談建筑改造工程混凝土結構加固技術應用
【摘要】由于使用功能的改變需要進行結構改造的工程實例越來越多。當改造后的結構構件承載力不足時,要根據(jù)實際情況采取不同的加固方法，結合工程實例論述了增大截面加固梁柱，同時闡述了露面、墻體和基礎加工的技術應用。
關鍵詞：混凝土結構;加固技術;增大截面法
1引言
當工程結構遭受地震破壞,或由于結構設計與施工失誤、建筑物使用功能變更與增層、設計規(guī)范條款變動等因素,并未完全失效或倒塌，經(jīng)過一定處理后仍能繼續(xù)使用。但是，對損傷結構進行評估、是否要加固、如何加固以及采用什么方法加固都是急待解決的實際問題。已有建筑物的鑒定、改造加固已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)達國家的建設重點之一,由此也產(chǎn)生并推動了加固技術的不斷發(fā)展。我國在經(jīng)過幾十年大規(guī)模的基本建設后,已有建筑物的維修、改造和加固必將占據(jù)其應有的重要地位。按照混凝土結構老化的規(guī)律,我國需要加固的結構逐年增多,在今后的若干年,國家用于舊建筑物維修、改造和加固的費用將逐步增加。特別是地震后,數(shù)百萬間遭受地震損害的房屋亟待加固,建筑結構的維修加固日益受到廣泛關注。
2建筑改造工程加固的原則
結構加固是通過一些有效的措施,使受損結構構件恢復原有的結構功能,或者在原有結構的基礎上,提高其結構功能,以滿足新的使用條件下結構功能的要求。建筑物維修加固的主要目的是:提高結構、構件的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性,恢復結構的使用功能和安全性,減少事故隱患,延長結構使用壽命。
建筑結構的加固與改造應遵循先鑒定后加固的原則,加固方案應合理可靠、經(jīng)濟適用、方便施工,盡量減少對原有建筑的損壞。
3鋼筋混凝土結構加固修復方法
3-1加固修復總體設計
考慮到拆除托換技術難度相對較大，特別是框架梁柱，在拆除的過程中結構局部變形呈增大趨勢，使內(nèi)力重分布更加復雜；而增設支點法不利于保證結構傳力路線明確與合理，且不符合商場大空間的使用要求。因此，除預應力空心板外，其他結構構件加固修復只考慮對原構件直接加固。加固設計時應本著經(jīng)濟適用原則，同時考慮到施工可行性，采用成熟、可靠的加固方案，加固后的結構應能滿足相關設計規(guī)范要求。
3-2梁柱加固方案
主要考慮采用以下方案：（1）梁加固采用粘鋼法，柱加固采用外包鋼法；（2）粘碳纖維法；（3）增大截面法。前兩種方法特點是施工快速便捷，現(xiàn)場作業(yè)量小，占用使用空間小，但加固費用較高，施工工藝要求也較高，對節(jié)點處理困難。粘結劑對前兩種方案的加固效果起著關鍵性作用，而粘結劑目前存在長期持荷強度較低、耐老化性能差、彈性模量低（與混凝土相比）及不耐火等缺點。此外，加固后均還需額外增加防火和耐久性能措施，后期維護費用也相對較大。
方案3有下述優(yōu)點：技術成熟，加固效果明顯，造價較低，無需再做耐火和耐久措施，缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)量大，減小建筑物使用空間，增加結構自重�？紤]到該房屋受火面積大，受損程度深，需全面加固的梁柱構件多，其加固規(guī)模使以上方案的可比性更為突出，同時由結構跨度和層高可知加固截面基本不影響空間使用要求，經(jīng)比選決定采用增大截面法加固受損框架梁柱構件。
由于加固鋼筋較密，增大截面法施工振搗密實成為難題，根據(jù)以往經(jīng)驗采用普通混凝土澆灌振搗效果不好，結合構件損傷的程度，對于Ⅲ、Ⅳ級損傷梁柱構件采用摻自流密實微膨脹外加劑的改性混凝土加大截面法；而Ⅱ級損傷梁柱構件則采用湖南大學土木工程學院主持研究的鋼筋網(wǎng)復合砂漿加固法進行加固修復，加固過程無需支模和澆筑混凝土，施工便捷縮短了工期。加固詳圖見圖1所示。
加固時柱從底層開始從下至上全高加固，主筋下部植入基礎承臺內(nèi)，保證新增豎向結構承受的豎向荷載能夠順利傳給基礎，并保證剛度的連續(xù)性，柱子縱筋采用焊接。梁柱節(jié)點處，柱加固縱向鋼筋應貫穿樓板不截斷，如有梁阻隔時可從框架梁兩側繞過，然后采用一定的坡度收至設計位置，在框架梁上下各增加附加鋼筋滿足豎向鋼筋間距要求；不被原柱阻礙的梁加固縱筋采用通長筋，有柱阻礙則采用植筋技術植入到原柱混凝土中。
增大截面法加固后結構新、舊兩部分整體工作的關鍵，主要在于界面能否有效的傳遞和承擔界面的應力（主要是剪力和拉力）。而界面粘結強度低、離散性大，界面所具有的粘結抗剪和抗拉力有時遠不能滿足受剪和受拉承載力的要求，因此需在梁柱表面設置一定數(shù)量的銷釘，保證界面粘結效果。
3-3樓面板加固設計
通常需要改造加固的工程，預應力空心板的混凝土強度降低，預應力筋松弛，撓度變形較大。對于Ⅲ、Ⅳ級損傷的預應力空心板，不宜作加固后繼續(xù)承載，故采用自密實混凝土樓板置換處理；對于Ⅱ級損傷空心板，主要考慮底部做疊合板處理和置換兩種方案，由于底部疊合板的扎筋支模難度大，且澆注的時候需在空心板上鉆澆筑孔，對原板造成二次損傷，加固質(zhì)量也較難保證，因此決定也采用置換處理。采用軟件進行計算分析和設計，加固詳圖見圖2。
樓面板處理時新增鋼筋不能與相鄰樓板鋼筋形成通長筋的，其端部必須按規(guī)范要求植入四周原梁混凝土中，負彎筋端部也需植入原梁中。在以上加固中，Ⅰ級損傷的梁、板、柱構件均不做結構處理。
3-4墻體加固設計
在加固砌體結構中，鋼筋網(wǎng)水泥砂漿法具有較突出的優(yōu)勢，同時結合鋼筋網(wǎng)復合砂漿課題研究成果，用抗裂復合砂漿替代水泥砂漿。由于復合砂漿擁有較高的拉強重量比和較高的韌性、延展性及耐久性，比普通水泥砂漿有較大的抗裂能力，因此可以減小涂抹厚度和對加固鋼筋的更好保護。在本工程中，對內(nèi)墻和外墻內(nèi)側分別采用雙面和單面鋼筋網(wǎng)抗裂復合砂漿加固，加固詳圖見圖3。
3-5基礎加固的考慮
由于對上部結構采用增大截面法等加固，結構自重比原來有所增加，因而需考慮是否加固基礎。加固基礎不僅增加造價，也增加設計和施工的工作量，為此，考慮到該結構使用達年，原基礎底部土層在長期荷載作用下，經(jīng)壓實后承載力有所提高，再考慮到該結構受損前受力性能良好，且經(jīng)長期使用后地基基礎無明顯不均勻沉降，確定對地基和原有基礎不進行加固，但為保證安全，施工過程中應設置沉降觀測，以便出現(xiàn)問題及時采取補救措施。
4結論
建筑改造工程加固設計時應對具體工程情況進行分析比較,選擇合適的加固方法,同時還應考慮其是否具有良好的施工性、是否經(jīng)濟等方面。隨著現(xiàn)代建筑科學技術的不斷進步,新型建筑材料不斷出現(xiàn),混凝土結構加固技術會有更大發(fā)展,加固方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
參考文獻
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