多项加固技术在既有建筑抗震加固改造工程中的应用

发表时间:2020/6/17   来源:《建筑实践》2020年第39卷2月第4期   作者:赵勇
[导读] 由于目前大部分的既有建筑中都存在设计、施工不规范问题

         【摘要】由于目前大部分的既有建筑中都存在设计、施工不规范问题,所以它们的抗震性能较差。为了提高建筑的安全性、实用性和耐久性,必须使用先进的加固技术对现有建筑结构进行加固改造处理。本文针对多项加固技术在既有建筑抗震加固改造工程中的应用情况进行分析,旨在促进加固改造工程的顺利开展。
         关键词:多项加固技术;建筑抗震加固改造工程;应用
         近年来我国地震灾害频发,因为地震破坏建筑物的安全性能,危害人民的生命财产安全,所以不仅要在新建筑施工过程中提高对抗震性能的重视,还要对既有的建筑物进行抗震加固改造,提升建筑的安全性。
一、建筑抗震加固改造工程的施工原则
         对既有建筑进行结构抗震加固是由于建筑的安全性不足或业主对抗震性能的要求提高,而对承重结构采取增强构件使用性能、更换构件、调整构件内力等措施来提升建筑整体性能的工程项目。在施工过程中,首先要遵循总体效应的原则。在制定加固改造施工方案时,应该对建筑进行全方位地考察,根据实际情况制定加固方案,通过方案模拟来对施工过程中可能出现的问题进行及时处理。其次是要遵循构件与结构体系加固的原则[1]。在加固改造过程中,施工队伍往往只关注单个构件的缺陷而忽视了对结构体系的加固,比如应该从建筑结构的整体安全性能的角度来考虑对个别构件进行加固后引发的整体强度与刚度的分布情况变化。此外不同构件的连接发生变化,会对结构整体也产生相应的影响,因此施工队伍应在对单独构件关注的基础上,提高对结构整体的重视,掌握加固改造工程中的每一处细节。最后要遵循局部加固和整体加固的原则。当对个别构件进行加固后,如果它不影响整个结构的受力性能,就可以继续进行局部加固。比如在设备爆炸对个别梁板造成破坏以后,只需要将受到损坏的梁板恢复到原有的抗力即可。而当结构整体不满足抗震要求时,比如结构在地震影响发生了侧边变形,就应该及时对结构整体进行加固改造。
二、既有建筑抗震性能差的原因
         由于老式建筑受当时的经济条件与建筑技术水平的限制,所以大部分既有建筑的抗震性能较差,也存在很多质量问题。由于当时混凝土建筑中使用的钢筋强度较低,配筋的构造不够合理,所以影响了既有建筑的安全性能。老式建筑中梁柱配筋率低,框架梁底端的配筋不足或锚固的长度不符合标准,在地震的作用下也容易出现梁端开裂问题[2]。老式大型公共建筑一般由几个不同的建筑分区组合而成,各分区间的变形缝宽度一旦小于抗震缝宽度的最低值,分区就容易在地震作用下发生碰撞。由于过去的经济水平制约,建筑设计师在设计方案时要遵循经济适用的原则,在保证建筑物基础安全性能的前提下习惯采用截面偏小、轴压比较高的构件,这种建筑习惯导致构件的安全余量较小,部分构件甚至不能承载高等级的地震压力。此外,非结构构件的连接构造较为薄弱,也是老式建筑抗震性能较差的原因之一。
三、建筑工程抗震加固改造技术
(一)加固梁、柱构件
         在钢筋混凝土结构中土质支柱的受弯承载力方面产生不足时,可以采取外加预应力、外粘型钢、扩大截面等措施来进行加固。扩大截面法是通过增大混凝土的结构或者构筑物截面的面积来提高它的承载力,使其满足业主正常使用要求的一种加固技术。在钢筋混凝土的受弯构件受压区增加混凝土的现浇层,可以有效地增加截面高度,扩大截面的面积,从而提高构件正截面的抗弯能力,斜截面的抗剪能力和截面的刚度,从而起到加固作用[3]。适筋范围内,混凝土结构中发生弯变构件的正截面承载力会随着钢筋截面面积的增大而提高,即使是在原构件的正截面配筋率较低的情况下,增大主筋的面积也可以有效地提高原构件的抗弯承载力。扩大截面加固法的施工工艺较为简单,适应性强,在设计和施工方面已经具有较为成熟的经验。

但这种加固法需要在建筑现场进行湿作业,对施工环境会有一定的影响,在加固结束后会减小建筑物的空间,因此适用于建筑中梁、柱、板、墙和普通构筑物的加固工程中。
(二)有粘结外包钢加固法
         外包钢加固法就是用型钢或者钢板将需要加固的构件包裹起来,由于在加固过程中一般使用湿式外包法,即使用环氧树脂灌浆的方式将型钢与构件粘结在一次,因此又被称为湿式外包钢加固法[4]。这种方法提高了构件的受拉力,扩大了受压钢截面的面积,使截面的刚度和正截面的承载力大幅度提高。外包钢加固法具有受力可靠、施工便捷、工作量较小等优势,但在施工过程中需要大量钢材,因此不适用于节约成本型改造工程中。
(三)改变结构的受力体系
         首先是根据建筑框架结构中原有的分隔墙和围墙的位置进行剪力墙的增设,或是在框架柱的附近设置翼墙,将现有的框架结构改为壁式或剪力墙式的框架结构[5]。当需要加固改造的建筑物是学校、商场等人流量较大的公共场所时,施工团队也可以在原有构架的基础上增设新的支撑,将柔性框架结构改成支撑型框架结构,改变建筑结构的抗侧力体系来降低原有框架所承担的抗震任务,减少对原有支柱和梁框架的加固工作量,提高建筑物的抗震性能。
(四)粘钢加固法
         混凝土结构中构件外部的粘钢加固法主要是在正截面的受拉区、受压区以及斜截面等承载力不足的区段表面粘贴钢板,这种方法可以提高构件的承载力,提高施工的效率和质量。粘钢加固法因施工方法便捷、施工现场湿作业较少,所以对施工周围环境的影响较小,而且在加固以后对建筑的结构外观和净空间没有显著的影响。但这种加固法主要适用于承受静力作用且处于正常的湿度环境中的弯曲构件加固工作总结,它的施工效果在较大程度上取决于胶粘工艺和水平,因此在施工过程中具有一定的局限性。
(五)基础隔震技术
         基础隔震技术就是在建筑上部结构与基础间设置隔震的装置,阻断地震的能量继续向建筑上部传递,从而削弱结构抗震反应的一种新型抗震技术,目前主要有叠层橡胶垫隔震、滚轴及滚珠隔震、混合隔震等方式[6]。由于隔震技术的日渐发展,基础隔震技术被广泛地应用在建筑的钢结构、木结构、组合结构的建筑抗震加固工程中。
(六)粘贴纤维复合材料加固法
         外贴纤维加固法是使用胶结材料将纤维增强复合材料与待加固构件粘结起来,使纤维材料与待加固的截面能够共同分担地震影响,从而提高构件的承载能力。外贴纤维加固法具有耐腐蚀、耐潮湿、维护费用低、不增加结构自重的优点,使用这种加固法之前无需搭接,它还可以满足曲面形状混凝土的粘贴要求。但纤维材料对使用环境温度的要求较高,要先进行专门的防护处理,否则极易受到火灾的影响和人为的损坏。因此它适用于大多数受力性质的混凝土建筑构件加固工程中。
四、结束语
         随着人们对于建筑抗震性能要求的不断提高,抗震加固的方法也在不断地增多。在建筑加固改造工程中使用多项加固技术,不仅可以提高建筑的安全、抗震性能,还能促进我国建筑技术的升级改造,有利于建筑行业的长远发展。
参考文献
[1]苏丽.既有建筑抗震加固与节能改造技术探讨.[J].山西建筑.2015.12.21.
[2]苏畅.对既有建筑进行抗震加固和节能改造.[J].建筑工程技术与设计.2017.11.17.
[3]张迎新.既有建筑抗震加固需求与设防对策研究.[J].商品与质量.2017.7.17.
[4]王晶仁.既有建筑屈曲约束支撑抗震加固施工技术.[J].建筑·建材·装饰.2017.3.31.
[5]杜娟,曲志.浅析城市既有建筑抗震加固与节能改造一体化.[J].建材发展导向(下).2015.10.12.
[6]吉飞宇,尹保江,杜媛媛,宗立阳,丁相宜.内嵌式带框钢支撑在既有建筑抗震加固中的应用.[J].工程抗震与加固改造.2019.7.10.
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