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      結構加固技術的探討
      發布時間:2014-07-15
      近年來,我國相繼發生汶川地震,玉樹地震,建筑結構遭受嚴重破壞;同時由于設計與施工不足,建筑物改造,材料老化以及設計規范的改進等原因,導致結構的可靠度下降。因此,急需進行結構加固來保證建筑結構的可靠度,延長使用壽命。結構加固技術在現代建筑技術中愈發重要。
        一、 結構加固技術的含義
        結構加固技術是指在現代化的建筑過程中通過各種有效的技術措施使建筑物更具可靠性,使其滿足現行規范及業主所要求的安全性、耐久性和適用性。結構加固的主要目的是為了提高結構或構件的強度和剛度、穩定性和耐久性,提高結構的可靠度,減少事故隱患,從而延長建筑的使用年限,保證正常的使用要求。
        二、 結構加固的基本原則
        現有建筑的加固,應結合結構的受力特點、新的功能要求、周圍環境等因素,從安全、適用、經濟的角度出發,一般應遵循下列原則:
       。1)、加固方案應根據建筑物可靠性和抗震能力的鑒定結果的確定,由有資質的專業技術人員進行設計。
       。2)、結構加固必須考慮結構的整體性。新增構件與原結構之間應有可靠連接;加固或新增構件的布置,應消除或減少不利因素,防止局部加強導致結構剛度或強度突變。
       。3)、加固方案應結合原結構的特點和技術經濟指標,采用新技術、新材料,避免不必要的經濟損失。
       。4)、對高溫、高濕、低溫、凍融、化學腐蝕等自然環境因素引起的原結構損壞,應在加固設計中提出有效的防治措施,并按設計規定的順序進行治理和加固。
       。5)、加固方法應便于施工,質量易于保證。對可能出現的傾斜、失穩、過大變形或局部坍塌等現象,應預先采取安全措施,減少對生產、生活的影響。
       。6)、加固施工過程中,發現設計圖紙與原結構不符或發現結構其他隱患時,應及時與設計人員溝通,采取有效措施后方可繼續施工。
        三、 結構加固的方法與技術探討
        結構加固技術根據加固方法的受力特點可以分為直接加固法與間接加固法兩類。直接加固法是采取有效的技術措施直接提高原結構構件承載能力和剛度的方法,主要包括:增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材加固法、繞絲法等;間接加固法是采取有效的技術措施改變結構的受力體系,調整結構傳力途徑,或改變構件內力分布,減少構件荷載效應的方法,主要包括:外加預應力加固法、增設支點加固法等。此外,與結構加固配合使用的技術有:托換技術、植筋技術、裂縫修補技術、混凝土表面處理技術、錨固技術和阻銹技術等。
        1. 傳統的加固方法及特點
        1.1增大截面加固
        增大截面加固法是增大原構件截面面積或增配鋼筋,以提高其承載能力和剛度或改變其自振頻率的加固方法。根據構件的受力特點和加固要求不同,可選用單側或雙側加厚、三面或四面外包等。該加固技術的關鍵是新舊材料結合牢固,結合面剪力能有效傳遞,因此按現場檢測結果確定的原構件混凝土強度等級不應低于C10,新增受力鋼筋的兩端應有可靠的錨固。該方法施工簡單,成本較低,適用范圍廣,主要缺點是濕作業工作量大、工期長,而且截面增大后對建筑的外觀和凈空有一定的影響。
        1.2外粘型鋼加固法
        外粘型加固法是對原構件外包型鋼、扁鋼焊成構架并壓力灌注結構膠粘劑,以達到整體受力,共同約束原構件要求的加固方法。該方法增大原構件截面尺寸不多,容易實現“強柱弱梁”、“強節點弱構件”的設計原則,適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震性能的各種房屋結構,主要用于鋼筋混凝土梁、柱、砌體柱、桁架弦桿和腹桿的加固。
        1.3粘貼鋼板加固法
        粘貼鋼板加固法是在原構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板,使其共同工作、整體受力,以提高結構承載力和延性的加固方法。實際上,粘貼的鋼板類似體外增配鋼筋,從而提高構件的截面承載能力。該方法的優點是簡單、快速,不影響結構外觀和使用空間,不需濕作業。
        采用粘貼鋼板加固法(或外粘型鋼加固法)的技術關鍵是選擇專門配置的改性環氧樹脂膠粘劑。結構膠必須具有強度高、粘結力強、彈性模量高、線膨脹系數小、耐老化、無毒等特點,其安全性能指標必須滿足《混凝土結構加固設計規范》表4.5.5的規定。
        2.新型的加固方法及特點
        2.1粘貼纖維復合材加固法
        粘貼纖維復合材加固法是用專門的高性能膠粘劑將纖維復合材貼于原構件的表面,使其相互協調、整體受力,以提高結構承載力的加固方法。纖維復合材性能特點優越:強度高,其抗拉強度標準值是普通鋼材的十幾倍,彈性模量是普通鋼材的1~2倍;自重輕,密度只有普通鋼材的1/4 ;厚度小,基本上不增加結構截面尺寸;柔性好,易于剪裁、便于施工。該方法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固,也可用于砌體結構的加固。采用該方法加固時,應符合以下基本要求:
       。1)、原混凝土構件實際的強度等級不應低于C15,且混凝土表面的正拉粘結強度不應低于1.5MPa。
       。2)、浸漬、粘貼纖維復合材的膠粘劑必須采用專門配置的改性環氧樹脂膠粘劑,其安全性能指標必須滿足《混凝土結構加固設計規范》表4.5.3的規定。
       。3)、外貼纖維復合材的受力方式應設計成僅承受拉應力作用。
       。4)、采用普通型膠粘劑時,被加固構件的長期使用環境溫度不應高于60℃;粘貼在構件表面上的纖維復合材,其表面應進行防護處理,并滿足國家現行有關標準的防火要求。
       。5)、加固前應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載,以減少二次受力的影響,使加固后的結構能充分利用纖維復合材的強度。
        2.2、纖維嵌入式加固法
        纖維嵌入式加固法是指在原構件表面預先開好的槽中放入纖維增強復合材料(FRP),并向槽中注入粘結劑使其成為整體,提高結構受力性能的加固方法。與外貼法相比,纖維嵌入式加固法具有更好的握裹力,施工預處理量少,操作簡便、材料用量省、耐高溫高濕、抗腐蝕、易與相鄰構件錨固,遭受意外荷載不易損傷等特點。該方法的施工工序一般為:
       。1)、按設計要求在原構件表面剔槽,槽寬約為FRP筋直徑的1.5倍,槽深一般不小于20mm。
       。2)、仔細清除槽中的混凝土殘渣浮塵,避免其影響FRP筋與原結構的粘結,從而影響加固效果。
       。3)、在槽內先注入約1/2的粘結劑,將FRP筋放入槽中并輕壓,使FRP筋被粘結劑充分包裹,再在槽內注滿粘結材料。
       。4)、待粘結劑固化后,將其表面修復平整。

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