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      混凝土加固改造技術解析

      2018-9-10 11:41:43??????點擊:

      本文在提出建筑結構加固改造設計原則的基礎上探討了建筑結構加固改造技術。

      建筑物在使用過程中,常常需要進行加固改造,如對建筑物進行移位、糾傾和增層時,經鑒定原結構不能滿足規范要求,需提高既有結構的整體性和構件的承載能力,改善結構變形性能,改擴建既有建筑,改變其使用功能等。建筑行業的發展生產不僅僅只靠新建,對舊建筑的加固改造也非常必要的,有時候可以取得事半功倍的效果。據有關資料統計,舊建筑加固改造比新建可節約投資50%左右,縮短工期60%,收回投資的速度比新建快3倍——5倍。本文主要探討了建筑結構加固改造技術。

      1.建筑結構加固改造設計原則

      建筑結構的加固改造應遵循下列基本原則:①使構件具有一定的抵抗偶然作用的能力;②使錨固連接的承載力不低于構件的承載力;③增加鋼結構構件的耐火極限;④將部分構件改造成在碰撞和爆炸作用下不完全喪失承載力的構件等。

      結構加固后的使用年限,應有業主和設計單位共同商定,一般情況下為30年。到期后,若重新進行的可靠性鑒定認為該結構工作正常,仍可繼續延長其使用年限。為經技術鑒定或設計許可,不得改變加固后結構的用途和使用環境。

      2.建筑結構常用加固方法

      建筑物的加固施工前,應詳細查看原有建筑物的現狀及原始資料,對原有房屋進行必要的監測和鑒定,并充分理解加固設計意圖,在此基礎上制定詳細的加固方案。加固的主要目的是提高承載力,包括構件和結構整體,有時也要通過加固措施提升結構抵抗變形的能力。建筑結構加固主要有整體加固和構件加固,一般情況下是建筑的某一構件或某一區域需要加固,但是加固設計方案應當從結構整體考慮,如加固梁時應當考慮柱子是否需要加固,加固柱子時又要考慮地基與基礎是否需要加固。建筑結構加固的方法很多,包括提高承載力、增大剛度的方法和裂縫控制方法等,設計人員要根據結構的特點和加固方法的適用性進行多方案的分析、比較,選擇優的方法,切實做到技術可靠、經濟合理、方便施工。

      2.1整體加固

      建筑物整體加固是為了加強結構整體性,改善結構破壞形態,提高結構側向剛度和抗震能力。常用的方式有在建筑物中增設鋼筋混凝土抗震墻或砌體墻,或者使非閉合的墻通過增設新墻使其形成閉合強等。當磚混結構或砌體結構圈梁、構造柱設置不符合現行設計規范要求,或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺點,或房屋的整體性較差時,應增設圈梁和構造柱進行整體性加固。在鋼結構中或工業建筑以及屋面系統中增設水平支撐、柱間支撐等。鋼結構整體加固方法還有改變結構計算圖形,是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節點性質和邊界條件,增設附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協調工作等措施對結構進行加固的方法;加設支撐增加結構剛度,或者調整結構的自振頻率等以提高結構承載力和改善結構動力特性;增設支撐或輔助桿件使結構的長細比減少以提高其穩定性;在排架結構中重點加強某一列柱的剛度;在塔架等結構中設置拉桿或適度張緊的拉索以加強結構的剛度。

      2.2構件加固

      建筑構件加固的方法有多種,下面介紹常用的幾種。

      2.2.1增大截面法。用外加鋼筋混凝土、聚合物砂漿鋼絞線、加刑鋼等加大構件截面面積,提高結構承載力和剛度。適用于鋼筋混凝土梁、板、柱、墻;砌體柱、墻;鋼結構構件。

      2.2.2粘貼鋼板加固法。在構件受力周邊外包型鋼,提高結構承載力。適用于鋼筋混凝土梁、柱;砌體柱。

      2.2.3粘貼纖維復合材料加固法。構件受力表面粘貼碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、尼龍纖維等,提高結構承載力。適用于鋼筋混凝土梁、板、柱;木梁、柱;砌體墻等。

      2.2.4鋼筋網水泥砂漿面層法。砌體墻表面增做鋼筋網水泥砂漿層,提高墻體抗震能力。

      2.2.5鋼筋混凝土夾板墻加固法?;炷翂蚱鲶w墻表面增做鋼筋混凝土面層,提高墻體抗震能力。

      2.2.6繞絲加固法。鉛絲、鋼絲、碳纖維或纖維樹脂纏繞圓形或方形混凝土構件或開裂木質構件,提高承載力和延性。

      2.2.7體外預應力加固法。高強鋼筋或型鋼施加預應力加固構件,提高構件抗彎、抗剪、抗壓等構件的承載力和變形能力,改變受力特征。適用于混凝土梁、板、柱;鋼梁、柱。

      對于木結構,木梁、木柱和木桁架等,可根據具體情況采取鋼夾板法、鋼拉桿法和局部托換法等。

      3.建筑結構改造方法

      改造的目的是提升房屋建筑的功能。房屋建筑的改造工程應綜合考慮房屋建筑的各項基本性能和功能,當采取提升部分性能或功能的改造措施時,不應降低房屋建筑必備的其他功能和性能。常用的建筑結構改造方法如下:

      3.1框架體系

      對于框架結構體系,可在部分框架柱間加混凝土剪力墻,形成框架——剪力墻結構體系,也可在部分柱間加交叉鋼支撐,形成耗能鋼支撐系統的框架結構體系。純框架結構若不加剪力墻和鋼支撐,則改造后的總高度和層數應加以限制,一般8度區高度不宜超過20m、層數不宜超過5層,7度區高度不宜超過28m、樓層數不宜超過7層。

      3.2混凝土弱剪力墻體系

      既有建筑為混凝土剪力墻體系時,結構改造往往是在剪力墻中開大洞口,甚至切除柱間整道剪力墻。改造應注意一下三點:每層抗剪強度不致過多消弱,當取消一道剪力墻時,可在同軸線上補設新的剪力墻或加厚原有的剪力墻;當取消剪力墻引起剛度分布不協調將產生過大的扭轉效應時,應在適當位置補設剪力墻以減少扭轉效應;在被鑿開的大洞口或被切除的剪力墻的上下和左右側均應按托梁和邊緣構件的引起進行加固。

      3.3砌體結構體系

      對于砌體結構體系,可將部分墻段改為混凝土夾板或混凝土墻,形成砌體和混凝土的復合結構體系,也可在原砌體結構中加混凝土構造柱和圈梁,形成約束砌體結構體系。

      3.4平屋頂增設坡屋頂改造

      在平屋頂上增設坡屋頂改造時,應根據房屋的具體情況,合理選擇結構形式,如在房屋已有承重墻位置砌墻或焊鋼架找坡,原有屋面板承載力有富裕時,可在屋面板上立小鋼柱找坡。新增的坡屋頂應盡量采用輕型鋼結構和輕型屋面,以減輕對原有建筑的負擔,優先采用輕質高強材料。

      3.5改變室內建筑布局

      在建筑物改造時,經常要求改變室內空間布局和平面布局,以適應新的使用功能,一般是“擴小變大”,擴大柱網尺寸,增大層高,拆除墻體,如拆除部分框架柱,增設托梁;托梁拆墻為原來由墻支撐的上部樓板和墻體,改用新增的梁承擔,梁可用托梁或吊梁方案等,具體方法有抽柱法、抽柱增柱法、抽柱斷梁法、抽墻法、抽墻增墻法、抽墻增柱法。采用上述方法改造工程必須對相關的梁、柱、墻和基礎進行加固,滿足建筑物整體性和抗震性能要求。

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