鋼筋混凝土結構加固方法的比較
發布時間:2014-07-15
如下原因導致了建築物不得不進行加固:1)我國是一個多自然災害的國家:地震、風災、水災、火災均造成過嚴重損失,尤其是對建築物造成過嚴重損失。2)我國在二十世紀五六十年代修建的大批工業廠房、公用建築和民用建築,已有數十億平方米進入中老年期,其鑒定維修加固提上議事日程。3) 隨著經濟建設的發展,在新建企業的同時還強調對已有企業的技術改造,在改造中,往往要求對房屋的改造。4) 在設計、施工和管理中存在的問題給建築物留下了隱患。
目前較常用的的
加固方法有加大截麵加固法、置換混凝土加固法、預應力加固發、
粘鋼加固法、粘貼纖維加固法等。
1 加大截麵加固法
加大截麵加固法是在
鋼筋混凝土構件外部外包混凝土(通常是在
鋼筋混凝土受彎構件受壓區增加混凝土現澆層,受拉區增加配筋量) ,增大構件截麵積和配筋量,增加截麵有效高度,從而提高構件正截麵抗彎、斜xie截jie麵mian抗kang剪jian能neng力li和he截jie麵mian剛gang度du,起qi到dao加jia固gu補bu強qiang的de作zuo用yong。在zai適shi筋jin範fan圍wei內nei,由you於yu混hun凝ning土tu受shou彎wan構gou件jian正zheng截jie麵mian承cheng載zai力li隨sui著zhe鋼gang筋jin截jie麵mian積ji和he強qiang度du的de增zeng大da而er提ti高gao。在zai原yuan構gou件jian正zheng截jie麵mian配pei筋jin率lv不bu太tai高gao的de情qing況kuang下xia,增zeng大da主zhu筋jin截jie麵mian積ji或huo強qiang度du,增zeng加jia現xian澆jiao
鋼筋混凝土圍套增大構件截麵,通過新加部分和原構件共同工作,可有效地提高原構件正截麵抗彎、斜截麵抗剪承載力和截麵剛度,改善正常使用性能。
優點: 加大截麵加固法
施工工藝簡單、適應性強, 柱子鋼度增大,耐久性強, 維護費用低,並具有成熟的設計和施工經驗; 適用於梁、板、柱、牆等構件和一般構造物的
鋼筋混凝土加固。
缺點:xianchangshigongdeshizuoyegongzuoliangda,yanghushijianjiaochang,duishengchanheshenghuoyouyidingdeyingxiang,erqiejiaguhougoujiandejiemianzengda,duijianzhuwudejingkonghewaiguanyoubuxiaoyingxiang。gengweizhongyaodeshizengjiadewaibaohunningtuyuyuanyougoujiandehunningtucailingxiangchajiaoda,yaojiejuehaoxinjiabufenyuyuanyoubufenhunningtudezhengtigongzuogongtongshouli,shiyigehenfuzadewenti,bingqieshouzhideyinsujiaoduo,xianjieduanzhinengzengjiayoulidegouzaocuoshi。
2 置換混凝土加固法
該法是剔除部分陳舊的混凝土,置換成新的混凝土,新混凝土的強度等級應比原結構、構件提高一級,且不得低於C20級。比較適用於
鋼筋混凝土構件的局部加強處理,有時也用於受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等
鋼筋混凝土結構構件的加固。
優點:與加大截麵加固法相近,而且構件加固後不影響結構原先的淨空,能恢複結構原先的外觀。
缺點:同樣存在施工的濕作業時間長、養護時間較長的缺點,而且剔除陳舊混凝土的工作量大,容易傷及原構件的鋼筋,所以在施工過程中對原構件可能造成的屈服、疲勞、失穩等破壞狀態要進行全麵嚴密的評估。
3 預應力加固法
鋼筋混凝土受彎構件,上緣受壓,xiayuanshoula。youyuyuyinglishuipinglagandeyuyinglihexinzengwaibuhezaidegongtongzuoyong,laganneichanshengzhouxianglali。gailitongguolaganmaoguduanpianxindichuandidaoyuangoujianshang,zaiyuangoujianzhongchanshengpianxinshouyazuoyong(此時該作用力在原構件上的基本形態成下緣受壓、上緣受拉趨勢) 。gaizuoyongkefulebufenwaihezaichanshengdewanju,jianshaolewaihezaixiaoying,congertigaolegoujiandekangwannengli。tongshi,youyulaganchuangeigoujiandeyalizuoyong,goujianliefengfazhandeyihuanjie、控製、斜(xie)截(jie)麵(mian)抗(kang)剪(jian)承(cheng)載(zai)力(li)也(ye)隨(sui)之(zhi)提(ti)高(gao)。值(zhi)得(de)重(zhong)視(shi)的(de)是(shi)由(you)於(yu)水(shui)平(ping)拉(la)杆(gan)的(de)作(zuo)用(yong),原(yuan)構(gou)件(jian)的(de)截(jie)麵(mian)應(ying)力(li)特(te)征(zheng)由(you)受(shou)彎(wan)變(bian)成(cheng)了(le)偏(pian)心(xin)受(shou)壓(ya),所(suo)以(yi)加(jia)固(gu)後(hou)構(gou)件(jian)的(de)承(cheng)載(zai)力(li)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)原(yuan)構(gou)件(jian)在(zai)壓(ya)彎(wan)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)承(cheng)載(zai)力(li)。 預應力筋的張拉有三種方法:千斤頂張拉法、橫向收緊法和豎向張法。預應力筋的錨固有四種方法:U 型
鋼板錨固、高強螺栓錨固、扁擔或錨固、套箍錨固法。
優點:改變了原結構內力分布,降低原構件的應力水平,消除新加杆件與原來構件的應力應變滯後現象,能較大幅度地提高結構整體承載力。
缺點:加固後對原結構外觀有一定影響,對環境溫度有一定要求,在生產性熱源且原結構表麵溫度經常大於600℃的環境中使用時,其防護處理較困難,造價較高,另外對於混凝土收縮變大的結構,造成後加部分的預應力損失較大,故不宜采用。
4
粘鋼加固法
粘鋼法原理與
鋼筋混凝土結構中的鋼筋與混凝土之間的關係一樣,是在
鋼筋混凝土受彎構件承載力不足區段(正截麵受拉區、正截麵受壓區或斜截麵)表麵用特製的
建築結構膠粘貼
鋼板,使其整體工作共同受力,以提高結構構件承載力的一種
加固方法。該方法的實質是一種體外配筋,提高原構件的配筋量,從而相應提高構件的剛度、抗拉、抗壓、抗彎和抗剪等方麵的性能,適用於承受靜力作用且處於正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。
粘鋼後截麵受彎承載力計算, 可根據現行國家標準《混凝土
結構加固技術規範》的相關規定進行, 其受壓區高度可按下式計算:
f yoAso fayAa - f′yoA′so = fcmoboX
式中: f yo ―原構件縱向鋼筋抗拉強度設計值;
Aso ―原構件縱向受拉鋼筋截麵麵積;
fay ―加固
鋼板抗拉強度設計值;
Aa ―加固
鋼板截麵截麵積;
f′yo―原構件縱向鋼筋抗壓強度設計值;
A′so ―原構件縱向受壓鋼筋截麵麵積;
fcmo ―原構件混凝土彎曲抗壓強度設計值;
bo ―原構件的寬度;
X ―混凝土受壓區高度。
當構件斜截麵受剪承載力不足時,此時斜截麵受剪承載力按下式計算:
V≤Vo 2fayAalLu /S
同時,必須滿足以下條件:
Lu /S≥1.5
式中:V ―斜截麵剪力設計值;
Vo ―原構件斜截麵受剪承載力設計值;
Aal ―單肢箍板截麵麵積;
Lu ―單肢箍板的梁側混凝土的粘結長度;
S ―箍板軸線間距。
優點:該方法施工方便快捷,現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對結構的外形、淨空等影響較小,在施工過程中對生產和生活無顯著影響。與其他
加固方法比較,
粘鋼加固施工幹淨利落, 比較簡便, 現場無濕作業。完成加固後的結構外觀不改變, 比較輕巧, 結構自重增加極微, 不會導致建築物內其他構建的連鎖加固。因此在房屋建築領域和公路橋梁領域中都得到了普遍采用。
缺點:該法加固對結構膠的要求較高,結構膠必須是強度高、粘結力強、耐老化、彈性模量高、線膨脹係數小、具有一定彈性,其加固效果在很大程度上取決於膠粘工藝與操作水平,所以在設計施工過程中必須要非常慎重。
5 粘貼纖維加固法
外貼纖維加固是用特製膠結材料把纖維增強複合材料貼於被加固構件的相應區域,使它與被加固構件截麵共同工作,達到提高構件承載能力的目的。
工程實踐和試驗研究表明:采用碳纖維對
鋼筋混凝土柱進行
抗震加固,可以有效約束混凝土的變形,增強耗能能力,從而使其承載能力及延性能力有很大的提高,可取得良好的
抗震加固效果。碳纖維片材由於其強度高,彈性模量大,用於橫向包裹
鋼筋混凝土柱時,可以有效提高柱的承載能力和延性性能,其作用機理體現在兩個方麵:
一方麵,碳纖維片材橫向包裹,其作用類似受剪鋼筋,協同鋼筋承受剪力。由於碳
纖(xian)維(wei)的(de)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)遠(yuan)遠(yuan)大(da)於(yu)鋼(gang)筋(jin)的(de)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du),相(xiang)當(dang)於(yu)配(pei)筋(jin)率(lv)大(da)大(da)提(ti)高(gao),使(shi)其(qi)抗(kang)剪(jian)承(cheng)載(zai)力(li)得(de)以(yi)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao),斜(xie)裂(lie)縫(feng)出(chu)現(xian)以(yi)後(hou)構(gou)件(jian)的(de)變(bian)形(xing)性(xing)能(neng)也(ye)得(de)以(yi)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)。
另一方麵,橫向包裹碳纖維,haihuiduiqineibudehunningtuqidaoyouxiaodeyueshuzuoyong,dangshouyaquhunningtudadaofengzhiyinglihou,juhengxiangpengzhangbianxingjijuzengda,tanxianweihuanxiangyingbianxianzhuzengda,huanxiangyueshulizengda,zhejiushidehunningtuyingli―應ying變bian曲qu線xian的de下xia降jiang變bian得de平ping緩huan,極ji限xian壓ya應ying變bian得de以yi提ti高gao,因yin而er推tui遲chi了le受shou壓ya區qu混hun凝ning土tu的de破po壞huai過guo程cheng,充chong分fen發fa揮hui了le縱zong向xiang鋼gang筋jin的de塑su性xing變bian形xing性xing能neng,顯xian著zhu改gai善shan構gou件jian的de延yan性xing。
試驗研究資料表明,在反複循環荷載作用下,碳纖維片材包裹加固
鋼筋混凝土柱比未用
碳纖維加固鋼筋混凝土柱的滯回特性和延性有顯著的提高改善,捏狀現象緩滯,滯回環也變得越來越飽滿,具
抗震耗能能力明顯增強。
我國從1997年開始對碳纖維複合材料加固
鋼筋混凝土結構的技術進行研究,如今被用於房建、橋梁等多種
鋼筋混凝土結構構件的加固,未來這種粘碳纖維複合材料的
加固方法將會被更加普遍的采用。
優點:高gao強qiang高gao效xiao,施shi工gong方fang便bian快kuai捷jie,施shi工gong工gong期qi短duan,不bu需xu要yao大da型xing施shi工gong機ji械xie,操cao作zuo簡jian單dan,具ju有you極ji佳jia的de耐nai腐fu蝕shi性xing和he耐nai久jiu性xing,適shi用yong麵mian廣guang,施shi工gong質zhi量liang容rong易yi保bao證zheng,對dui結jie構gou的de淨jing空kong、外觀等影響小。
缺點:彈性模量小,對於需要加固剛度的構件來說不太適用,耐火性與耐高溫性能差,一般的環氧樹脂在100攝氏度時力學性能會受到較大影響,隻有特殊的環氧樹脂可以在200攝氏度的高溫下正常工作,延性不足,構件變形過大時會引起碳纖維的脆性斷裂,導致結構的脆性破壞,對於需要較大變形或對
抗震要求比較高的結構來說,這一點是十分不利的。
6 結論
對於需要加固的建築物,其
加固方案的製定尤為重要,應根據建築物的不同情況製定不同的
加固方案。方案的確定要遵循安全、經濟、快捷、施工方便可行、且施工質量可以得到保證的原則。隻有這樣
加固工程才能收到良好的社會效益和經濟效益。每種
加固方法都有它自己的優缺點,根據不同工點的需求,確定出最經濟實用、安全美觀的
加固方法。