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分析框架结构的加固设计及施工研究
来源:    点击次数:648    发布时间: 2016-06-23
谈及建筑中已受损部位,通常采取加固处理,对于加固可针对建筑局部或整体而言,但进行加固前势必对被加固部分进行全方位考虑,以被加固部位原结构及其承载能力为前提,尽可能减少损坏其原结构。根据加固具备操作方法便捷、便于施工、工期较短等应用特点,我们要求建筑加固技术应符合施工安全、经济效益高效果可靠,应保证施工方法简单,工期短。  
2 分析结构概念设计的重要性  
关于结构概念设计,我们需认识力学中结构总体系与分体系间的特性及其关系,且于特定的建筑空间及地理位置、环境下运用整体概念设计对受损部位进行加固处理。基于当前结构设计及其计算理论具有某些缺陷或难以计算,势必强调结构设计的重要性,如关于混凝土结构设计,因弹性理论计算法与塑性理论极限状态下的截面设计得到的结果与实际值间的误差较大,难以确保加固技术的设计是否得以充分发挥其应有的效果,为小化或规避这一问题,认识结构概念设计的重要性至关重要[1]。  
3 混凝土结构加固改造方面  
3.1 植筋技术  
目前,植筋技术已普遍应用于建筑加固工程中,该技术以普通钢筋与螺栓式锚筋为主,通过连接并锚固混凝土的方式达到加固目的,操作简单且有效。另外植筋不能使用冷轧扭钢筋,能使用光圆钢筋吗?笔者曾经在某工程中看到用直径8mm的Ⅰ级钢筋运用于剪力墙竖向分布钢筋植筋锚固的实例。JGJ145-2004和GB50367-2006规定不使用光圆钢筋,原因在于光圆钢筋不能形成机械牙键,所植钢筋长期锚固性能不能得到保障。框架结构填充墙拉结筋如果设计光圆钢筋采用植筋方式施工应该允许,而运用Ⅰ级钢筋剪力墙竖向分布筋植筋锚固则不太恰当。  
3.2 托换技术  
托换技术适用于对原建筑被加固部位的加固与改造,该技术具有较强综合性,包含了托梁(托梁接柱与托梁换柱)、拆柱或墙等技术,主要由加固、顶升或复位先关结构以及拆除已废弃构件达到加固目的。技术优点:工期短、费用低,但对施工人员要求较高,为保证施工安全,需由技术熟稔者进行。  
3.3 修补技术  
常用的修补技术以内部与裂缝修补为主:①内部修补。该技术主要针对于建筑中的较大裂缝,对建筑结构的耐久性、安全性及其整体性均有较大影响。以压力泵提供的压力前提下将胶结材料通过压入被修补的混凝土裂缝中达到加固目的。②裂缝修补。该技术广泛应用于建筑物中各类裂缝,但需分析混凝土裂缝出现的原因、大小及其特性,后具有针对性的开展封护处理[2]。但目前,该技术除应用于修补外,尚未采用任何与之相对应的加固措施。  
4 混凝土结构加固措施  
4.1 增大截面加固措施  
该技术应用与建筑原结构同类材料浇筑于钢筋混凝土受弯或受压部位,起着增大截面的作用,提高原结构截面的刚度及其抗弯、抗压性能,达到加固目的。其次,在原结构的浇筑与新浇筑的共同作用下,有效提高被加固结构处的承载能力,进而强化建筑物的性能,例如使用性能与动力性能。技术缺陷:工作量较大、工期长及建筑养护时间长,且完工后明显缩减建筑原空间,对生产与生活造成一定影响。  
4.2 外包钢加固措施  
外包钢板加固法广泛应用于我国建筑业中,虽确保了建筑物的受力,但因耗钢量较大,且需于60℃以下及有防护的环境中才得以使用,因此,对施工现场具有一定要求。该技术意在增加受拉、受压钢截面面积,提高截面承载能力及其刚度达到加固目的。常用类型以加固分湿式与加固干式为主,多用加固湿式外包法。相对于前者,干式外包法无需在被加固部位与钢板间粘接任何材料,操作简单。  
4.3 外部粘钢加固措施  
采用粘接剂将加固板与建筑被加固部位粘接为整体,以粘钢方式改善原构件的承载能力,延长其使用寿命。该技术具有施工简单,工期较短且对生产与生活影响甚小等应用特点,实践证实完工后,原建筑的外观及净空间变化甚微。因该技术属于较高类施工工艺,要求施工环境需在60℃以下且湿度正常才得以顺利开展加固操作,且操作水准与粘胶工艺对加过效果具有直接影响。  
另外在化学补强方法中,除外部粘钢加固外,碳纤维加固工艺也不适为一种先进的加固工法,例如,某开发公司地下室梁柱加固、某水厂水泵房大梁加固工程,由于环境湿度较大,最适于采用碳纤维加固,与其它加固工艺相比,更具有耐湿耐潮、抗腐蚀强、自重轻、强度高、施工便捷、质量好的特点,加固性能均优于目前其它加固方法。  
4.4 预应力加固措施  
预应力加固技术有效提高柱、墙体的承载能力,效果显著,且对原构件净空间及外观影响甚小,已普遍应用于混凝土梁、柱及墙等部位的加固工程中[3]。该技术旨在通过外加预应力钢拉杆加固原建筑构件达到加固效果,常用方式以下撑拉杆、预应力水平拉杆及组合型拉杆为主。技术应用优势:降低了被加固部位的应力水平,且提高原构件截面的承载能力。  
4.5 改变受力体系的加固措施  
通过增加建筑物的受力点,改变其受力系统达到加固目的。该技术常用类型如下:①托梁换柱。基于对建筑物上方受损部位无影响下,于建筑物下方砌或更换梁柱达到加固目的。②增设受力点。常用弹性支点与刚性支点实现增设受力点,旨在减少建筑物结构跨度与改善其变形状态,达到改善原构件承载能力的目的。③增设构件法。基于原建筑物构件基础上,根据实际需要增设新构件,达到减少原建筑物受力面积的目的,获取加固效果。该方法普遍应用于厂房建筑中。  
5 砌体结构加固措施  
5.1 增设扶壁柱与混凝土外加层  
增设扶壁柱技术意在增加截面面积,提高截面承载力,但其加固效果远不及混凝土建筑物较优,且针对其难以抵抗地震,目前,仅限应用于我国非地震区域。混凝土外加层加固技术具备施工简单、适用性较强的应用特点,且因我国已有较为成熟的设计及丰富的施工经验,完工后,显著提高混凝土截面的承载能力。  
5.2 砌体墙增加配筋  
比如20ft高的混凝土砌块(CMU)墙如果配筋足够的话,其抗剪能力可能是不足够的。在现有的墙体中加筋是否可以?当然可以。有数种向墙内安装赶紧的方法。如:①从侧面植入钢筋。在CUM墙体内部按一定间隔(如槽中线间隔为4ft)切竖向槽,植入钢筋后灌入砂浆。这项操作通常是从墙内部开始,以免影响外立面装饰,特别是有砖镶面的CUM墙更应注意。②竖向钻孔配筋。这种方法是从墙体顶部向下钻孔并植入钢筋。和上面的方法相似,竖孔间距由计算分析,两孔中心之间典型距离为4~5ft。孔径一般为4in,可用普通无收缩砂浆挂怒。也可用FEMA-172建议的聚酯砂浆灌注,这种砂浆有极好工作性和低收缩性。  
6 结 语  
随现代化科学技术的发展及人们生活水平的提高,对建筑结构设计提出了更高的要求,为确保国民生命及财产安全,提高建筑的耐久性尤为重要。在建筑业中,应用加固技术既延长了建筑物的使用寿命,且降低了旧建筑的拆迁机率,减轻了我国社会经济负担及对环境带来的污染,利国利民。  

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