结构工程中混凝土结构的优化设计 蒋境忠

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:蒋境忠1 郝宗师2 赵琪3
[导读] 摘要:随着我国经济的快速增长,建筑工程行业的发展势头迅猛。
        1、身份证号:37252619780728XXXX  山东聊城  252000;2、身份证号:37152519900226XXXX  山东聊城  252000;3、身份证号:37152419891203XXXX  山东聊城  252000
        摘要:随着我国经济的快速增长,建筑工程行业的发展势头迅猛。目前,在我国经济建设不断发展的过程中,越来越多的高层建筑结构对混凝土提出了新的要求。混凝土经过长时间的风化后,其整体强度不能满足工程的实际需要,同时也会对建设工程的安全系数带来相应的影响。
        关键词:建筑混凝土;结构工程;加固设计;策略析
        引言
        随着我国经济的快速发展和建设工程的爆炸式增长,加固技术已广泛应用于改扩建和新建工程的质量事故处理中。如旧项目改扩建、建筑功能改变,导致实际使用荷载超过原设计荷载;建筑功能的变化导致抗震设防类别的提高;建筑工程施工过程中存在的缺陷导致结构需要加固等。
        1混凝土结构加固基本要求
        混凝土结构加固基本要求包括:(1)充分掌握结构的受力特性。进行混凝土结构加固之前,应对原结构进行全面的检测,通过计算充分掌握原结构的受力特性,再根据检测结果,结合实际需要,进行混凝土结构加固设计,可最大限度地避免加固过程中出现失误。(2)混凝土结构加固材料的要求。由于混凝土结构加固处理对加固材料要求较高,应在充分研究加固材料特性的基础上,根据采用的加固方式对拟用混凝土结构加固材料进行优选。(3)混凝土结构的构造要求。进行混凝土结构加固时,不但要时刻关注相关构件承载力和安全性,还要充分考虑混凝土结构加固处理部分与原有结构结合的合理性及整体的协调性。所采用的加固方法应符合相关的力学原理,也应符合规范对有关构造措施的要求。
        2建筑混凝土结构工程的加固设计策略
        2.1隔墙加固
        在建筑工程中,由于面积小,一些原来的商铺可以摆放的商品非常有限。为了有效利用空间资源和土地资源,一些小商铺需要合并,所以一些围墙需要拆除。根据工程实际情况和建筑物原有混凝土结构,本阶段拆除部分墙体为支撑上层预制板的承重墙,无圈梁。如果工作人员此时强行拆除,很可能对整个建筑混凝土结构的安全稳定产生不利影响。因此,在加固设计过程中,工作人员先搭设满堂脚手架支撑上层,待满堂后再凿墙。在原有楼层,部分现浇混凝土梁标准拆除后,施工人员需注意加强对原有钢筋的保护,防止其在凿毛作业中损坏和断裂。最后直接在原混凝土柱内植入新的梁主筋,直至混凝土强度与规定要求相符合后,再将该楼板楼层临时支撑逐一规范拆除即可。针对在施工作业中或是前期已经出现裂缝的建筑隔墙及其他结构构件,工作人员也应当迅速采用灌注浆工艺技术对其进行相应加固处理。根据加压与否,灌注浆工艺可细分成两种,分别为压力注浆与常规灌浆。对于本建筑工程,当隔墙与其他建筑结构构件中的裂缝宽度不超过0.3 mm时,工作人员需使用化学净浆。当裂缝宽度达到0.3~1 mm时,需要工作人员使用水玻璃砂浆和单液水泥浆等相互均匀混合而成的混合浆液。如果有隔墙或结构构件中的裂缝宽度超过10 mm,则需要工作人员使用上列砂浆或胶泥对裂缝进行严密填塞,而后再进行抹平处理。
        2.2柱拆除置换设计
        在进行置换混凝土加固设计的时候,首先需要对作业层中的混凝土构件柱所收到的承载力进行分担,可以使用预应力拉锁和施加外界支撑工作,同时向下一层的柱子进行传递荷载。在进行预应力拉索、外加支撑设计时,其承载力留有余地较大。预应力拉索承载能力设计为1 050 kN,4个螺旋机械结构的千斤顶和钢框架作为外界支撑工作,进而分担相应荷载,外界支撑所设计的荷载承受能力位3 050 kN。

通过上述的分担荷载工作,把混凝土结构柱中的中低强度区域的混凝土结构进行清除工作。使用C35混凝土对钢筋混凝土结构框架进行二次浇筑工艺,确保该混凝土强度等级和承载力可满足工程需要之后,在对外界所加以的支撑和预应力拉锁进行拆除。在本研究工程中,以需要进行混凝土换置的钢筋混凝土框架柱为例,其计算高度为3.45 m,柱截面尺寸为355 mm×805 mm,受压钢筋为4准20,混凝土等级为C25,截面面积A s′=1 255 mm 2。通过PKPM建模计算知,此柱所受弯矩非常小,可将其看作是轴心受力的结构构件。该柱中所受到的最大轴心力设定为3 305 kN。在此加固工艺中发现,置换后的混凝土结构所受到的承载力比柱子的荷载效果要大得多,所以,通过拆除柱来进行混凝土置换的加固方案是合理科学的。
        2.3间接加固法
        间接加固法是对混凝土结构进行整体布置的加固方法,可分为体外预应力加固法、附加支点加固法等。在体外预应力加固方法中,采用拉结钢筋和型钢压杆对原结构进行预应力,优化原结构的内力分布和应力水平,使体外预应力部分与原结构共同受力,从而提高结构的整体承载力。这种方法被广泛应用于大跨度结构的加固中,可以显著提高结构的承载力,但施工方法较为复杂。通过增加支撑点的数量,减小了结构的跨度,提高了结构的整体承载力。这种方法适用于梁、板和桁架的加固。但由于增设支点,也影响了原有建筑的使用空间。
        2.4加大截面法
        该方法适用于加固钢筋混凝土受弯、受压构件。钢筋混凝土受弯构件中情况不同,相应的处理方法也不同,当原截面结构配筋不足时,应适当增加截面抗拉受力钢筋;当截面承载力不足时,应增加截面高度;当混凝土强度不足或者结构配筋较多时,应增加受压区截面面积;当构件需要全截面进行加固时,则考虑构件截面加宽和加高;当构件受剪承载力较小或者截面超限,则对结构构件进行斜截面承载力的加固。钢筋混凝土受压构件的加固,通过增加结构构件的混凝土层厚度实现。新增混凝土层的最小厚度,板不应小于40mm;梁、柱,采用人工浇筑时,不应小于60mm,采用喷射混凝土施工时,不应小于50mm[3]。
        2.5框架结构梁的加固
        普通混凝土结构工程框架梁在实际加固施工中,往往采用粘钢锚固或粘贴碳纤维加固的方式,粘钢锚固加固是一种较为经济的加固方法,可适用于结构相对简单、施工空间小的工程,采取这种加固方式也具有良好的加固效果。但在采用碳纤维加固的过程中,资金消耗比较严重,工程总成本和材料成本相对较高,但这种加固方法也有很好的优势。在碳纤维加固的应用中,整体材料荷载相对较小,但其强度却比其他类型材料高出几十倍,而且由于他们没有任何自尊,在实际工作中自己的劳动力较少,所需的施工作业次数也不多,能有效节省更多的人工成本。一般情况下,2个人就能对400 m 2的破损混凝土结构进行加固施工,采取这种方式可大幅缩减时间,也可全面提高施工效率。但在实际工程项目中方式的选用,需充分结合工程建设的时间和项目实际情况,根据工程特点并结合工程工期,制订完善、适用的建设方案。
        结语
        此外,混凝土结构工程中,加固施工技术主要分为框架结构梁体和主体加固方式,在加固工程实际操作中,需对外包钢的加固方法引起注意,同时在预应力进行加固时,根据混凝土的实际破坏情况,对加固措施进行合理的选择,使混凝土整体的加固质量得到提升。
        参考文献:
        【1】苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用[J].中国新技术新产品,2010(02):157-158.
        【2】宋岭玉.结构工程中混凝土结构的优化设计[J].建材与装饰,2020,No.608(11):110-110.
        【3】林俊明.建筑结构设计中混凝土裂缝问题探讨[J].中国房地产业,2019,000(019):86.
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