力在進行驗算處理的過程中,應當要充分的對于結構變形、溫度作用、結構變形等多個方面的附加內力狀態進行綜合性的考慮。

4.在加固完成后導致結構增大的情況下,應當要針對各個方面的結構、建筑物基礎來進行全面詳細的驗算,確保實際結構數據的精確性。

(二)加固方法的比較和研究

1.增大載面的加固措施,實際上就是對混凝土構件界面面積進行增大的有效措施,通過該措施,能夠最大限度的提升結構本身的承載力,并且充分的滿足各方面的使用需求。并且由于加腋梁的方式,能夠對節點核心區域的抗剪力載面積今夕女提升,從而達到強化剛度和抗剪強度的目的,并且不對于任何工作造成影響的前提條件之下,梁加腋措施對于節點加固極其有效的。

2.外包粘鋼加固措施,實際上就是直接在混凝土構件的表面進行鋼板粘貼加固,通過該措施來達到對節點承載力進行提升,從而滿足抗震性能提升的需求。該加固方式主要有著以下幾個方面的優勢:被加固構件本身幾乎沒有受到任何程度的破壞,能夠對原構件進行充分的利用;外粘鋼厚度過小,在加固之后,其構件本身的自重增大幅度高;構件在加固處理之后,本身在外形、尺寸方面并沒有過大的變化,建筑整體收影響較小,并且整個加固流程的操作方式較為簡便。

3.外包鋼加固實際上就是在混凝土構件四周,利用型鋼來達到加固的目的。該加固措施,主要適宜使用在不允許對混凝土界面尺寸進行加大,同時要必須要大幅度的對于混凝土結構承載力進行加固的情況下。

4.錨貼鋼材加固法是通過鉚釘、錨栓、高強螺栓、高強承壓螺栓、膨脹螺栓等機械的方法,將鋼材貼在被加固構件表面,達到改善構件性能的目的,錨貼鋼材的形式可多種多樣,如鋼板、槽鋼、角鋼及組合構件。

5.粘貼和錨貼共同作用的復合加固方法。這種方法使鋼材屈服前錨接的壓力減輕了膠體內的剪應力,在膠體粘結作用上,外貼鋼材與原構件變形協調,當鋼材屈服以致造成膠體破壞后,錨栓和螺栓承擔全部錨固作用,外貼鋼材可以繼續發揮其延性,保證構件的延性破壞。

三、結語

綜上所述,在鋼筋混凝土框架被廣泛應用的情況下,鋼筋混凝土框架梁柱節點所具有的相應節點進行抗震加固有著極大的必要性,特別是近幾年來地震自然災害不斷增多的情況下,鋼筋混凝土框架節點的抗震性能有了越發明顯的重要性。并且在采取節點加固措施之后,確實起到了良好的效果,為人們的人身安全、財產安全提供了較大的保障。■

參考文獻

[1] 傅劍平,張笛川,陳滔,白紹良. 中等偏高剪壓比抗震節點傳力機理及性能試驗[J]. 重慶大學學報(自然科學版). 2005(06)

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關鍵詞:混凝土;建筑結構;加固

1引言

建筑混凝土是工程上經常用的到的材料,具有性能多元化的特點,因此其應用的前景廣闊?;炷辆哂心桃郧笆潜阌谑┕さ牧魉軤顟B,凝固以后多元化,并且經濟性好的特點,因此被廣泛應用在各種建筑工程中。然而,在混凝土的使用過程中,由于在設計或者施工等方面的問題,影響了混凝土的質量,進而會導致建筑物的質量問題,基于此,產生了混凝土的加固技術。混凝土的結構既是加固受損混凝土結構,使得建筑構件的性能得到恢復或者提高,同時,加固尚是完好的混凝土的構件,以便于增加建筑結構的性能。

2混凝土建筑結構加固的目的及特點

由于建筑物受到各方面的影響會對建筑結構安全,舒適以及耐久性能造成不良的影響,基于此建筑結構必須要經過可靠性的評估,建筑的結構不能達到國家規范要求時,應該進行加固。不同的建筑由于條件不同,建筑混凝土結構以及構件的受損程度不同,所以需要采用不同的加固技術進行加固,但是加固的目的基本相同,都是為了增強建筑結構的強度,從而使得建筑結構的剛性和穩定性增加,從而使得建筑結構的耐久性增加。

和新建的建筑工程存在著非常大的區別,建筑結構混凝土的加固是根據設計以及施工的要求進行的,具有以下特點:(1)混凝土建筑結構的加固的拆除以及清理工作獨特;(2)進行建筑結構加固一方面要判斷建筑原結構的適應性,對加固的情況進行計算,同時另一方面,要全面考察原結構和新結構使用壽命,強度剛度等各個方面的協調;(3)現場各種因素對于建筑結構的加固的影響非常大;(4)通常建筑混凝土結構的加固是對已經使用的工程進行的,加固的過程需要盡可能減少或者避免對使用的影響,因此,建筑結構加固的施工是非常困難的。

3混凝土建筑結構加固的原則

混凝土建筑結構加固的原則主要包括:(1)基于建筑整體的總體效應原則。建筑結構的加固方案需要綜合考慮整個建筑的加固效果,通過綜合分析,避免雖然建筑局部的結構得到加強但是建筑整體的抗力降低的問題;(2)建筑的構件達不到穩定和安全的要求時,需要對建筑結構進行加固,此時綜合考慮加固結構體系。即混凝土建筑結構加固滿足結構體系和構件加固的原;(3)綜合考慮建筑結構的整體加固和局部加固。如果加固建筑結構體系中個別構件不影響建筑整體受力,那么可以只對結構構件加固,此時可以僅對受損的構件進行加固,使其恢復到原抗力。然而如果加固建筑結構體系中個別構件影響到建筑整體的受力,那么就應該對整個建筑進行計算同時實施整個建筑的加固;(4)綜合考慮建筑加固永久性和臨時性。混凝土建筑結構的臨時性結構的使用期限短,因此,其耐久性相對較低,基于此,可以適當的降低建筑加固的標準,如果建筑結構的耐久性高,使用年限長時,加固的標準比較高;(5)混凝土建筑結構的抗震原則。對于地震區域建筑結構加固需要同時考慮承載力和抗震性能,按照抗震級別要求的不同,基于滿足本地區抗震的要求,進行建筑結構的加固。

4混凝土建筑結構加固措施

(1)、混凝土建筑結構增加截面的加固技術。對于鋼筋混凝土構件在受壓區域增加混凝土的現澆層,使得截面的有效高度和面積都得到了增加,因此,能夠使得建筑構件正截面的抗彎能力,斜截面剛度都得到提高,實現了混凝土建筑結構加固的目的。采用增加截面的混凝土建筑結構加固方法,其施工的工藝簡便,設計和施工的經驗較為成熟,適用性很強;然而存在了由于現場施工需要的時間比較長,所以會對生產生活造成影響,并且會降低個、加固以后混凝土建筑的凈空間。

(2)、混凝土建筑結構外包鋼的加固措施。通過焊接或者乳膠水泥等進行化學灌漿對梁柱的周圍鋼進行加固。干式外包鋼以及濕式外包鋼是混凝土建筑結構外包鋼的加固措施的兩種方式。利用混凝土建筑結構外包鋼的加固措施可以使得建筑結構的承載能力以及剛度和延展性都得到提高。通常混凝土建筑結構外包鋼的加固措施被用在混凝土框架柱的加固,因為這種方法能夠較大幅度的提升構件的承載力,但是卻很少影響加固混凝土建筑構件的截面和外觀。一般在混凝土建筑結構外包鋼的加固措施中采用低強度的鋼,目的是降低加固構件的應力。

(3)、混凝土建筑結構粘鋼加固技術。即在混凝土建筑構件承載力弱的區域粘貼鋼板,目的提高被加固的混凝土建筑構件的承載力,并且施工簡單,快速,加固后對建筑原來結構的影響比較小,但是對膠粘技術和操作的要求比較高。

(4)、混凝土建筑結構增加支點的加固技術。利用降低受彎混凝土建筑構件的跨度,使得被加固的混凝土建筑構件的承載力降低,從而使得結構的承載的能力增強。增加支點的加固技術施工簡單,但是對建筑物的外觀造成影響較大,會降低建筑的可用空間。

(5)、混凝土建筑結構外貼纖維加固技術。采用膠體材料將纖維加強的復合材料和被加固的混凝土建筑構件進行粘貼。這樣被加固構件和膠體材料一起工作,從而使得混凝土建筑構件的承載能力提升。這種技術具有耐潮濕,沒有增加混凝土建筑構件自重,同時維修的費用低廉,經久耐用的優點。

(6)、采用增加預應力水平拉桿進行加固的技術。采用這種方法對混凝土建筑構件進行加固,其效果非常有效,使得建筑整體承載力大大提高,但是影響了建筑的外觀。

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[關鍵詞]混凝土;結構加固;施工方案

混凝土建筑物因出現功能性改變(如接建、增加荷載等)或出現質量問題(如配筋不足、混凝土強度不足等),都需要進行加固。加固施工方案的制定尤為重要,對于需要進行加固的建筑物,應根據其不同的實際情況制定不同的加固方案。加固方案的確定要遵循安全、經濟、快捷、施工方便的原則,只有這樣,加固工程才能收到良好的社會效益和經濟效益。優秀的加固施工方案具體體現在施工作業方便、施工技術先進、經濟效果好、加固質量高等四方面的特點。

1.良好的施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一

加固施工方案的優劣,首先要把是否具有施工作業方便作為必要條件。有的加固方案雖然具有解決問題的可行性,但是,由于其方案在施工過程中增加了一定的施工難度,而造成施工工期長、勞動用工大、安全系數低的弊端,結果將影響到加固質量。例如,某廠房冬季施工,摻加不合格防凍劑,超標的氯離子破壞了鋼筋鈍化膜,致使十架大梁產生嚴重裂縫,需要進行加固。施工方案之一是采取簡易修補法,即,將大梁裂縫處出現的酥松混凝土鑿除,露出鋼筋后將銹蝕的鋼筋進行周圈除銹,然后用環氧砂漿封閉,以達到加固補強的目的。經對加固方案分析,此方案雖然具有工程造價較低的優點,卻有以下的不足之處:

1.1 技術可行性差,由于此大梁跨度大,鑿除混凝土梁必須分段進行,要用大量的臨時支撐進行安全防護,造成周轉材料不必要的浪費。

1.2 勞動強度高,因為鑿除混凝土時必須分段施工時,只能鑿一米挪一米,成倍增加了勞動強度。

1.3 工效較低,大量的重復勞動和落后的施工作業方法,延誤了施Z212期并導致勞動效率下降。

1.4 安全性差,因為必須將所有大梁的鋼筋鑿除外露,從而導致大梁承載力減小,在施工時,必須時刻注意防護措施是否到位,麻痹大意則容易出現意外事故。

1.5 產值效益小,大量的周轉材料和人工費用的浪費,加大了生產成本,減少了生產效益。

2.不同類型加固工程與加固方案分析

一般來說,加固工程常采用的施工方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法和改變結構傳力途徑加固法等。隨著科學技術的不斷進步,應用新技術、新材料、新工藝進行結構加固的方法,如,化學灌漿法、粘鋼加固法、碳纖維加固法應運而生,并開始廣泛應用于各類加固工程中。具體那個方案最能體現加固工程所要求的短、平、快、省的特點,應根據需要加固的構件情況,綜合確定加固方案。

2.1 以框架梁的加固為例,我認為,較為合理、經濟、技術先進的加固方案當屬粘鋼加固法和碳纖維加固法。前者造價低,施工簡單,占用空間小,加固效果好,明顯優于加大截面法和預應力加固法。后者除材料費用較高外,其余則各種優勢盡顯其中,主要表現在自重輕,材料自身幾乎不增加重量;強度高,固化后的碳纖維強度比鋼材要高十幾倍i勞動強度小,一個作業面只需一至兩人操作即可;施工工期短,熟練工人每人每天可完成近200m2左右。

2.2 以框架柱的加固為例,較為常見的加固方法為外包鋼加固法,即,在混凝土柱四周包以型鋼進行加固,這樣既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承載力。具體方法又分干法作業與濕作業法兩種形式:干式加固法是將型鋼(一般是角鋼)直接外包于需要加固的混凝土柱四周,型鋼與混凝土之間無連接,由于與混凝土沒有形成一個整體,所以不能確保結合面傳遞剪力。濕式加固法一是用乳膠水泥漿或環氧樹脂化學灌漿等材料,將角鋼粘貼在混凝土柱上;二是在角鋼與混凝土之間留有一定間距,中間澆筑混凝土,以達到外包鋼材與混凝土柱相結合。兩種作業方法相比較,干式作業法施工更為簡單,價格低,施工時間短,但其承載力提高不如濕式作業法好。在方案選擇時,應根據加固要求和原構件情況,合理挑選適當的方案進行加固。

2.3 另外,對于加固工程,還有焊接補筋加固法、套箍加固法、噴射混凝土補強法、化學灌漿修補法等,每種加固方法各有其特點及適應范圍,只要行之有效,技術成熟,既滿足加固要求,又經濟實用,均可采用。

3.幾種典型加固方法的工程施工要求

工程加固的目的就是要通過加固施工達到修復、補強、提高承載力、增強使用功能、滿足使用要求的目的,因此,選擇加固方案要以提高加固工程質量為根本目的,不同的加固方案有不同的施工方法和質量評定標準

3.1 外包鋼加固法:要把表面處理(包括加固結合面和鋼板貼合面處理)作為加固施工過程中的關鍵,對于干式加固施工,為了使角鋼能緊貼構件表面,混凝土表面必須打磨平整,無雜物和塵土;當采用濕式加固施工時,應先對鋼板進行除銹,混凝土進行除塵并用丙酮或二甲苯清洗鋼板及混凝土表面,然后在處理好的角鋼及混凝土表面抹上乳膠水泥漿或配制環氧樹脂化學灌漿料,再進行粘、灌。

3.2 預應力加固法:采用預應力拉桿加固時,在安裝前必須對拉桿事先進行調直校整,拉桿尺寸和安裝位置必須準確,張拉前應對焊接接頭、螺桿、螺帽質量進行檢驗,保證拉桿傳力正確可靠,避免張拉過程中斷裂或滑動,造成安全和質量事故。

3.3 改變結構傳力途徑加固法:增設支點若采用濕式連接,在連接點處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面,應進行鑿毛、清除浮渣、灑水濕潤,一般以微膨脹混凝土澆筑為宜。若采用型鋼套箍干式連接,型鋼套箍與梁接觸而間應用水泥砂漿座漿,待型鋼套箍與支柱焊牢后,再用較干硬的砂漿將全部接觸縫隙塞緊填實。對于楔塊頂升法,頂升完畢后,應將所有楔塊焊連,再用環氧砂漿封閉。

3.4 混凝土構件外部粘鋼加固法:此法施工較為簡單,但首先需要著重注意混凝土和鋼板的表面處理。對于舊、臟嚴重的混凝土構件的粘合面,應先用硬毛刷沾高效洗滌劑,刷除表面油垢污物后用水沖洗,再對粘合面進行打磨,除去2~3mm厚表層,露出新面并將粉塵清除干凈;對于混凝土表面較好的,則可直接對粘合面進行打磨,去掉1~2mm厚表層,使之平整,清去粉塵,再用丙酮擦試表面即可。鋼板表面處理應根據其繡蝕情況,可用噴砂、砂布、砂輪機打磨,使鋼板出現金屬光澤,打磨紋路盡量與受力方向垂直,然后用丙酮擦試干凈。其次,要注意對膠粘劑的選擇,目前國內市場建筑結構膠牯劑魚龍混雜,對膠粘劑的選擇一定要慎重。再次,要注意在配膠、粘貼過程中的細節,膠粘劑要嚴格按照說明書要求的比例配制,尤其是要掌握好固化劑的用量,攪拌要均勻,同時在粘貼時要保證粘貼面的飽滿、密實。最后,要注意在固化階段不能對鋼板有任何擾動。

就目前來看,這些混凝土結構加固技術還有待于在實踐中進一步探索,隨著建筑科學技術的不斷進步,新型建筑材料的不斷出現,混凝土結構工程加固施工技術也必將會有不斷的新發展。

參考文獻