建筑物加固修复技术的运用 - 滑模施工|筒仓滑模|滑模公司

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	建筑物加固修复技术的运用

发布时间：2016.01.07 新闻来源： 浏览次数：

    0 ·引言
    随着经济的快速发展，各种建筑结构雨后春笋般迅速出现，与此同时，已建成的建筑结构常由于设计或者施工中的某些原因出现损伤、缺陷或其他不安全因素，造成结构的承载力不足、结构开裂等，使其往往不能满足结构安全性、适用性、稳定性、耐久性的要求，因此，为恢复改善其原有功能或特殊功能，结构的加固修复成为必然［1］，与新建结构相比，建筑结构加固具有工期短、收益大等优点，权威机构表明，建筑结构加固将成为未来几十年重点研究的方向之一，因此，建筑物的维修、加固、改造、新建技术的开发和研究是今后结构工程人员的最大课题。而根据加固结构的不同，我们可以将其分成钢结构加固和混凝土加固［2］。在此，我们在相关加固技术理论的基础上，介绍了国内几种常用的加固修复技术方法，并对主要的技术特点、适用范围等进行了详细论述，并对其中原则进行深究，从而在建筑工程中找到最合适的方法。
    1· 砌体结构的加固方法
    1． 1 砌体结构的直接加固方法
    在建筑工程加固技术中，砌体结构的直接加固方法主要有三种: 钢筋混凝土外加层加固法、钢筋水泥砂浆外加层加固法和增设扶壁柱加固法，这三种方法有其各自不同的优点和缺点，因此在工程加固施工过程中，我们要根据现场工程施工的要求和个人的需要，来对其进行选择［3］。
    1． 2 砌体结构的间接加固方法
    一直以来，在建筑工程施工过程中，常见的砌体结构间接加固方法主要有以下两种: 无粘结外包型钢加固方法和预应力撑杆加固方法，上述两种方法对建筑工程的加固有着很明显的效果，但是在利用这两种方法之前，必须考虑到这两种方法所处的施工环境，它们受到环境不同程度的影响，因此在进行加固时，应该合理的选用加固方法［3］。
    2 ·钢结构的加固方法
    钢结构加固的主要方法有: 减轻所加荷载、改变结构计算图形、加大原构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等，当上述方法使用比较通畅和熟练时，也可采用其他的加固方法［4］。
    2． 1 加大原构件截面
    采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。加固的构件受力分析的计算简图，应反映结构的实际条件，考虑损伤及加固引起的不利变形，加固期间及前后作用在结构上的荷载及其不利组合。对于超静定结构应考虑截面增大而引起的体系内力重分布的可能，必要时可分阶段进行受力分析。与此同时，应结合《钢结构设计规范》，对加固后的结构整体进行总体挠度、抗弯强度、焊接残余挠度等的控制，更应该对平面内和平面外稳定性进行详细考察研究。
    2． 2 连接的加固与加固件的连接
    钢结构加固连接方法主要包括: 焊接、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓等方法，钢结构加固一般采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，特殊情况时也可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，所采用的连接材料必须经过相关的评定认可。在同一受力部位连接的加固中，不宜采用刚度相差较大的，如焊接与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法，但仅考虑其中刚度较大的连接( 如焊缝) 承受全部作用力时除外。
    3 ·混凝土结构加固方法
    钢筋混凝土结构是目前最常见的结构形式之一，由于房屋的设计不当、使用维修不当、建造质量以及地震等原因，许多结构物具有很大的安全隐患，此时，需要对原结构进行加固。钢筋混凝土结构加固方案主要根据房屋的实际情况，分别采用提高框架抗震能力、增强框架变形能力或改变结构体系而不加固框架的方案，同时在结构加固后应避免形成短柱、短梁或强梁弱柱。通过更多的方案比较和理论分析，混凝土结构的加固分为直接加固和间接加固两类。
    3． 1 直接加固方法
    直接加固法是直接针对结构构件或节点承载力提高的加固，方法很多，主要有增大截面法、置换混凝土法、外包型钢法、外粘钢板法、外贴纤维复合材料加固法、绕丝加固法等［5］。
    3． 1． 1 增大截面加固法
    增大截面加固法是指在原结构构件上浇层新的混凝土并补加相应的钢筋，用以提高构件的整体承载力，是一种较为常见的加固方法。该法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验、受力可靠、加固费用低廉; 因此，该方法加固效果显著，可广泛应用于钢筋混凝土结构板、梁、柱的加固，亦可用于修补开裂截面［6］，但现场施工的湿作业工作量大、养护时间长，其工程量主要集中在一般结构的梁、板、柱上，比较适合于中小城市的钢筋混凝土结构加固工程。
    3． 1． 2 置换混凝土加固法
    置换混凝土加固法的优点与加大截面加固法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业量大、养护时间长的缺点; 适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固，还可用于混凝土承重结构受腐蚀、冻害、火灾烧损以及地震、强风和人为破坏后的修复。其加固施工技术关键在于新旧混凝土结合面的处理效果能否达到可以采用协同工作假定的程度，这将直接影响到此法能否在承重结构中得到很好的应用。
    3． 1． 3 外粘型钢加固法
    外粘型钢加固法是指把型钢、角钢等包在构件的四周，通过共同作用，提高其承载力和刚度，达到加固的目的。目前，用型钢结构加固混凝土构件，一般采用改性环氧树脂胶粘剂( 加固胶) 进行灌注，使型钢与原混凝土构件之间形成饱满而高强的胶层［7］，主要优点是适用面很广、受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大、费用较高，同时外露构件应进行防火处理; 适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
    3． 1． 4 粘贴钢板加固法
    粘贴钢板加固法是用胶粘剂将钢板贴在构件外部的一种加固方法，通常胶粘剂是以环氧树脂为基料，再加入适量的增韧剂、增塑剂、固化剂配制而成的结构胶，该方法胶粘剂硬化时间短，施工周期短; 工艺简单，对防火要求高的车间特别适用，粘结剂的强度比混凝土强度高，可以使加固结构与原构件形成一个统一的整体，在外力作用下，受力非常均匀，混凝土中不会产生应力集中，粘贴钢板所占的空间小，几乎不增加整体结构的断面尺寸和重量，不影响房屋的使用净空，且加固后对原结构外观和原有空间无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。
    3． 1． 5 粘贴纤维复合材加固法
    粘贴纤维复合材加固法是采用高强度的碳纤维( CFＲP) 、芳纶纤维( AFＲP) 、玻璃纤维( GFＲP) 等复合材料，按一定规则排列，用环氧树脂粘结剂粘结固化后形成的具有纤维增强效应的复合材料。该复合材料是在贴片与原有钢筋混凝土共同受力的基础上，提高结构的整体抗弯、抗剪能力，使用该加固法的主要优点是轻质高强、施工简便、可以转折粘贴; 但是粘结胶的耐老化性能不足，不能焊接，所处的环境温度、湿度控制比较严，纤维复合材是工程结构加固中比较好的材料，适用于配筋不足的受弯、受拉构件加固，特别适用于简支梁板与连续梁板的加固。对于使用年限较长的结构，使用该法进行加固时，需考虑相应的防腐措施。
    在上述几种复合材料中，碳纤维复合材料( CFＲP) 的性能最为优越，具有高强度、高弹性模量、耐腐蚀、耐疲劳和易加工等优点，一般情况下，常用的碳纤维复合材料的弹性模量比普通钢筋稍高，但它的抗拉强度却是普通钢筋的10 倍左右［8］。
    碳纤维复合材料中使用较多的为碳纤维布与碳纤维板。二者都属于纤维材料，计算理论比较一致，两者试验力学性能比较相似，碳纤维布的强度比板低。它们主要的区别在于施工工艺如配套粘贴剂有所区别，碳板的材料成本及施工成本更高，所以碳板加固成本较高，碳纤维板胶粘剂用的是固体胶粘剂，而布用的是液态的胶粘剂，板面层无需刷面胶［9］。
    3． 2 间接加固方法
    间接加固法是根据结构的总体布局，通过加固来减小或改变构件内力的方法，主要包括外加预应力加固法、增设支点加固法等。
    4· 加固方案设计和选择的原则
    4． 1 加固方案的设计
    建筑物加固( 改造) 设计，包括被加固构件的承载力验算、构造处理和绘制施工图三大部分。在承载力计算中，最重要的是新加部分与原结构构件的协同工作问题。一般来说，新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变，因此加固( 改造) 结构的构造处理的关键是与原结构构件的连接问题，特殊情况下，应该采取有效地卸载措施，以达到理想的加固效果。
    加固结构属于组合结构，新旧两部分存在着整体工作问题，而整体工作的关键在于结合面能否有效地传递剪力。混凝土加固结构结合面受剪承载力，可按下式计算［10］:
    τ≤fv + 0． 56ρsv fy。
    其中，τ 为结合面剪应力设计值; fv为结合面混凝土抗剪强度设计值; ρsv为横贯结合面的剪切—摩擦筋配筋率; fy为剪切—摩擦筋抗拉强度设计值。
    4． 2 加固方案选择的原则
    4． 2． 1 总体效应原则
    在制定整个加固方案之前，应对工程结构的加固效果进行预分析、研究，避免出现局部构件加强而整体抗力下降的不利现象。当前可供选择的加固方案很多，必须根据加固的主要目的和加固后结构的整体性能，同时结合各种加固方案自身的优缺点，受力特性，传递性能等进行考虑，发挥加固方案的最大效用。
    4． 2． 2 结构抗震设防的原则［11］
    最近几年，地震频繁发生，地震作用已经成为工程结构设计时的重要影响因素，进行地震区的结构构件加固设计时，除应考虑其承载力要求外，还应对其抗震性能进行验算。由于各地抗震设防的等级以及结构的自振周期各不相同，进行加固工程加固设计时应结合本地区的抗震要求进行加固。
    5· 结语
    1) 结构加固的方法很多，包括砌体结构加固，钢结构加固，混凝土结构加固等在内已经形成比较成熟的理论和工程实践经验，但还需继续实践总结; 2) 对结构进行加固设计时，应考虑结构所处的环境、加固后的使用效果以及加固的经济性等，同时结合结构加固的设计和选用原则，使用一种甚至是几种加固方法以达到最优效果。