周宜浩

摘 要:本文從直接加固、間接加固、及其他的加固方便,論述了建筑物的幾種加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞:加固;結(jié)構(gòu)安全

混凝土結(jié)構(gòu)加固方法與技術(shù):

混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。

直接加固的一般方法有:

1 加大截面加固法

該法施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng),并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn);適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固;但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)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

該法的優(yōu)點(diǎn)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(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn);適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

3 有粘結(jié)外包型鋼加固法

該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無(wú)防護(hù)的情況下用于600C以上高溫場(chǎng)所;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。

4 粘貼鋼板加固法

該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對(duì)生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)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(gòu)件的加固。

5 粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法

除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點(diǎn)外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

6 繞絲法

該法的優(yōu)缺點(diǎn)與加大截面法相近;適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固,或需對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場(chǎng)合。

7 錨栓錨固法

該法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20~C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固;不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

間接加固的一般方法有:

1 預(yù)應(yīng)力加固法

該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平,不僅使加固效果好,而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力,但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響;適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固,但在無(wú)防護(hù)的情況下,不能用于溫度在600C以上環(huán)境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。

2 增加支承加固法

該法簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)加固。

與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)一般有:

(1) 托換技術(shù)

系托梁(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(shù)的概稱;屬于一種綜合性技術(shù),由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)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(shí)間短、費(fèi)用低、對(duì)生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點(diǎn),但對(duì)技術(shù)要求較高,需由熟練工人來(lái)完成,才能確保安全。

(2) 植筋技術(shù)

系一項(xiàng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)捷、有效的連接與錨固技術(shù);可植入普通鋼筋,也可植入螺栓式錨筋;已廣泛應(yīng)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(shè)計(jì)位置的補(bǔ)救,構(gòu)件加大截面加固的補(bǔ)筋,上部結(jié)構(gòu)擴(kuò)跨、頂升對(duì)梁、柱的接長(zhǎng),房屋加層接柱和高層建筑增設(shè)剪力墻的植筋等。

(3) 裂縫修補(bǔ)技術(shù)

根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護(hù)方法進(jìn)行修補(bǔ),使結(jié)構(gòu)因開(kāi)裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)的一種專門技術(shù);適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對(duì)受力性裂縫,除修補(bǔ)外,尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。

4 碳化混凝土修復(fù)技術(shù)(還不成熟)

系指通過(guò)恢復(fù)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(shù)。

5 混凝土表面處理技術(shù)

系指采用化學(xué)方法、機(jī)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?jiān)约捌渌街锏膶ｉT技術(shù)。

6 混凝土表層密封技術(shù)

系指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、涂膜等方法對(duì)混凝土進(jìn)行防水、防潮和防裂處理的技術(shù)。

7 其它技術(shù)

如結(jié)構(gòu)、構(gòu)件移位技術(shù)、調(diào)整結(jié)構(gòu)自振頻率技術(shù)等。

砌體結(jié)構(gòu)加固方法:

砌體結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的方法。

適用于砌體結(jié)構(gòu)的直接加固方法一般為:

(1) 鋼筋混凝土外加層加固法

該法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng),砌體加固后承載力有較大提高,并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn);適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)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

該法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但提高承載力不如前者;適用于砌體墻的加固,有時(shí)也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時(shí)兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。

(3) 增設(shè)扶壁柱加固法

該法屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點(diǎn)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(yīng)用。

適用于砌體結(jié)構(gòu)的間接加固方法一般為:

(1) 無(wú)粘結(jié)外包型鋼加固法

該法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)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(gòu)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(diǎn)為加固費(fèi)用較高,并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施。

(2) 預(yù)應(yīng)力撐桿加固法

該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(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)的加固;其缺點(diǎn)是不能用于溫度在600C以上的環(huán)境中。

砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固與修補(bǔ)

(1) 增設(shè)圈梁加固

當(dāng)圈梁設(shè)置不符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)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(shí),應(yīng)增設(shè)圈梁進(jìn)行加固

(2) 增設(shè)梁墊加固

當(dāng)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(shí),應(yīng)增設(shè)梁墊進(jìn)行加固。

(3) 砌體局部拆砌

當(dāng)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(shí),可將破裂墻體局部拆除,并按提高砂漿強(qiáng)度一級(jí)用整磚填砌。

(4) 砌體裂縫修補(bǔ)

在進(jìn)行裂縫修補(bǔ)前,應(yīng)根據(jù)砌體構(gòu)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(duì)性地進(jìn)行裂縫修補(bǔ)或采用相應(yīng)的加固措施。

鋼結(jié)構(gòu)加固方法:

鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有:減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí),亦可采用其它加固方法。

(1) 改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形

改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件,增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法;

改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般加固方法:

對(duì)結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進(jìn)行加固:增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算;加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度,或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性;增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比減少以提高其穩(wěn)定性;在排架結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負(fù)荷;在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。

對(duì)受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進(jìn)行加固:

改變荷載的分布,例如將一個(gè)集中荷載轉(zhuǎn)化為多個(gè)集中荷載;改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結(jié);增加中間支座或?qū)⒑?jiǎn)支結(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu);調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置;將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu);施加預(yù)應(yīng)力。

對(duì)桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進(jìn)行加固:增設(shè)撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu);加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。

(2) 加大構(gòu)件截面的加固

采用加大截面加固鋼構(gòu)件時(shí),所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

(3) 連接的加固與加固件的連接

鋼結(jié)構(gòu)連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法的選擇,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件,并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。

鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接,有依據(jù)時(shí)亦可采用焊縫和摩擦型高強(qiáng)度螺栓的混合連接。當(dāng)采用焊縫連接時(shí),應(yīng)采用經(jīng)評(píng)定認(rèn)可的焊接工藝及連接材料。

(4) 裂紋的修復(fù)與加固

結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生具有擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷時(shí),應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前,必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴(yán)重性,有針對(duì)性地采取改善結(jié)構(gòu)實(shí)際工作或進(jìn)行加固的措施,對(duì)不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件,應(yīng)予拆除更換。