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石家莊金億加固工程有限公司

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建筑上部結構加固

時間:2014/10/31 11:10:44來源: 點擊:

        磚混房屋上部砌體、鋼筋混凝土建筑由于在設計、施工或使用過程中荷載的增加等方面原因,致使上部結構不能滿足承載力及使用方面的要求,需要加固。現在就關于建筑工程中建筑上部結構加固技術做簡要介紹。

        目前采用比較多的加固方法有:噴射混凝土補強加固(加大界面加固法)、外包鋼加固法、粘鋼加固法、預應力加固法、外貼碳纖維復合材料加固法以及改變結構傳力途徑等加固方法,在設計、施工過程中應根據具體工程條件選用適宜的加固方法。

 噴射混凝土補強加固

        噴射混凝土補強加固是一種從巷道支護技術中演變到地上建筑物加固的一種快捷有效的加固手段,具有自己的獨特優勢:噴射混凝土是借助噴射機械,利用壓縮空氣做動力,將一定比例的拌合料,通過高壓管道輸送并以高速噴射到受噴面上凝結硬化而成。混凝土從噴嘴噴出速度達到60m80m/s,依靠高速噴射時水泥與集料的反復連續撞擊壓密混凝土,由于采用較小的水灰比(0.4-0.5),與混凝土、磚石、鋼材有很高的粘結強度,與鋼筋網聯合使用可很好的在結合面上傳遞拉應力和剪應力,具有較高的力學性能和良好的耐久性,能大幅度地提高砌體承載力,加強整體性。同時,在混凝土高速噴射狀態下能使砂漿進入帶加固的孔隙和裂縫中,使原結構得到一定恢復。

        適用于砌體墻體開裂加固、磚混結構加層墻體加固、抗震加固,事故處理等工程中。 

加大截面加固法

        加大截面加固法即采取增大混凝土結構或構筑物的截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用的一種方法。鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層,可增加截面有效高度, 擴大截面面積, 從而提高構件正截面抗彎、斜截面抗剪能力和截面剛度, 起到加固補強的作用。采用受壓區加固的受彎構件, 其承載力、裂縫寬度及變形計算可按現行混凝土結構設計規范中有關疊合構件的規定進行。

        在適筋范圍內, 混凝土受彎構件正截面承載力隨鋼筋面積和強度的增大而提高。在原構件正截面配筋率不太高的情況下, 增大主筋面積可有效地提高原構件正截面抗彎承載力。在截面的受拉區加現澆混凝土圍套增加構件截面, 通過新加部分和原構件共同工作, 可有效地提高構件承載力。

        加固時可根據構件的工作條件、受力性質和構造特點,采用單面或多面加固。加大截面法作為一種傳統的加固方法,具有施工工藝簡單、適應性強等特點,廣泛適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的加固,但采用該法時,現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空也有一定的減小。

 外包鋼加固法

        外包鋼加固法是一種以角鋼外包于構件四角,角鋼之間用綴板連接的加同方法。外包鋼加固法分干式和濕式兩種情況。濕式外包鋼法是在型鋼與原構件之間用乳膠水泥或環氧樹脂等粘結,使新舊材料之間有較好的協同工作能力,其整體性好,但濕作業工作量大;干式外包鋼法是型鋼與原構件之問無任何粘結,有時雖填以水泥砂漿,但并不能確保結合面剪力和拉力的有效傳遞,型鋼與原構件不能整體工作,彼此只能單獨受力。與濕式外包鋼相比,干式外包鋼施工更為簡便,但承載力提高不如濕式外包鋼有效。該法能在基本上不改變原結構構件截面尺寸的情況下,大幅度提高構件承載力,增大延性和剛度,適用于混凝土柱、梁、屋架和磚窗間墻以及煙囪等結構構件和構筑物的加固。外包鋼加固法特別適用于使用上不允許增大截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的軸心和偏心受壓構件的加固。

 外粘鋼板加固法

     特點及適用范圍

        以薄鋼板用結構膠粘貼于構件主要受力面,以提高截面受彎及受拉承載力的加固方法稱為外粘鋼板法。優點是施工期短,不改變構件外形和使用空間。缺點是有機膠的長期持荷強度較低及耐老化性能較差,不耐火;環境溫度濕度要求較嚴。適用于因配筋量不足的簡支梁板及無障礙的連續梁板加固。若無附加錨固及可靠防腐措施,不適宜于承受動力疲勞荷載及設計使用年限較長(≥50年)的新建工程加固;因節點處理困難,不宜用于框架結構加固。一般情況下,外粘鋼板法限定的環境溫度應≤60℃,相對濕度應≤70%;對于高溫、高濕及存在有害介質環境,以及直接暴露于陽光下的室外條件,應采用特種膠,或有專門的防護措施。

  方法要點

  受彎構件因配筋偏低引起的正截面受彎承載力不足時,應于受拉面粘貼鋼板補強。對于簡支梁和板,鋼板粘貼于底面;對于連續梁和板,鋼板應雙面粘貼。支座部位梁頂鋼板,當有障礙(如柱時),可齊柱邊將鋼板布置在梁的有效翼緣范圍內。對于桁架下弦拉桿,鋼板一般粘貼在比較平順的底面或側面。對于配筋不足的大偏心受壓柱,鋼板應粘貼在欠筋的受拉面。

  構件因箍筋偏小或漏配引起的斜截面受剪承載力不足時,一般是垂直于構件軸線方向粘貼U型箍板。對于重要構件,U型箍板應用“扁鋼+螺栓”封閉;一般構件可不封閉。

  構造措施

  粘鋼加固基材混凝土強度等級應≥C15,其專用改性環氧膠粘劑基本性能指標應符合相關標準規定。

  鋼板的布置與構造,應避免膠層的剝離破壞,結合面不應出現法向拉應力,膠層只傳遞剪力,鋼板只承受軸向拉力。對于有抗震設防要求或存在動力作用或經受疲勞荷載的構件,應沿鋼板軸向方向設置一定的錨栓,端部適當加密,以使結合面膠層始終處在微壓應力狀態。

  對于框架梁梁底部粘貼的鋼板,鋼板端部應采用植筋方法錨固于柱,植筋的總錨固力應大于等于鋼板受拉承載力。植筋與鋼板采用焊接連接;為便于焊接,鋼板端局部不刮膠,焊接后再灌膠粘結。

        對于邊框架梁梁頂鋼板邊端,其外延部分可向下彎折粘結于垂直邊梁側面,并用錨栓收頭錨固。

 預應力加固法

特點及適用范圍

  預應力加固法又稱體外預應力法,是采用預應力鋼拉桿或預應力型鋼撐桿對結構構件或總體進行加固的方法。優點是后加部分拉桿或撐桿與原結構的應力應變滯后現象得以完全消除,原結構桿件內力可相應降低,原結構變形有一定減小,原結構裂縫有一定程度閉合。缺點是裸露預應力鋼件需要有效防腐防火措施。

  預應力拉桿加固主要用于大跨度梁、長板、框架、桁架、鋼架、網架及大偏心受壓構件。預應力撐桿加固主要用于軸心受壓柱、小偏心受壓柱,以及混凝土強度偏低或受壓鋼筋配筋量不足的彎矩不變號的大偏心受壓柱受壓側加固。

  方法要求

  預應力拉桿的布置應與結構的受力相應,即預應力所產生的結構內力與外荷載產生的內力應相反、相互抵消。對于簡支梁、板正截面受彎承載力不足時,應采用水平拉桿,布置于梁板底面;若斜截面受剪承載力也不足時,應采用下撐式(又稱折線式)拉桿。對于連續梁(板)、框架梁、框架柱、門式框架、三鉸拱鋼架等,拉桿的布置一般是與外荷載彎矩圖相應,構件正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力均可得到提高。對于桁架、網架等空間桿件結構,拉桿一般是順拉力最大的桿件或承載力嚴重不足的受拉桿件方向布置。

  預應力撐桿的布置,對于軸心受壓柱、小偏心受壓柱,以及軸壓比超標的框架柱,應雙面雙向布置;對于彎矩不變號的大偏心受壓柱受壓側加固,則可以單面布置于受壓一側。

  拉桿預應力的建立,當拉桿為普通熱軋鋼筋,規格為2C12~2C25時,可采用橫向張拉及豎向張拉等方法,拉桿與錨板可焊接連接;當構件跨度較大,鋼筋大于2C25時,為便于拉桿的繃直和就位,拉桿與錨板不宜直接焊接,應采用螺栓連接;張拉工藝可為橫向張拉、豎向張拉、電熱張拉及機械張拉。熱軋鋼筋用作預應力拉桿時,應先經張拉,冷拉應力為0.85~0.9fstk。對于大跨結構,當采用鋼絞線、高強鋼筋或高強鋼絲時,應采用千斤頂機械張拉,并用錨夾具對拉桿進行錨固。撐桿預應力的建立有兩種方法,一是鍥頂法,二是橫向張拉法。預應力拉桿、預應力撐桿的張拉控制應力應滿足相關標準規定。

 外貼碳纖維復合材料加固法

        特點及適用范圍

  以碳纖維、玻璃纖維等復合材料,用結構膠粘貼于構件主要受拉部位,以提高截面受彎、受剪及混凝土抗壓強度的加固方法稱為外貼纖維復合材料法。優點是輕質高強、施工簡便、可曲面或轉折粘貼;缺點是有機膠的長期持荷強度較低及耐老化性能較差、不耐火、不能焊接、環境溫度濕度控制較嚴。適用于因配筋不足的受彎、受拉構件加固,特別是簡支梁板及無障礙的連續梁板加固。對于設計使用年限較長(≥50年)的新建工程外貼纖維復合材料法加固,應有可靠的防腐和附加錨固措施;對于框架結構加固,應有可靠的錨固和節點構造措施。外貼纖維復合材料法加固限定的環境溫度應≤60℃,相對濕度應≤70%;對于高溫、高濕及存在有害介質環境,以及直接暴露于陽光下的室外條件,應采用特種膠,或有專門的防護措施。

  方法要點

  1)外貼纖維復合材料加固梁板,受彎承載力提高幅度不宜過大,一般以不超過30%為宜,且應避免出現強彎弱剪現象。對于簡支梁板及連續梁板正彎矩區受彎加固,纖維片材應沿底面齊支座邊沿通長粘貼。對于連續梁板負彎矩區受彎加固,纖維片材應根據彎矩包絡圖布置,其延伸長度的截斷點應位于正彎矩區,且距正負彎矩轉換點距離不小于1m;邊端可彎折向下粘貼于垂直方向的邊梁側面。對于現澆樓蓋框架梁負彎矩受彎加固,纖維片材可齊柱邊布置在梁有效翼緣內。

  2)梁柱斜截面受剪加固,重要結構應采用環形箍,一般結構可采用加錨U型箍。箍的凈距應不大于GB50010規定的最大箍筋間距的0.7倍,且不大于梁高的0.25倍。T型梁環形箍是由“U型纖維箍+薄壁短角鋼壓結條+穿板螺栓+扁鋼”組合而成;加錨U型箍是于U型纖維箍端部加錨,錨是用薄壁短角鋼壓結條,以射釘錨固于梁板交接角部。

  3)軸心受壓柱當采用沿其全長無間隔地環向連續纏繞粘貼纖維織物方法提高混凝土抗壓強度時,或間隔纏繞作為附加箍筋提高構件延性時,纖維層數,對于圓形柱截面應不少于2層,對于方形和矩形截面柱應不少于3層,數層宜一次連續繞粘貼結而成,中間不宜斷開,最后環向收頭搭接長度應不小于200mm

 改變結構傳力途徑加固法

        是在梁的中間部位增設支點、托梁()或將多跨筒支梁變為連續梁等方法。改變結構的傳力途徑。能大幅度地降低計算彎矩,提高結構構件的承載力,達到加強原結構的目的。按增設支點的連接方式不同,可分為濕式連接和套箍干式連接。 

  增設支點若采用濕式連接,在支點處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面。應進行鑿毛,清除浮渣,灑水濕潤,一般采用微膨脹混凝土澆筑。若采用型鋼套箍干式連接,型鋼套箍與梁接觸面間應用水泥砂漿座漿,待型鋼套箍與支柱焊牢后,再用干硬性砂漿將全部接觸縫隙塞緊填實。

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