建筑結構的檢測與加固研究

 

　　關鍵詞：建筑結構；檢測；加固；研究

 

　　了解火災對建筑結構造成損害的機理和破壞作用。混凝土是以水泥為膠凝材料，加粗骨料（石子）、細骨料（砂）、摻和料、外加劑等用水和，硬化而成的人工石。它在火作用下的機理可歸納為以下三個方面：第一，表面受火處溫度升高比內(nèi)部快，內(nèi)外溫差引起混凝土開裂。火災時，混凝土中各種水分迅速汽化，體積明顯膨脹，沖破障礙迅速逃逸，導致強度下降；第二，水泥石受熱分解，使膠體的粘結力破壞，出現(xiàn)裂縫，表面發(fā)毛、起砂、呈蜂窩狀、出現(xiàn)龜裂、邊角潰散脫落等現(xiàn)象；第三，骨料和水泥石間的熱不相容，水泥石受拉，骨料受壓，導致應力集中和微裂縫的開展。破壞的程度取決于溫度升高的速率、最高溫度和火作用持續(xù)的時間：當溫度低于500℃時，澆水冷卻的混凝土強度低于自然冷卻后的強度，而高于600℃時，澆水冷卻后的強度高于自然冷卻后的強度。火對鋼材的主要影響，表現(xiàn)在原子熱振動加劇并擴散，產(chǎn)生軟化，到一定程度后可抵消硬化的影響。高溫時，原子間的結合力也有所降低，從而增加滑移變形，減少了抗滑能力。在1400℃時，鋼筋進人液態(tài)，失去了抵抗荷載的能力。火災時，鋼筋與混凝土間的粘結強度隨溫度升高呈下降趨勢，且對光圓鋼筋的影響比螺紋鋼筋更為突出�；馂膶ζ鲶w的作用由磚塊材質(zhì)和砂漿性能決定，砂漿的彈性模量比磚的彈性模量小，熱膨脹比磚大，因而在高溫受壓時產(chǎn)生比磚塊更大的橫向變形。

　　建筑結構加固前的檢測十分重要，它可以避免加固中的盲目性。但是，通過檢測所作的鑒定只能大概地確定結構的現(xiàn)狀。為此，鑒定檢測工作必須盡可能多的調(diào)查、實測，以便對結構的現(xiàn)狀作出較客觀的判斷。鑒定工作包括資料收集、現(xiàn)狀的檢測、抗力的驗算和加固的建議。

　　發(fā)生火災后，首先應由業(yè)主會同消防、設計、質(zhì)檢等部門對建筑物受損情況進行調(diào)查及檢測，主要內(nèi)容應包括：火災溫度，結構材料性能，受損結構外觀及變形情況等。

　�。ㄒ唬┗馂膿p害分類

　�、佥p度損害：在局部范圍內(nèi)的表面損害，邊沿剝落和產(chǎn)生裂縫；②中度損害：結構部件沒有塑性變形，但有嚴重的截面損害以及鋼筋強度降低；③在單個建筑部件和結構范圍中的嚴重損害：承重構件部分或完全失去作用，但不致倒塌；④化學損害：目前最重要的情況是聚氯乙烯燃燒氣體對混凝土結構的侵蝕。

　　（二）受損構件的修復加固

　　1.基本原則

　　修復加固設計應簡單易行、安全可靠、經(jīng)濟合理；要注意被加固構件的節(jié)點構造和施工方法，保證加固部分與原結構共同工作，并考慮加固對建筑物總體應力變化的影響。

       2.確保施工質(zhì)量

　　由于修復加固的構造及施工方法與正常建設時不同，故必須強調(diào)精心施工，確保質(zhì)量。如某一框架梁用“加大截面法”修復加固，要求在原構件表面外包5cm左右一層混凝土，施工難度較大，需采用專門的施工設備和工藝，如用小直徑振搗棒振搗或用人工插搗等。

　�。ㄈ�）結構加固方法

　　1.各種結構加固方法的原則

　　鏟除損壞的混凝土，必要時加鋼筋來保證結構部件具有完全的承載力，按照需要的尺寸用相應的混凝土給截面復原，加固可采用置換、繞絲、粘鋼和粘玻璃鋼等方式。對于不影響結構部件的承載能力的輕度損害，只要鏟除松弛的混凝土部分，再進行填補，作好混凝土表面，以保證鋼筋不受銹蝕�；馂膮^(qū)混凝土在受熱后因水泥石收縮變形而產(chǎn)生的內(nèi)應力和由于火災升溫、降溫階段的溫度分布不均勻所產(chǎn)生的溫度應力等，使其燒傷區(qū)內(nèi)微觀結構發(fā)生一系列的變化，導致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)微細裂縫，降低混凝土強度，增大其三塑性變形。為確定混凝土被破壞的程度，采用超聲脈沖法進行了燒傷深度的檢測，采用拔出法輔以鉆取混凝土芯樣，對梁、柱混凝土強度進行檢測。對于能夠造成結構承載能力降低的中度損害，應小心地鏟去損害的混凝土層。這種混凝土層從火燒的顏色即可看出，不必對其強度作精確的調(diào)查，而火燒顏色因混凝土組成和達到的溫度不同而不同。一般來說，受損的混凝土呈儲紅色存留的，混凝土表面最好利用噴砂清洗干凈并弄粗糙。如果鋼筋強度降低，需要置放附加鋼筋。最后用相應強度的新混凝土給截面復原。新、舊混凝土之間必須有良好結合，鋼筋必須有良好結合，并且握裹力強，另外采用粘結鋼和玻璃鋼結合的方法有很大的優(yōu)越性，根據(jù)結構部件的不同，大多采用噴射混凝土或者模板澆注。嚴重損害應該根據(jù)現(xiàn)場情況個別處理，常常需要局部加固或拆掉重建。2各類建筑部件的加固

　�。�1）柱子的加固

　　一般是采用安放圈套進行的，圈套尺寸的選擇應保證能有足夠地方放置附加鋼筋，并能順利澆灌混凝土。圈套大都做成模板，柱子較高時可分節(jié)制作，加固時小心謹慎地鏟去全部受損松弛的混凝土，保證柱子中不留內(nèi)部裂縫，必要時采取加支架等安全措施。柱子的加固還應按照應力要求放置附加鋼筋，要采用細鋼筋做箍筋，布置密度要大。

　　（2）梁

　　尤其是板梁大多總是在下側(cè)被燒損，即火災損害主要在受拉區(qū)。由于混凝土層剝落，常使鋼筋外露，加固時應加必要的附加鋼筋。在鏟除松弛受損的混凝土層后，再將附加筋放置到梁上，保證附加鋼筋的良好錨接。另外在梁上應優(yōu)先采用噴射混凝土。在板上可能有兩種情況：一是混凝土覆蓋層不能保持��；二是下面的鋼筋可能外露，在一些地方混凝土與鋼筋之間不存在任何聯(lián)接。這兩種情況下都應高度注意鋼筋的強度，要配置足夠的附加鋼筋。對砌體等其它建筑構件的加固也應按類似的方法進行。