摘 要:既有建筑物的維修、改造和加固技術(shù)已成為工程建設(shè)領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)重要課題。文章介紹了混凝土結(jié)構(gòu)加固的基本概念和原則要求,對(duì)目前常用的混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法進(jìn)行了介紹和分析,強(qiáng)調(diào)在具體應(yīng)用時(shí),應(yīng)結(jié)合建筑物的不同情況和條件,綜合分析確定。隨著建筑業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)將會(huì)得到更好更快發(fā)展。
關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu);加固改造技術(shù);研究
1 引言
作為現(xiàn)代建筑技術(shù)的重要組成部分,既有建筑物的鑒定、維修和加固改造技術(shù)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)基本上都經(jīng)歷了從大規(guī)模新建,到新建與維修改造并舉,再到重點(diǎn)轉(zhuǎn)向已有建筑的維修加固改造等三個(gè)發(fā)展階段。在我國(guó),在經(jīng)過幾十年大規(guī)模的基本建設(shè)后,既有建筑物的維修、改造和加固技術(shù)也已成為工程建設(shè)領(lǐng)域特別關(guān)注的一個(gè)重要課題,需要將其視為一個(gè)體系加以研究和探討。
2 混凝土結(jié)構(gòu)加固概述
2.1 混凝土結(jié)構(gòu)加固的基本概念
混凝土結(jié)構(gòu)通常在使用30~50年以后會(huì)產(chǎn)生明顯的劣化與損傷,為確保建筑物的安全性能和使用壽命,就必須加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)和加固工作。又因?yàn)樵诮ㄖ锸褂脮r(shí),難免會(huì)因?yàn)槎喾N因素影響建筑結(jié)構(gòu)的承載力,為提升和恢復(fù)結(jié)構(gòu)的承載力,同樣需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。而在所有的結(jié)構(gòu)加固當(dāng)中,尤以混凝土結(jié)構(gòu)加固最為常見。
2.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固的背景意義
我國(guó)自改革開放以來(lái),特別是受新型城鎮(zhèn)化政策的全面推動(dòng),建筑業(yè)快速發(fā)展,進(jìn)入了大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)期。同時(shí),也由于以下幾個(gè)方面的原因,對(duì)已有建筑物的鑒定、維修和加固改造,變得日益突出和重要。
(1)由于設(shè)計(jì)不合理或錯(cuò)誤,施工質(zhì)量低劣達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,需對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和加固。這種情況在新建建筑和已投入使用的建筑中都可能遇到。(2)由于地震、火災(zāi)、爆炸等自然災(zāi)害或偶然事件的影響,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開裂和破壞,需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定或加固。(3)既有建筑物的耐久性不良,或因管理和使用不當(dāng)、缺乏維護(hù)、結(jié)構(gòu)有破壞及損傷,安全度不足或達(dá)不到目前使用要求時(shí),需要進(jìn)行鑒定和加固。(4)當(dāng)對(duì)建筑物實(shí)施改擴(kuò)建或增層改造,或內(nèi)外裝修過程中原結(jié)構(gòu)的受力體系受到影響和改變時(shí),需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和加固。(5)其他原因,如為變更建筑物局部設(shè)計(jì)、完善使用功能,消除開挖深大基坑對(duì)周圍既有建筑物的不利影響,保護(hù)重要的歷史性或有紀(jì)念意義建筑等,都需對(duì)既有建筑物進(jìn)行鑒定和加固。
3 混凝土結(jié)構(gòu)加固的原則和要求
3.1 混凝土加固結(jié)構(gòu)的受力性能
(1)加固前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)載荷受力,但新加部分在加固后無(wú)法立即承擔(dān)荷載,而是在新增荷載作用下才開始受力。因此在其后的第二次載荷受力過程中,后加部分的應(yīng)力、應(yīng)變較于原結(jié)構(gòu)始終滯后,承載潛力得不到充分發(fā)揮。(2)加固結(jié)構(gòu)新舊兩部分結(jié)合面的構(gòu)造處理及施工做法是其能否實(shí)現(xiàn)整體工作、共同受力的關(guān)鍵。由于結(jié)合面上混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度一般總是遠(yuǎn)低于混凝土自身強(qiáng)度,因此,加固結(jié)構(gòu)的總體承載能力一般略低于一次整澆結(jié)構(gòu)。
3.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固的原則和要求
(1)加固的內(nèi)容及范圍應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)論和委托方提出的要求確定。(2)加固結(jié)構(gòu)方案應(yīng)嚴(yán)格遵照有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求,注重設(shè)計(jì)與施工方法緊密結(jié)合,并采取有效措施,保證新澆混凝土與原結(jié)構(gòu)連接可靠、協(xié)同工作。(3)加固應(yīng)考慮其綜合經(jīng)濟(jì)效果,盡量防止和減小對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷,保留具有利用價(jià)值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,避免不必要的拆除或更換。(4)加固結(jié)構(gòu)一般選用比例極限低、變形小的低強(qiáng)鋼材;如采用預(yù)應(yīng)力法加固,可采用高強(qiáng)鋼材。加固用水泥和混凝土,要求收縮小、早強(qiáng)、粘結(jié)性好,并有微膨脹。加固用化學(xué)灌漿材料及粘結(jié)劑,要求粘結(jié)強(qiáng)度高、可灌性好、收縮小、耐老化、無(wú)毒無(wú)污染。
4 混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法及其選擇
4.1 混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法
4.1.1 增大截面加固法。增大截面加固法在混凝土結(jié)構(gòu)加固中最為常用,具體做法為:在建筑物構(gòu)件外部外包混凝土結(jié)構(gòu),增大構(gòu)件截面面積與配筋量,從而達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。該方法具有施工工藝簡(jiǎn)單和適用范圍廣的特點(diǎn),被廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱、墻等的加固。其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量大,養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng);此外,對(duì)結(jié)構(gòu)外觀和房屋凈空也有一定的影響。
4.1.2 外包鋼加固法。外包鋼加固法是在原有混凝土構(gòu)件的四周包裹型鋼(一般為角鋼),并通過粘結(jié)和鍵合作用,讓后加型鋼同原有構(gòu)件一起工作的結(jié)構(gòu)加固方法,分為干式和濕式兩種方式。該方法具有受力可靠、作業(yè)量小、施工方便等特點(diǎn),適用于截面尺寸不允許加大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,或需要較大幅度提高承載力的結(jié)構(gòu)。
4.1.3 增加支點(diǎn)加固法。增加支點(diǎn)加固法是通過增設(shè)支撐點(diǎn)來(lái)減小構(gòu)件計(jì)算跨度,達(dá)到改善內(nèi)力分布,從而提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力,減小和限制梁、板撓曲變形的加固方法。該方法具有簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)使用空間有一定影響,多用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固。
4.1.4 預(yù)應(yīng)力加固法。預(yù)應(yīng)力加固法是通過外加預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,影響和改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布,降低其應(yīng)力水平,最終達(dá)到提升承載力的目的。該方法適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固,以及采用一般方法加固效果不理想的較高應(yīng)力狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固;對(duì)于混凝土收縮徐變大或者高溫環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)加固應(yīng)當(dāng)慎用。
4.1.5 粘鋼加固法。粘鋼加固法是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)承載性能的加固方法。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單快速,不影響結(jié)構(gòu)外形,施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小。適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件加固,且處于正常的溫度和濕度環(huán)境,以及無(wú)化學(xué)腐蝕的使用條件;否則應(yīng)采取可靠防護(hù)措施。
4.1.6 化學(xué)植筋技術(shù)。植筋技術(shù)是指按設(shè)計(jì)要求和特定工序?qū)υ薪Y(jié)構(gòu)實(shí)施改造,使結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求的一種加固技術(shù)。植筋技術(shù)既適用于既有建筑的改造加固,又可有效解決新建混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋漏置或位移等問題。具有施工簡(jiǎn)便、迅速、安全,并符合環(huán)保要求的特點(diǎn)。
4.1.7 裂縫修補(bǔ)。裂縫修補(bǔ)的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)因開裂而降低的功能和耐久性。但對(duì)于因承載力不足所引起的裂縫,單純修補(bǔ)是不夠的,尚需進(jìn)行結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固。裂縫修補(bǔ)材料主要為樹脂材料和水泥;修補(bǔ)方法主要有表面處理法,灌漿法及填充法等。
4.2 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的選擇
實(shí)踐中混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法很多,特點(diǎn)和適用范圍各異,對(duì)于不同建筑物的維修和加固改造,會(huì)有不同的改造思路和實(shí)施方案。針對(duì)具體的加固改造項(xiàng)目,應(yīng)按照效果可靠、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理的原則,根據(jù)加固的類型,結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、當(dāng)?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等因素,綜合分析比較,選擇最佳方案。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著建筑業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)已成為現(xiàn)代建筑技術(shù)中最具前景、最具活力的新興技術(shù)分支之一。今后一定時(shí)期內(nèi),通過加強(qiáng)對(duì)建筑物鑒定、維修及改造加固領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和實(shí)用新技術(shù)的研究,推動(dòng)該領(lǐng)域?qū)W術(shù)水平和應(yīng)用水平不斷提升,混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)將得到更好更快發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]孫憲波,藍(lán)巍.混凝土結(jié)構(gòu)工程加固施工技術(shù)[J].建設(shè)科技,2009.
[2]林文修,陳昌松.混凝土加固方法與技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
[3]秦曉芳,趙艷敏.建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].山西建筑,2007.
[4]GB50367-2006.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].