鋼筋砼結構抗震加固技術研究
抗震加固是對未進行抗震設防或已進行抗震設防但達不到設防標準的建筑物,進行結構補強和提高其抗震力的措施.建筑結構加固方法隨著經濟水平、技術水平和人們觀念的發展而發展,但有些構件加固方法(如加大截面法)將使結構和構件的剛度發生變化,從而引起結構動力特性、構件內力的變化以及剛度軟弱層和強度薄弱層的出現,而這些變化對結構承載力及彈塑性變形能力帶來的不利或有利影響,是目前的加固方法所沒有考慮的.因此對鋼筋混凝土結構抗震加固技術進行論述有著重要的意義。
一、鋼筋砼結構抗震加固的原則
1、鋼筋混凝土結構的抗震加固,要以結構的抗震鑒定結果為基礎??拐痂b定是通過檢查現有建筑的設計、施工質量和現狀,按規定的設防要求,對結構在地震作用下的安全性進行評估。根據抗震鑒定的結果有針對性地進行加固??蛇x擇整體加固、區段加固和構件加固。
2、在確定加固方案時,要對結構的現狀進行深入的調查,特別應查明結構是否存在局部損傷, 對已有的損傷應進行專門的研究, 在抗震加固時加以考慮。
3、在確定抗震加固方案時,要重點考慮結構總體抗震能力和變形能力的綜合協調??拐鸺庸痰膬群墙Y構加固而非構件加固,因此在確定結構抗震加固方案時首先應考慮整體性加固方案,以避免“頭痛醫頭、腳痛醫腳”的構件加固。
4、抗震加固時,要根據結構的實際情況,分別采用主要提高框架抗震承載能力、主要增強框架變形能力或改變結構體系而不加固框架的方案。
5、加固后的樓層綜合抗震能力不應小于1. 0;且不宜超過下一樓層綜合抗震能力的20%,超過時,應同時增強下一層的綜合抗震能力。
6、加固后的框架應避免形成短柱、短梁或強梁弱柱。
7、加固方案的選擇要避免原結構的薄弱層發生轉移,如果發生轉移,應對新的薄弱層進行處理。
二、鋼筋砼結構抗震加固技術
1、加大截面加固法
加大截面加固法就是在鋼筋混凝土受彎構件受壓區加混凝土現澆層,可增加截面有效高度,擴大截面面積, 從而提高構件正截面抗彎、斜截面抗剪能力,起到加固補強的作用。加大截面加固法的關鍵是要確保結合面能有效傳力,并使新舊兩部分混凝土整體工作。因此,從設計構造上應該配置足夠的剪切摩擦筋或錨固件,貫穿于結合面,將兩部分連接起來,使其共同受力,達到加固補強的目的。該方法施工工藝簡單、適應性強,設計和施工均比較成熟,適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固。缺點是現場施工的濕作業時間比較長, 對生產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、外包鋼加固法
外包鋼加固常用于對框架柱的加固,即在混凝土柱四周包以型鋼進行加固,這樣既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承載力,具體方法又分干法作業與濕作業法兩種形式。
干式加固法是將型鋼( 一般是角鋼) 直接外包于需要加固的混凝土柱四周, 型鋼與混凝土之間無連接,由于與混凝土沒有形成一個整體,所以不能確保結合面傳遞剪力。濕式外包鋼加固法采用具有良好粘結性能的高強度建筑結構膠,把鋼板與混凝土構件牢固地粘結在一起,形成復合的整體結構,有效傳遞應力,使構件聯合工作,從而提高結構的承載能力及結構的強度和剛度的一種技術。兩種作業方法相比較,干式作業法施工更為簡單,價格低,施工時間短, 但其承載力提高不如濕式作業法好。在方案選擇時,應根據加固要求和原構件情況, 合理選擇適當的方案進行加固。
3、置換混凝土加固法
置換混凝土加固法是指對原有結構強度低, 韌性差的構件材料用強度高,韌性好的混凝土材料置換的方法。該方法適用于對承重構件受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的地方進行局部加固。施工工藝簡單方便,工期短,占用空間小,不影響使用功能,而且造價比較低,經濟合理。采用本方法加固混凝土結構構件時,其非置換部分的原構件混凝土強度等級,按現場檢測結果不應低于該混凝土結構建造時規定的強度等級。置換用的混凝土強度等級應比原構件混凝土應提高一級且不應低于C25?;炷恋闹脫Q深度,板不應小于40 mm,梁、柱采用人工澆筑時,不應小于60 mm, 采用噴射法施工時,不應小于50mm,置換長度應根據混凝土強度和缺陷的檢測及驗算結果確定, 但對非全長置換的情況其兩端應分別延伸不應小于100 mm。置換部分應位于構件受壓區內,且應根據受力方向將有缺陷混凝土剔除,剔除位置應在沿構件整個寬度的一側或對稱的兩側,不能僅剔除截面的一側。
4、粘貼鋼板加固法
鋼筋混凝土受彎構件外部粘鋼加固是在構件承載力不足區段(正截面受拉區、正截面或斜截面受壓區)的表面粘貼強度高的鋼板,使原有混凝土和鋼板作為一個新的整體共同受力,并約束混凝土變形,進而提高了加固構件的剛度和抗裂度, 有效發揮了粘貼鋼板的抗彎、抗剪、抗壓性能, 且不會在混凝土中產生應力集中。采用該方法加固時,要求被加固的混凝土結構構件的現場實測強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉黏結強度不得低于115MPa,并且應將鋼板設計成僅承受軸向應力作用。在鋼板表面應進行防銹蝕處理,表面防銹蝕材料對鋼板和膠粘劑都無害。
它的特點是施工簡單、速度快、工期短, 現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對生產和生活影響??;傳力直接,加固效果好,耐久性好,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境中的受彎或受拉構件的加固。
5、增設支點加固法
增設支點加固法是通過增設支承點來減小結構計算跨度,達到減小結構內力和提高其承載能力的加固方法。該法簡單可靠,但對于使用空間有一定影響,適用于梁、板、桁架、網架等水平結構的加固。
按照增設的支承結構的變形性能,增設支點法可分為剛性支點和彈性支點兩種情況。剛性支點法通過支承結構的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎或柱子等構件。由于支承結構的軸向變形遠遠小于被加固結構的撓曲變形,對被加固結構而言,支承結構可簡化按不動支點考慮,結構受力較為明確,內力計算大為簡化;彈性支點法是通過支承結構的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載的一種加固方法。由于支承結構的變形和被加固結構的變形屬同一數量級,支承結構只能按彈性支點考慮,內力分析較為復雜。相對而言,剛性支點加固對結構承載能力提高幅度較大,彈性支點加固對結構使用空間的影響程度較低。
6、化學灌漿補強法
化學灌漿補強就是將一定化學材料配制成漿液,用壓送設備將其灌入混凝土結構裂縫內,使其擴散、膠凝或固化,達到補強的目的?;瘜W灌漿材料主要有兩種:一種是以環氧樹脂為主劑配制成的環氧樹脂灌漿材料,它具有化學穩定性好、可以室溫固化、收縮小、強度高、粘結力強等一系列優點,而且因為環氧樹脂灌漿材料的粘結力和內聚力均大于混凝土的內聚力,能有效地修補混凝土的裂縫,恢復結構的整體性,目前是一種較好的補強固結化學灌漿材料,一般用于修補寬度為0.2 ~0.5 mm 的裂縫;另一種是以甲基丙烯酸甲酯為主劑配制的甲基丙烯酸酯類灌漿材料。它具有可灌性好的特點,能灌入0.05 mm寬的細微裂縫中,一般用來修補縫寬在0.2 mm以下的裂縫。
化學灌漿補強法主要用來修補因出現裂縫而影響使用功能的結構,如水池、水塔、水壩等,也可用來修補混凝土梁、板、柱等構件及因鋼筋銹蝕而導致結構耐久性降低的構件。
總之,鋼筋混凝土加固技術已得到了廣泛的應用,各種加固方法也有其各自的優缺點,加固效果也受到多方面的影響,在具體的工程中,應合理的選擇加固方法,做到即經濟、又安全。
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