郭志威
【摘要】從現(xiàn)代建筑使用的角度來說,受到自然災害因素和工程建設(shè)因素等的影響,極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題,影響著建筑使用的安全性和功能性,因此需要進行加固處理。目前來說,可用于建筑結(jié)構(gòu)加固的方法比較多,不過每種加固方法的適用性不同,需要結(jié)合實際情況,合理選擇加固技術(shù),保障建筑得到有效加固。現(xiàn)結(jié)合具體研究,總結(jié)加固技術(shù)措施和方法,共享給相關(guān)人員參考。
【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代建筑;結(jié)構(gòu);加固技術(shù)
現(xiàn)階段,建筑處于快速發(fā)展的階段,建造模式和方法不斷發(fā)生變化,出現(xiàn)了新型結(jié)構(gòu),比如裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)等。基于建筑結(jié)構(gòu)形式和類型日益豐富的背景下,為了適應加固工作需求,達到建筑結(jié)構(gòu)加固要求,創(chuàng)新和優(yōu)化加固技術(shù)手段,有著重要的意義。
1、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固原因
造成建筑需要進行結(jié)構(gòu)加固的原因較多,具體如下:1)自然災害。對于沿海地區(qū)的建筑,受到臺風和其他自然因素的影響,面臨著結(jié)構(gòu)性能損害的威脅。若建筑結(jié)構(gòu)被臺風破壞或其他因素影響,引發(fā)地基下沉等系列問題,則要進行主體結(jié)構(gòu)的加固。2)混凝土工程建設(shè)質(zhì)量不合格。當前的建筑,以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主,混凝土澆筑工藝的應用貫穿整個建設(shè)過程。若工藝參數(shù)或者材料質(zhì)量把控不嚴格,則很容易引發(fā)質(zhì)量問題。一般來說,水灰比處于40-80%的干性混凝土以及塑性混凝土,配制時的用水量可以借鑒表1-表2數(shù)據(jù)。3)設(shè)計不規(guī)范。若設(shè)計方案未能考慮使用環(huán)節(jié)的額外負載,或建筑使用時增加了承重和砌墻等,均會引發(fā)結(jié)構(gòu)問題,需要進行加固處理。4)結(jié)構(gòu)腐蝕問題。長期處于裸露的環(huán)境中,當受到各類化學物質(zhì)的嚴重腐蝕時,比如鋼鐵構(gòu)件等,自身的性能將會下降。5)建造工藝或者建設(shè)材料質(zhì)量不達標,也會引發(fā)結(jié)構(gòu)加固。
2、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固常用的技術(shù)
2.1 深層裂縫灌漿加固技術(shù)
對結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的內(nèi)部深層裂縫進行灌漿補強處理與滲透水止漏,恢復結(jié)構(gòu)整體性,也是多次在水壩、高層建筑底板等大體積混凝土結(jié)構(gòu)上應用的一項成熟技術(shù)。目前已實施灌漿處理中最深裂縫達2m,隨機取樣的鉆芯檢驗表明灌漿后混凝土結(jié)構(gòu)密實度及強度均滿足要求。房屋結(jié)構(gòu)糾偏及地基、基礎(chǔ)加固技術(shù)對房屋結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)由于各種原因(如基礎(chǔ)沉降、地基基礎(chǔ)施工)引起的局部或整體偏斜,采用應力解除法、截樁法、頂升法等技術(shù),利用信息反饋法施工實施糾偏。
2.2 托換加固技術(shù)
是指對原有影響建筑使用功能的承重結(jié)構(gòu)采用改變受力建筑加固體系的方法進行的功能改造,目的是獲得更大的理想使用空間。結(jié)構(gòu)托換采用的方法一般為型鋼托換、鋼筋混凝土托換、桁架托換等。
2.3地基基礎(chǔ)托換技術(shù)
是指因城市修建的地鐵或地下隧道不可避免地從樓房底下穿過,為了避免拆除重建必須對地面上的樓房進行樁基托換。該技術(shù)主要是對地下隧道穿過需切斷的樓房樁基,先在其承臺附近采用梁式轉(zhuǎn)換層將此部份樁基承受的上部荷載傳遞到隧道外側(cè)的新建樁基礎(chǔ)上,由托換梁—新加樁組成的托換結(jié)構(gòu)體系代替。同時為了確保被托換樓房在斷樁和隧道通過后不產(chǎn)生開裂、傾斜等破壞,采取了托換梁預應力張拉、千斤頂預頂、樁底注漿等技術(shù),樁基托換可應用微型嵌巖鋼管灌注樁、砼界面連接技術(shù)等多項專利技術(shù)。
2.4 柱外包(粘)型鋼加固技術(shù)
該技術(shù)是將角鋼、鋼板箍通過膠栓和灌注高強無機粘結(jié)材料與原混凝土柱可靠地連結(jié)成一個整體,該方法在新增角鋼截面提高柱子承載力的同時,還因新增鋼板箍的橫向約束作用,使原混凝土柱產(chǎn)生良好的三軸應力狀態(tài),因而可以大幅度提高柱子的承載力。
2.5 外貼鋼板加固技術(shù)
用粘結(jié)劑粘貼鋼板補強、加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,能大大提高其原設(shè)計承載力和抗破壞能力。這是因為粘貼鋼板后,提高了原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋量,相應就提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗彎、抗剪等方面的力學性能,而這些性能是靠結(jié)構(gòu)膠粘劑的良好粘結(jié)性能,把鋼板與混凝土牢固地粘結(jié)在一起,形成整體,有效地傳遞應力,共同工作來保證的。
2.6 外粘碳纖維布加固技術(shù)
通過配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼與構(gòu)件表面,使碳纖維片材承受拉力,并與混凝土變形協(xié)調(diào),共同受力。纖維布具有強度高、重量輕、耐腐蝕和抗疲勞等優(yōu)異物理學性能,以及良好的粘合性和廣泛的適用性,用碳纖維布取代鋼板加固混凝土結(jié)構(gòu)是近幾年來國際上興起的一門新技術(shù)。
2.7 加大截面加固技術(shù)
也稱為外包混凝土加固技術(shù),它是增大構(gòu)件的截面和配筋,用以提高構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性,也可用來修補裂縫等,這種加固技術(shù)適用范圍較廣,可加固板、梁、柱、基礎(chǔ)和屋架等。根據(jù)不同的加固目的和要求,此技術(shù)又可分為加大斷面為主的加固,和加配筋為主的加固,或者兩者兼?zhèn)涞募庸?。加大截面為主的加固,為了保證補加混凝土正常工作,亦需適當配置構(gòu)造鋼筋。加配筋為主的加固,為了保證配筋的正常工作,需按鋼筋的間距和保護層等構(gòu)造要求適當增大截面尺寸。加固中應將鋼筋加以焊接,作好新舊混凝土的結(jié)合。
2.8 植筋加固技術(shù)
"植筋"技術(shù)又稱鋼筋生根技術(shù),在原有混凝土結(jié)構(gòu)上鉆孔,注結(jié)構(gòu)膠,把新的鋼筋旋轉(zhuǎn)插入孔洞中。此技術(shù)廣泛用于設(shè)計變更,增加梁、柱、懸挑梁、板等加固和變更工程。該技術(shù)是針對在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上開洞時為避免錘擊等破壞性常規(guī)施工方法造成結(jié)構(gòu)損傷而提出的,同時對洞口周邊加固方法。開孔成洞技術(shù)已在高層建筑樓板、剪力墻、核心筒上進行了大量應用。
2.9 置換混凝土加固法
原來的建筑,若出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)強度無法達到標準的情況,或者要增強基礎(chǔ)承受力,則可以運用置換混凝土加固法。從方法的應用優(yōu)勢角度來說,能夠?qū)崿F(xiàn)確保建筑物凈空不變完成結(jié)構(gòu)加固,不過整個混凝土作業(yè)期間,要花費很長時間進行凝固以及保養(yǎng),因此技術(shù)的適用范圍受到限制[1]。
3、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應用優(yōu)化策略
3.1 案例概述
以某建筑結(jié)構(gòu)加固改造項目為例,屬于辦公樓,受到地理位置以及自然環(huán)境因素的影響,建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了部分損壞的情況,若拆除重建,則會消耗巨大的資金和資源,因此選擇加固處理措施。建筑的基本情況如表3所示。建筑原結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),經(jīng)過性能檢測,確定整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相對穩(wěn)定,實施改造處理,既要滿足后期的改造為大型辦公室的需求,同時要保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?,F(xiàn)結(jié)合具體實踐,分析技術(shù)的應用。
3.2 加固方案
經(jīng)過對比分析,確定運用型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)進行加固處理。采用的型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu),其主要是將型鋼埋入鋼筋混凝土內(nèi),屬于獨立型結(jié)構(gòu)型式,因為添加了型鋼材料,發(fā)揮型鋼的強度以及延性優(yōu)勢,實現(xiàn)型鋼、鋼筋以及混凝土三位一體工作,增強結(jié)構(gòu)整體的承載能力和抗震能力。加固工程中應用,主要通過改變原來的建筑結(jié)構(gòu),使用鋼筋等緊固件,實現(xiàn)和建筑構(gòu)件的連接,同時在鋼材與構(gòu)件之間利用膠體黏粘,實現(xiàn)加固處理的目標。此建筑中,因為墻體與承重梁部分的鋼筋混凝土強度等級低,因此要開展加固處理[2]。使用鋼材,對要實施加固的部分進行處理,計算確定加固作業(yè)需要的鋼材量以及承受壓力,再對鋼材與結(jié)構(gòu)開展剪切以及焊接,形成整體結(jié)構(gòu),增強樓房的穩(wěn)定性,達到加固處理的作用。技術(shù)要點:(1)做好鋼材添加量的計算;(2)計算鋼材承受力;(3)處理鋼材與加固結(jié)構(gòu)位置;(4)焊接和粘結(jié)處理。
3.3 加固處理的把控措施
3.3.1 做好原建筑的性能檢測
從現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固處理實踐來說,為了保證加固方案的合理性和科學性,需要做好前期的檢測,獲得相應的數(shù)據(jù)和信息,進行加固處理方案的制定。一般來說,對于混凝土結(jié)構(gòu)強度的檢測,多運用回彈法和鉆芯法等[3]。其中,鉆芯法的運用,獲得的混凝土強度數(shù)據(jù)準確性和直觀性很強,通過建筑主體的檢查,進行現(xiàn)場壓力實驗,或進行送檢實驗室,能夠獲得精準的樣芯,為加固方案的制定,提供高質(zhì)量的依據(jù)。
3.3.2 做好加固施工的質(zhì)量控制
首先,要制定完善的加固方案。結(jié)合現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固的要求和需求,提出多種加固處理方案,做好方案的對比分析,優(yōu)選適宜的方法,為后續(xù)施工作業(yè)的開展提供依據(jù)和指導,保障加固作業(yè)開展的效率和效益[4]。
其次,要做好加固處理環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控。督促加固施工作業(yè)人員嚴格按照加固處理工藝流程和要點,落實各項加固處理作業(yè),確保整個加固處理工作得到有效保障,實現(xiàn)加固處理的目標。重點圍繞加固作業(yè)材料和機械設(shè)備等的應用,采取相應的處理措施,確保整個加固作業(yè)開展的有序性和規(guī)范性,保障結(jié)構(gòu)性能達標。
最后,做好加固處理質(zhì)量的檢驗和檢查,把關(guān)加固處理的效果。完成加固施工作業(yè)后,組織質(zhì)量檢驗人員,按照建筑結(jié)構(gòu)加固質(zhì)量驗收標準和規(guī)范,對結(jié)構(gòu)性能實施檢測,及時發(fā)現(xiàn)存在的問題,采取相應的措施,保障作業(yè)的質(zhì)量,避免存在質(zhì)量問題,影響著加固的效果[5]。
結(jié)語:
綜上所述,現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固作業(yè)的開展,主要是針對建筑存在的結(jié)構(gòu)問題實施處理。為了保障加固處理的效果和質(zhì)量,要做好建筑性能的檢驗和分析,掌握建筑結(jié)構(gòu)的基本情況,制定完善的加固處理方案,落實到實踐,確?,F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固達標。
參考文獻:
[1]程阿青,涂開勝.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固方法探討[J].山西建筑,2019,45(15):33-34.
[2]唐麗潔.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的改建和加固施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2018(33):145.
[3]姚同付.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固施工技術(shù)探討[J].現(xiàn)代物業(yè)(中旬刊),2018(05):169.
[4]付孟知.淺談現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固施工技術(shù)[J].建材與裝飾,2017(51):101-102.
[5]李曉東.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固施工技術(shù)[J].綠色環(huán)保建材,2017(04):117.
作者簡介:
郭志偉,男,生于1985年,工程師,研究方向:建筑結(jié)構(gòu)。