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[摘 要]随着经济的发展,建筑工程的重点从大规模新建阶段、新建与维修并举阶段.逐步向旧建筑维修改造阶段转移,统计资料显示,改建比新建工程可节约投资约40%,工期缩短约50%,同时由于建筑物使用功能的改变以及建筑物自身不可抗拒的老化问题使得加固改造的问题日渐严峻.如何采取有效的加固措施对受损建筑物进行处理以恢复其使用功能是工程技术人员面临的重要课题,也是本文研究的目的所在.
[关 键 词]钢筋混凝土结构加固方法
一、前言
近几年所建的工程中,有不少工程存在着严重的隐患.有的工程未经工程地质勘察就设计地基基础,有的工程未经结构计算,有的结构工程使用未经检验的钢材与水泥,有的工程使用强度不合格的砖砌筑墙体.更为严重的是,不少施工企业为了获取利润,竟不择手段地偷工减料.如在钢筋混凝土构件中,有的抽去了50%的配筋量,有的在砌筑砂浆中少用水泥,致使实际的混凝土及砂浆强度远低于设计强度,使工程存在着严重的隐患.另外,随着新材料、新工艺在建筑工程的推广应用,于是又有一些新的质量通病普遍存在于工程中.如在铝合金门窗安装中,门窗框与墙体接缝处按规范要求应嵌填矿棉等弹性材料,其外面的5mm厚度应注入密封胶.但很多没有按规范要求去做,有的或许根本就不知道怎样做,几乎所有接缝部都是嵌填水泥砂浆,致使钢筋混凝土结构的安全可靠性己逐渐成为土木工程领域普遍关注的问题.
二、钢筋混凝土结构的加固方法
钢筋混凝土结构加固方法很多,总体来说,可以分为直接加固与间接加固两种方法.
1.直接加固法
直接加固法是通过一些技术措施,直接提高构件截面的承载力刚度等,目前常用的直接加固法有以下几种.
1)大截面加固法.加大截面加固法是一种传统的加固的方法,是采用同种材料即混凝土和钢筋对水工程原结构进行加固补强的一种施工技术.其技术要点就在于用钢筋混凝土来增大原水工程混凝土结构截面面积以提高结构的承载力为目的的一种传统方法.加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小.鉴于此,该方法适用于水工程中病险的梁、板、柱、墙等钢筋混凝土结构的加固.在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用.另外,需要指出的是该法最大的施工问题,就是必须保证新、旧两部分钢筋混凝同受力并整体工作的问题,而新、旧混凝土的结合面却是加固结构受力时的薄弱环节.如在原有钢筋混凝土柱的周边,浇筑一层钢筋混凝土围套,通过采取一些有效技术措施保证新旧钢筋混凝土形成整体,这样就可以提高柱的承载力和刚度.
2)外包钢加固法.包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固构件的外侧,采用四角包裹角钢,角钢间用扁钢相连.然后灌注结构胶与原结构粘结、键合.使后加型钢与原结构共同工作,特别适用于需大幅度提高构件承载力的结构.外包钢加固法分湿式与干式两种情况.两者相比,干式外包钢施工较为简便,湿式外包钢加固施工较为复杂.但承载力提高量、整体工作性能及受力特点干式外包钢不如湿式外包钢有效.如在钢筋混凝土柱的四角,设置角钢,并用缀板将角钢连成一体,采取一些技术措施保证角钢参与工作,这样就起到了对柱子的加固作用.外包钢加固混凝土构件时,型钢表面必须进行防护处理.可以在外包钢的表面点焊一层钢丝,然后用1：3水泥砂浆抹25mm厚的保护层,亦可采用聚合物砂浆或其他饰面材料加以保护.
3)预应力加固法.预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固的方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁.可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固,其中预应力拉杆加固主要用于受弯构件,以梁身为锚固体,通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力,以抵消结构本身的自重,减少车辆荷载作用下的应力,能够减少梁体出现过多的裂缝,以及减小裂缝宽度.预应力撑杆加固主要用于桥梁下部结构的轴心受压墩柱,但在实践中桥梁墩柱加固也很少采用这种方法.根据预应力筋的工作情况,一种是在原构件的体外,通过锚固端与支撑点传递力,另一种是张拉后再浇混凝土,通过新旧混凝土之间的粘结传递力.
4)外部粘贴加固法.粘贴钢板加固法是混凝土构件和桥梁加固中采用较多的一种方法.目前外部粘贴加固法主要有粘钢加固法和纤维加固法两种.粘钢加固法是在构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,以提高结构件承载力的一种加固方法.这种加固方法具有施工方便、周期短、占用空间不大、对环境影响小,以及加固后不影响结构的外观等优点,因此是一种适用面广的先进加固方法,不仅建筑,而且公路桥梁也普遍采用.纤维增强复合材料加固法是把高性能的纤维织物,如玻璃纤维、碳纤维和阿拉米德纤维等,放置在环氧树脂等基材上,经胶合凝固后形成的.纤维是用纱结合成不同的几何形状,可以是单一方向的也可以是不同方向的,它决定复合材料的结构特性.树脂则是作为粘结介质,传递分布纤维间的应力,保证其形成整体均匀受力.
2.间接加固法
目前常用的间接加固法有以下几种.
l)增设构件加固法.设构件加固法是在原有构件之间增加新的构件,如两棍屋架间加设一副新屋架,在两根梁之间增加一道新梁,在两根柱子之间增加一个新柱等,以减少原有构件的受荷面积,减少荷载效应,达到结构加固的目的.该方法对原有建筑的建筑功能可能会有影响.所以该方法一般适合于增加构件后不影响使用要求的民用建筑梁柱等的加固.
2)增设支点加固法.设支点加固法是在梁、板等构件上增设支点,在柱子、屋架之间增设支撑构件,减少结构构件的计算跨度(长度),减少荷载效应,发挥构件潜力,增加结构的稳定性,达到结构加固的目的.按照支撑结构的受力性能,增设支点加固法分为刚性支点加固法和弹性支点加固法.在刚性支点加固法中,新增设支点的变形相对被加固构件的变形而非常小,可以近似视为不动支点,例如在梁的中间设置一个支撑柱,该柱通过受压把荷载传递给基础,由于支撑构件受压,所以变形非常小.在弹性支点加固法中,新增设支点的变形较大,不能忽略不计.例如在梁的中间,沿其垂直方向设置一道梁,该新加梁通过受弯把荷载传递到两端的支撑结构上,由于支撑构件受弯,变形较大.
3)增加结构整体性加固法.增加结构整体性加固是通过增设支撑等一些构造措施使多个结构构件形成整体共同工作.由于整体结构破坏的概率明显小于单位构件,因此在不加固原有构件中任一构件的情况下,整体结构可靠度提高了,达到了结构加固的目的.
4)改变结构刚度比加固法.改变结构刚度比加固法是对采取一些局部措施,改变原有结构的刚度比,调整结构在荷载作用下的内力分布,改善结构受力状况,达到加固的目的.该方法一般多用于提高结构抗水平作用的能力.
5)卸载加固法.采用新型轻质材料置换原有建筑分隔和装饰材料,如用轻质墙板置换原有砖隔墙等,通过减少荷载提高结构的可靠性,达到结构加固的目的.
三、结语
总之,目前钢筋混凝土结构的房屋在我国各类建、构筑物中占绝大多数.随着钢筋混凝土建筑物服役时间的增长,老旧建筑物日益增多,钢筋混凝土结构加固方法的选择,应根据可靠性鉴定结果.结构功能降低及加固原因(如完好情况下的加固及受损状态下的加固),结合结构特点、当地具体条件、新的功能要求等因素.并按加固效果可靠、施工简便、经济合理原则,综合分析确定.