【摘要】隨著我國城市化的不斷深入，城市商品房建設(shè)和住房改造進(jìn)入到一個新的階段。建筑業(yè)的發(fā)展帶動了房屋設(shè)計的轉(zhuǎn)變，也對建筑質(zhì)量提出了更高的要求。許多建筑物需要按照新的建筑標(biāo)準(zhǔn)對原有的房屋受彎結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計和補(bǔ)強(qiáng)，以保證房屋的繼續(xù)使用和安全。本文作者結(jié)合當(dāng)前房屋結(jié)構(gòu)受彎結(jié)構(gòu)的設(shè)計現(xiàn)狀，對如何加固房屋結(jié)構(gòu)中受彎構(gòu)件表達(dá)了自己的看法。
【關(guān)鍵詞】受彎構(gòu)件；房屋結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力；碳纖維布
一、房屋受彎構(gòu)件概述
房屋結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件是房屋設(shè)計中的重要組成部分。所以必須要了解其基本概念。
1.1受彎構(gòu)件定義
在房屋結(jié)構(gòu)中，只受彎矩作用或彎矩與剪力共同作用的構(gòu)件，或以受彎受剪為主但作用很小軸力的構(gòu)件，均稱為受彎構(gòu)件。其受力特點為上部受壓，下部受拉，一般為梁、板等構(gòu)件。
1.2受彎構(gòu)件的破壞形式
學(xué)術(shù)界對房屋受彎結(jié)構(gòu)的破壞形式分類有很多種，作者認(rèn)為，當(dāng)前房屋建筑的受彎結(jié)構(gòu)破壞可以按照兩種方式進(jìn)行分類：截面破壞和穩(wěn)定性破壞。1.2.1截面破壞受彎構(gòu)件在荷載等因素的作用下，可能發(fā)生兩種主要的截面破壞：一種是沿彎矩最大的截面破壞，另一種是沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞。當(dāng)受彎構(gòu)件沿彎矩最大的截面破壞時，破壞截面與構(gòu)件的軸線垂直，稱為沿正截面破壞；當(dāng)受彎構(gòu)件沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面破壞時，破壞截面與構(gòu)件的軸線斜交，稱為沿斜截面破壞。進(jìn)行受彎構(gòu)件加固設(shè)計時，既要保證構(gòu)件加固沿正截面發(fā)生的破壞，又要加固構(gòu)件沿斜截面發(fā)生破壞，因此要進(jìn)行正截面承載能力和斜截面承載能力計算。1.2.2穩(wěn)定性破壞1）整體失穩(wěn)對于存在單向受彎構(gòu)件的房屋，其受彎構(gòu)件在荷載不大時僅在最大剛度平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變位，當(dāng)荷載達(dá)到某一數(shù)值時，構(gòu)件有可能突然產(chǎn)生在最大剛度平面外的彎曲變位（也稱側(cè)向變位和扭轉(zhuǎn)變形）；若荷載繼續(xù)增大，構(gòu)件側(cè)向變位和扭轉(zhuǎn)將急劇增加，從而導(dǎo)致喪失承載能力，構(gòu)件從平面彎曲狀態(tài)變?yōu)閺澟顟B(tài)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)，也稱為彎扭失穩(wěn)。這代表受彎構(gòu)件整體行已經(jīng)受到傷害，需要進(jìn)行加固處理。2）局部失穩(wěn)鋼筋房梁等受彎構(gòu)件在受荷情況下，如果板件出現(xiàn)波浪形鼓曲，稱為局部失穩(wěn)。對于型鋼房梁構(gòu)件，由于壁較厚，制作時已滿足局部穩(wěn)定要求，故不發(fā)生局部失穩(wěn)；而對于鋼結(jié)構(gòu)組合構(gòu)件，截面離型心較勁的話，即翼緣寬而薄，腹板高而薄，這樣使板件寬厚比或高厚比例失調(diào)，容易導(dǎo)致局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)不一定表示受彎使構(gòu)件已經(jīng)被破壞，但會降低構(gòu)件受力性能，提高了構(gòu)件的整體失穩(wěn)幾率，所以對局部失穩(wěn)也要進(jìn)行加固設(shè)計。
二、對房屋結(jié)構(gòu)中受彎構(gòu)件加固的設(shè)計
對于房屋結(jié)構(gòu)中受彎構(gòu)件的加固設(shè)計，可以使用以下幾種加固方式進(jìn)行加固：
2.1直接加固
1）外包鋼加固法外包鋼法指的是對于房屋的受彎結(jié)構(gòu)周圍使用敷蓋型鋼的方式進(jìn)行加固的方法。對于具體的加固流程，可以采用干式和濕式兩種方式。對于一般的受彎構(gòu)件或者受破壞程度較低的構(gòu)件，可以直接用干式外包鋼進(jìn)行加固，就是將角鋼直接覆蓋在受彎構(gòu)建的周圍；當(dāng)以乳膠水泥粘貼或以環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方法粘貼時，稱之為濕式包鋼加固。外包鋼法具有受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小，不影響結(jié)構(gòu)外形等優(yōu)點。但缺點是用鋼量較大，且不宜在無防護(hù)的情況下用于600℃以上高溫場所；此法適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
2.2碳纖維加固
2.2.1碳纖維加固技術(shù)概論碳纖維布加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種新型的受彎結(jié)構(gòu)加固設(shè)計技術(shù)，它是利用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于受彎結(jié)構(gòu)的表面，增強(qiáng)受彎結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性（圖三）。碳纖維材料用于受彎結(jié)構(gòu)加固設(shè)計始于上世紀(jì)80年代，21世紀(jì)頭十年逐漸從美、日等發(fā)達(dá)國家流入我國。隨著碳纖維合成技術(shù)的逐漸成熟，我國建筑業(yè)也開始大量于建筑物加固上使用該材料技術(shù)。碳纖維加固在受彎結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)中，有以下優(yōu)點：1）抗拉強(qiáng)度高，是普通鋼材的10倍；2）加固后能大大提高房屋受彎結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及使用時間；3）自重輕（約200g/m2），密度只有普通鋼材的1/4；基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，適用范圍廣，適合任何形狀；4）施工簡便（不需大型施工機(jī)構(gòu)及周轉(zhuǎn)材料），沒有濕作業(yè)，易于操作，經(jīng)濟(jì)性好；5）適用范圍廣，施工工期短。2.2.2碳纖維加固具體施工設(shè)計方法首先，混凝土表面處理應(yīng)清除被加固受彎構(gòu)件表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕的劣化混凝土，清理出構(gòu)件的結(jié)構(gòu)層。將被加固構(gòu)件表面打磨平整，將直轉(zhuǎn)角粘貼處打磨成圓弧狀，并進(jìn)行導(dǎo)角處理，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm，去除表層浮漿、油污等污染物，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整，完成后續(xù)干燥處理，對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉。第二、配制并涂刷底層樹脂按照特定的技術(shù)工藝配置或者購買底層樹脂，用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于受彎構(gòu)件表面，迅速找平，完成干燥后進(jìn)入下一道工序。第三、粘貼碳纖維板按施工現(xiàn)場測量的尺寸裁剪碳纖維板，并按產(chǎn)品生產(chǎn)廠提供的工藝規(guī)定配制粘結(jié)樹脂。擦拭碳纖維板表面，粘貼幾層擦拭幾層。擦拭干凈的碳纖維板應(yīng)立即涂刷粘結(jié)樹脂，樹脂層應(yīng)呈突起狀，平均厚度不應(yīng)小于2mm。輕壓貼于需粘貼的位置，用橡皮滾筒順纖維方向均勻平穩(wěn)壓實，使樹脂從兩邊擠出，保證密實無空洞。當(dāng)平行粘貼多條碳纖維板時，兩條板帶之間的空隙不應(yīng)小于5mm。結(jié)構(gòu)表面防護(hù)當(dāng)需要做表面防護(hù)時，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定處理，以保證防護(hù)材料與碳纖維之間粘結(jié)可靠。
2.3植筋加固
植筋加固技術(shù)是一項針對房屋結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù)。對于需要擴(kuò)大面積或則增加樓層的建筑物，必須增加受彎結(jié)構(gòu)的承重力度，但是原有的建筑物在鋼筋的設(shè)計上與擴(kuò)建后的建筑物存在出入，這時候可以使用植筋加固。一般來講，植筋加固可以使用普通鋼筋，也可植入螺栓式錨筋。當(dāng)前市場上植筋加固的使用程度較為廣泛，比如，房屋擴(kuò)建、漏埋鋼筋、加大承重力度、上部結(jié)構(gòu)擴(kuò)跨、頂升對梁、柱的接長等。所以，鋼筋植入是一種有效的加固建筑物的加固方式。植筋標(biāo)準(zhǔn)施工程序是：劃線定位—鉆孔－清除孔塵－灌注結(jié)構(gòu)膠－鋼筋處理－植入鋼筋－養(yǎng)護(hù)固化－質(zhì)量檢驗。此外，對于房屋結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計，還有很多種方式，比如：粘鋼加固，預(yù)應(yīng)力加固、加大截面加固技術(shù)、置換混凝土加固技術(shù)、裂縫修補(bǔ)技術(shù)等，都可以作為房屋結(jié)構(gòu)中受彎結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固和補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。使用哪種設(shè)計方式，需要根據(jù)建筑物的狀態(tài)、使用方向以及使用年限等具體信息進(jìn)行確定。
三、總結(jié)
綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，房屋結(jié)構(gòu)的受彎結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固已經(jīng)成為建筑業(yè)市場上一個新的經(jīng)濟(jì)增長點，需要加固的建筑在未來會不斷增加，面臨的情況也會更加復(fù)雜。所以，我們要不斷學(xué)習(xí)和實踐各種新型加固技術(shù)，結(jié)合實際情況設(shè)計不同的加固方案，提高加固施工的效率和質(zhì)量，推動我國建筑業(yè)的不斷前進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
[1]陳玉如.淺談已有住宅建筑結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2011（11）
