世界城市的發(fā)展已有5千多年,在今天的發(fā)達國家中,城市化的程度大多在70%-80%以上。據(jù)聯(lián)合國人居中心預測,到2050年,世界城市化水平將達到61%,21世紀將成為真正的城市化世紀。
我國自建國以來,特別是自上世紀70 年代末實行改革開放以后,各種房屋建筑以及城市設施數(shù)量急劇增加。據(jù)有關部門統(tǒng)計,目前我國現(xiàn)存的各種建(構)筑物的總面積至少在100億m2以上,其中絕大多數(shù)是混凝土及砌體結構。建國初期建造的大量的工業(yè)與民用建筑,服役期大都超過50年,存在各種安全隱患。一些新建成的工程項目中,由于勘察、設計和施工中的技術和管理問題,導致工程在建成初期就出現(xiàn)各種質量安全隱患。對于這些建筑物,如果不及時采取加固措施,就有可能導致重大的安全事故。為此,國家每年要投入大量資金用于建筑的加固修復,促進了建筑加固修復業(yè)的發(fā)展,形成了一個巨大的市場空間。
以下總結了混凝土結構、砌體結構加固修復方法的優(yōu)缺點。
01混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類:
直接加固的一般方法有:
1、加大截面加固法 。該方法施工工藝簡單、適應性強,并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土結構加固;但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、置換混凝土加固法 。該方法的優(yōu)點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點;適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。
3、有粘結外包型鋼加固法 。該方法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于60℃以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。
4、粘貼鋼板加固法 。該方法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構件的加固。
5、粘貼纖維增強塑料加固法 。該方法除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。
6、繞絲法 。該方法的優(yōu)缺點與加大截面法相近;適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構件施加橫向約束力的場合。
7、錨栓錨固法 。該方法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結構的改造、加固;不適用于已嚴重風化的混凝土結構及輕質結構。
間接加固的一般方法有:
1、預應力加固法。該方法能降低被加固構件的應力水平,不僅加固效果好,而且還能較大幅度地提高結構整體承載力,但加固后對原結構外觀有一定影響;適用于大跨度或重型結構的加固以及處于高應力、高應變狀態(tài)下的混凝土構件的加固,但在無防護的情況下,不能用于60℃以上環(huán)境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。
2、增加支承加固法。該方法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結構加固。
02與混凝土結構加固改造配套使用的技術一般有:
1、托換技術。是托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墻,以下同)、托梁接柱和托梁換柱等技術的概稱;屬于一種綜合性技術,由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成;適用于已有建筑物的加固改造;與傳統(tǒng)做法相比,具有施工時間短、費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點,但對技術要求較高,需由熟練工人來完成,才能確保安全。
2、植筋技術 。是一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術;可植入普通鋼筋和螺栓式錨筋;已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設計位置的補救,構件加大截面加固的補筋,上部結構擴跨、頂升對梁、柱的接長,房屋加層接柱和高層建筑增設剪力墻的植筋等。
3、裂縫修補技術。根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術;適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應采用相應的加固措施。
4、碳化混凝土修復技術(還不成熟)。是指通過恢復混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術。
5、混凝土表面處理技術。是指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術。
6、混凝土表層密封技術。是指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、涂膜等方法,對混凝土進行防水、防潮和防裂處理的技術。
7、其它技術。如結構、構件移位技術、調整結構自振頻率技術等。
03砌體結構的加固方法也可分為直接加固與間接加固兩類:
直接加固的一般方法有:
1、鋼筋混凝土外加層加固法。該方法屬于復合截面加固法的一種。其優(yōu)點是施工工藝簡單、適應性強,砌體加固后承載力有較大提高,具有成熟的設計和施工經(jīng)驗;適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點是現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、鋼筋水泥砂漿外加層加固法。該方法也屬于復合截面加固法的一種。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但對承載力提高不如前者;適用于砌體墻的加固,有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側穿墻箍筋的封閉。
3、增設扶壁柱加固法。該方法屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但承載力提高有限,且較難滿足抗震要求,一般僅在非地震區(qū)應用。
間接加固的一般方法有:
1、無粘結外包型鋼加固法。該方法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點是施工簡便、現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少,受力較為可靠;適用于不允許增大原構件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固;其缺點為加固費用較高,并需采用類似鋼結構的防護措施。
2、預應力撐桿加固法。該方法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力,且加固效果可靠;適用于加固處理高應力、高應變狀態(tài)的砌體結構的加固;其缺點是不能用于60℃以上的環(huán)境中。
04砌體結構構造性加固與修補:
1、增設圈梁加固。當圈梁設置不符合現(xiàn)行設計規(guī)范要求,或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺陷,或房屋的整體性較差時,應增設圈梁進行加固。
2、增設梁墊加固。當大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現(xiàn)局部豎直裂縫時,應增設梁墊進行加固。
3、砌體局部拆砌。當房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影響承重及安全時,可將破裂墻體局部拆除,并按提高砂漿強度一級用整磚填砌。
4、砌體裂縫修補。在進行裂縫修補前,應根據(jù)砌體構件的受力狀態(tài)和裂縫的特征等因素,確定造成砌體裂縫的原因,以便有針對性地進行裂縫修補或采用相應的加固措施。
隨著時間推移,混凝土老化,我國許多建筑都需要加固;同時,隨著經(jīng)濟發(fā)展,抗震要求及設防標準提高,導致許多地區(qū)房屋不滿足新的抗震要求,從而需要抗震加固。在未來,大量新材料、新工藝、新技術的研究,加固技術將更加成熟,從而為需要加固的建筑物的安全保駕護航。
文獻參考:
顧瑞南.工程鑒定與加固改造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來[J].江蘇建筑,2018(S1):26-27.
吳煒剛. 建筑結構加固的發(fā)展與前景[J]. 中國水運:理論版, 2006, 4(007):83-84.
靜順心.既有建筑加固技術方法優(yōu)缺點探討[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2018(36):238.
阮金奎.常見建筑結構加固方法選擇與優(yōu)缺點[J].山西建筑,2008(10):73-75.
梁沛林.淺論砌體結構的加固[J].現(xiàn)代物業(yè)(中旬刊),2019(04):90.