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                      鋼筋混凝土結構房屋改造加固設計

                      2019-3-26 9:00:13??????點擊:
                      1   現實的需要既有房屋,
                      有的由于使用性質改變而導致荷載增加;有的為了增加使用面積,在層高較大的部位或在屋頂上進行加層;有的為滿足節能有關規定,需將樓層周邊凹凸部分補平改造;有的需要進行抗震加固;有的由于遭受火災、超載、地基不均勻沉降等原因需要進行加固處理等。既有房屋的改造、加固日益增多。因此,建筑結構設計人員根據形勢的發展應不但能熟練地從事新建筑的結構設計,還要逐漸熟悉和掌握對既有房屋的改造和加固設計工作。


                      2   檢測和鑒定的必要性
                      為了解既有房屋結構的安全性、適用性和耐久性是否滿足要求,在改造加固前必須要對結構進行檢測和鑒定,對其可靠性做出正確的評價。檢測和鑒定工作應該由有資質的單位承擔。檢測時可根據房屋結構實際情況和特點確定重點內容,鋼筋混凝土結構應著重檢測構件的混凝土強度等級、鋼筋配置、裂縫情況、混凝土碳化深度、蜂窩缺陷等。結構鑒定的目的是根據檢測的結果,依據現行國家和行業標準《民用建筑可靠性鑒定標準》(GB50290—1999)、《危險房屋鑒定標準》(JGJ125—99)、《建筑抗震鑒定標準》(GB50023—95),對結構進行驗算、分析,找出薄弱環節,評價其安全性和耐久性,提出改造、加固的建議。鑒定的評估報告是改造加固設計的依據。


                      3   房屋結構的改造、加層、加固必須進行設計
                      1)按有關規定,對既有房屋進行改造加固設計實施以后,承擔此任務的設計單位應該對該房屋結構的安全性和耐久性負完全責任,而原來的設計單位未參與改造加固設計時,則不再負此責任。因此,改造加固設計應該由有資質的設計單位或研究單位來承擔。
                      2)改造加固設計時,應根據鑒定的評估報告對結構目前實際的安全性、適用性、耐久性作分析,在此基礎上確定能否進行改造加固及采用何種設計方案。設計要依據現行國家和行業標準《混凝土結構加固技術規范》(GB50367—2006)、《建筑抗震加固技術規程》(JGJ116—98)、《鋼結構加固技術規程》(CECS77:96)、《混凝土結構后錨固技術規程》(JGJ145—2004)、《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》(CECS161:2004)進行,同時還應遵循結構設計有關的現行規范、規程。
                      3)改造加固設計與新建筑的結構設計有很大區別,在驗算現有構件的承載力時應按《建筑結構荷載規范》(GB50009—2001)第 4.1.2 條的規定考慮樓面活荷載的折減;鋼筋混凝土現澆樓板的梁,核算其受彎承載力時,跨中應考慮現澆板有效受壓翼緣寬度,跨中和梁端受壓區鋼筋的雙筋梁作用;框架梁核算端部承載力和裂縫時的彎矩值應取柱邊值而不應取柱中值;各構件的混凝土強度應按檢測的實測值換算為設計值取用。因此,采用計算軟件作整體內力分析后,必須對構件作局部驗算,不能像新工程設計那樣直接把軟件整體計算結果拿來應用。局部計算可以用軟件工具箱,也可采用手算。在一些改造加固工程中,由于只采用軟件整體計算結果,不作局部補充驗算,對實際不需要做加固處理的構件也進行加固,不但增加了材料、工期和造價,而且會對原有構件產生不必要的損傷。
                      4)混凝土結構房屋加固后的使用年限,應由業主和設計單位商定,一般定為30 年。局部加固結構的使用年限與該結構已使用年數之和不得超過 50 年,如因業主要求或該工程的特殊性需要有更長的使用年限,設計應采取加強措施,必要時召開專家論證會討論確定方案。對于原來未進行抗震設計、設防烈度低或按舊規范抗震設計的混凝土房屋結構,多數在改造加固設計時很難達到現行規范的要求。因此,目前許多工程甚至經專家論證會論證的重要工程,可按《建筑抗震鑒定標準》(GB50023—95)和《建筑抗震設計規范》(GB50011—89)的要求,并根據具體情況再適當加強。
                      5)進行改造加固設計時,力求與承擔施工的單位進行配合,根據該施工單位的經驗和水平確定更合理的設計實施方案。如果由于招投標等原因,在設計時不能確定施工單位,那么在完成設計確定了施工單位后,開工之前應就設計中構造做法和施工要求與施工單位作交底和討論,必要時進行方案調整和修改設計,以確保工程質量和降低造價。
                      6)改造加固的檢測鑒定及施工圖設計文件,也需要同新建筑工程施工圖文件一樣,送施工圖文件審查部門進行審查,如果在原有屋頂上加層或臨主要街道立面有大的改造,設計方案應經當地規劃部門批準。設計文件(包括檢測報告、鑒定評估資料、設計圖紙和計算書、相關審批文件等)應同新建設計工程一樣歸檔保存。
                      7)改造加固設計所采用的材料應盡可能輕質,以利于減小地震反應和避免對原有基礎進行加固處理;屋頂加層宜采用鋼結構和輕質維護結構;原有下部結構減少或不進行加固,以減少對下部房屋使用的影響;對原有構件進行加固處理應采用傳力明確、構造簡單、不損傷或少損傷原有構件施工方便、費用低的方案;需考慮因二次受力導致的后加部分應力的滯后性,對新增材料強度應按有關規范、規程的規定做相應的折減;應遵循加固工程施工操作簡單、方便就能保證質量這一道理。
                      8)為滿足構件抗彎承載力和受剪承載力,采用粘貼鋼板或粘貼碳纖維布加固是常用且有效的加固方法。這兩種方法的共同點是均需要通過結構膠受剪使鋼板或碳纖維布與原構件共同工作,因此在加固部位必須要進行防火處理,因為一般的結構膠在 60&#8451;以上強度會降低,遇明火會燃燒。粘貼鋼板還需要防銹蝕和設置錨栓;有的工程采用粘貼鋼板加固,由于溫度影響,鋼與混凝土線膨脹系數不同,出現鋼板鼓起而脫膠現象。因此,采用粘貼碳纖維布加固比粘貼鋼板加固更可取。 
                      9)經檢測保護層已經碳化時,在改造、加固時應采用外涂阻銹劑涂刷構件表面。國內外的阻銹劑質量和價格有所不同,可根據工程情況及構件不同的重要性選用。在涂刷阻銹劑前,構件表面必須清理干凈,露出混凝土清潔的表面。
                      10)經檢測有裂縫時,在改造加固時應首先根據裂縫的所在部位、形狀、寬度,分析其產生的原因及對構件承載力有無影響,然后采用不同的處理方法。如果是因鋼筋銹蝕引起的順筋裂縫,必須剔掉混凝土保護層露出已銹蝕的鋼筋,并進行徹底除銹,當銹蝕特別嚴重已損失較多鋼筋截面時應更換補強,然后采用環氧砂漿或聚合物砂漿噴砂漿修補恢復構件截面。對由于受剪、彎曲產生的裂縫,一般大,應采用環氧灌漿料壓力灌漿粘結或其他補強方法。對由于混凝土收縮或溫度影響產生的裂縫,為了防止鋼筋銹蝕,凡裂縫寬度大于 0.3mm 的采用環氧灌漿料壓力灌漿,裂縫寬度小于等于 0.3mm 的可采用環氧膠泥進行表面封閉。有關阻銹劑涂刷、環氧壓力灌漿及環氧膠泥涂抹見文[1]。
                      11)改造加固工程中,植筋、錨栓是最常用的方法,現行《混凝土結構加固技術規范》(GB50367—2006)與《混凝土結構后錨固技術規程》(JGJ145—2004)關于錨固長度有非常大的差別,而且按前者的規定,對于常規的梁、墻、柱等構件,其寬厚度很難滿足錨固長度。采用植筋、錨栓時,應注意最小邊距和最小中距的規定,還應特別注意在原有構件鋼筋密集的部位鉆孔和定位的可能性,并應嚴禁損傷和截斷原構件受力鋼筋。
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