摘要:针对混凝土结构加固的特点,讲述了混凝土结构加固的目的及原则,列举了混凝土结构加固常用的加固方法及其适用性。
关键字:建筑工程;混凝土结构;加固技术
0 引言
伴随着我国经济技术的蓬勃发展,建筑工程建设规模也在持续扩大。虽然建筑工程的整个建设流程的工程技术都已普遍完善,但是相当多的旧建筑仍存在着年久失修、结构安全性不足的问题,而且新建建筑在后期使用时经常会发现不能满足使用要求的情况,混凝土结构加固工程技术的出现能有效的解决以上问题,本文对混凝土结构加固工程技术特点及方法做简单介绍。
1 混凝土结构加固的原因和目的
通常建筑物和构筑物的钢筋混凝土结构的强度、刚度、稳定性和抗裂度在满足国家标准规范的情况下,结构的安全性、适用性和耐久性才能满足要求。实际工程中造成未能满足以上要求的原因主要有以下几点:(1)建设阶段勘察、设计以及施工质量问题;(2)后期使用功能的改变;(3)自然灾害与偶然事故;(4)结构耐久性降低。
混凝土结构加固的目的就是为了提高混凝土结构的强度、刚度以及稳定性,以提高结构的安全性,延长其使用寿命,从而保证结构的正常使用。
2 混凝土结构加固的原则
混凝土结构加固设计在满足技术安全、施工简单方便、环保及经济合理的要求下,还应满足以下原则:(1)加固设计前应进行结构安全可靠性鉴定,确定加固设计的内容及范围,根据结构重要性、加固设计使用年限等确定结构的安全等级;(2)在实际工程中,加固时应尽量保留原有结构构件不被拆除和更换,拆除的构件要考虑其回收利用,保留的构件要保证其结构安全性;(3)考虑综合经济技术指标,应尽量缩短施工工期,减少停工停产,尽可能保证建筑物的正常使用;(4)由于自然环境或生产环境造成的结构损坏情况,加固时应考虑消除其损坏原因,先治理后加固,以免加固后的构件继续损坏;(5)结构加固后构件不应存在局部应力集中或刚度突变等对抗震不利的薄弱部位;(6)加固设计时除核算构件的承载力外,还应确保新旧构件连接可靠,保证新旧构件协调受力;(7)加固设计时如有条件还应考虑结构的美观,尽量避免加固对原有结构整体美学的破坏;(8)加固施工通常是在结构受荷的情况下进行,加固设计时应考虑其影响,制定有效的防治对策,如加临时支撑等,避免在施工时放生安全事故;(9)未经技术鉴定及设计认可,不得改变结构加固后的使用环境和使用用途。
3 混凝土结构加固的方法
混凝土结构加固设计时根据加固原则、分析加固原因,结合加固后构件的受力特点以及加固构件类型,综合分析确定加固方法。
3.1 增大截面加固法
增大截面加固法是一种传统且常用的加固方法,采用增大结构构件截面面积来提高其承载力以满足结构安全使用。结构受力体系明确、加固效果好、适用范围广,但是其施工较为复杂,工期长,加固后建筑净空缩小且影响建筑美观。采用增大截面加固法增大截面部位混凝土,一般采用喷射混凝土或自密实混凝土浇筑,也可采用掺有细石混凝土的水泥基灌浆料灌注。浇筑混凝土前,为保证新旧混凝土共同工作,原构件表面应经处理,混凝土表面应予打毛,且采取涂刷结构界面胶、种植剪切销钉或增设抗剪键等措施。
3.2 置换混凝土加固法
置换混凝土加固法就是对原结构混凝土的部分材料进行材料替换,通常用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。
当采用置换混凝土加固法加固梁式构件时,梁的置换部分应位于截面受压区,且应对梁式构件采用临时支撑卸荷;当加固柱、墙构件时,应对构件在施工过程中的承载力状态观测、验算以及控制,避免施工时界面处混凝土不出现拉应力,施工有困难时应采取临时支撑卸荷。置换范围内原有混凝土表面应涂刷界面胶,保证新旧混凝土共同工作。
3.3 外包型钢加固法
外包型钢加固法是在结构构件四角或两角包以型钢的加固方法。其施工简便、受力明确、工期短,但其用钢量大,且钢材还应考虑防腐防火设计。外包型钢加固法按型钢与原混凝土构件的连接方式也可分为两种:外粘型钢加固法和无粘结外包型钢加固法,均适用于提高承载力及抗震能力的梁柱的加固。采用外粘型钢加固法时原构件与型钢共同承担荷载,按各自截面刚度比列分配荷载,型钢构件与原构件承载力之和为加固后构件的总承载力;采用无粘结外包型钢加固法时,加固后构件的承载力和截面刚度可按整体截面计算。
3.4 体外预应力加固法
体外预应力加固法是以无粘结钢绞丝、普通钢筋或型钢为预应力撑杆对梁柱进行卸荷、加固及改变结构受力的加固方法。施工简单方便,且施工时不影响正常使用,但是施工设备要求较高,必须要有一套施工预应力的设备机具和工序,加固后构件使用环境温度不能大于60摄氏度,预应力构件还应进行防腐及防火处理。采用体外预应力加固法进行加固时可不采取卸载措施。
3.5 粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是采用结构胶粘剂将钢板粘贴在构件表面,以增加构件的结构承载力的加固方法。施工工艺简单、工期短,且对正常使用影响较小,其加固后要求构件使用环境温度不能大于60摄氏度,相对湿度不超过70%,对于高温、高湿的环境应采用特种胶粘剂及专门的防护措施。此方法通用于混凝土构件受弯、大偏心受压及受拉的加固,加固时应将钢板的受力以仅承受轴向应力设计。
3.6 粘贴纤维复合材加固法
粘贴纤维复合材加固法是将纤维复合材料利用树脂胶结材料粘贴于构件表面,以提高结构承载力的加固方法。纤维复合材料适用面广,重量轻、施工方便,但其不耐火、不能焊接,耐老化性能较差,同粘贴钢板加固法要求构件使用环境温度不能大于60摄氏度,相对湿度不超过70%,对于高温、高湿的环境应采用特种胶粘剂及专门的防护措施。通用于混凝土构件受弯、大偏心受压、轴心受压及受拉的加固,加固时应将纤维复合材料的受力以仅承受拉应力设计。
3.7 增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支点,减小构件跨度或计算长度来提高结构承载力的加固方法。其受力体系明确、效果好,但其会对原有建筑的空间造成一定的影响,按支撑结构受力性能的不同可分为弹性支点和刚性支点加固两种。
3.8 绕丝加固法
绕丝加固法通过在被加固构件表面缠绕退火的冷拔钢丝,以提高构件的延性和极限承载力的加固方法,工艺简单且对建筑的空间及外形改变很小,但其适用面小,一般仅用于提高圆形混凝土柱的位移延性的加固。
4 结语
混凝土加固技术如今是建筑工程领域已被广泛使用,在实际工程中应综合考虑工程的实际状况,结合经济、施工、环境、结构受力性能及建筑使用等因素选择合理的加固方法,确保结构加固能满足提高结构承载力及正常使用的要求。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准.GB50010-2010 混凝土结构设计规范(2015年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.
[2] 中华人民共和国国家标准.GB50367—2013 混凝土结构加固设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.