談談建築結構抗震加固技術
發布時間:2014-07-15
隨著現代經濟的飛速發展和生活水平的不斷提高,人們對建築的數量、質量和使用功能提出了越來越多的要求,科學技術的進步也促使各種新型結構、新型材料以及新的
施工工藝不斷出現。為保證建築工程的質量,促使建築業健康發展,我國於1997年通過了《中華人民共和國建築法》,明確規定:“建築物在合理使用壽命內,必須確保地基基礎工程和主體結構的質量,對已發現的質量缺陷,建築施工企業應當修複。”除chu此ci之zhi外wai,對dui我wo國guo而er言yan,將jiang原yuan有you的de建jian築zhu進jin行xing改gai造zao以yi充chong分fen利li用yong,不bu但dan可ke以yi節jie約yue投tou資zi,而er且qie能neng夠gou減jian少shao對dui土tu地di的de征zheng用yong,對dui緩huan解jie日ri益yi緊jin張zhang的de城cheng市shi用yong地di矛mao盾dun有you著zhe重zhong要yao的de意yi義yi。
1 常用的
結構加固技術
1.1
增大截麵加固法對
鋼筋混凝土結構而言,增大截麵法是通過采用同種材料(
鋼筋混凝土)來增大原
混凝土結構截麵麵積,從而達到提高結構承載能力的目的。當梁、柱構件抗力不夠時,常采用增大截麵法,其優點如下:
1)
施工技術成熟,便於施工;2)質量好,可靠性強;3)提高抗力及構件剛度的幅度大,尤其對柱增加穩定性較大。
增大截麵、增zeng加jia剛gang度du,首shou先xian要yao考kao慮lv分fen析xi整zheng體ti結jie構gou,不bu能neng僅jin為wei局ju部bu加jia大da而er加jia大da,這zhe樣yang會hui引yin起qi整zheng體ti結jie構gou的de局ju部bu薄bo弱ruo層ceng發fa生sheng重zhong大da事shi故gu。此ci外wai,加jia大da截jie麵mian法fa還hai有you一yi些xie不bu利li因yin素su,使shi用yong時shi要yao予yu以yi考kao慮lv。
1)因構件質量和剛度變化較大,結構固有頻率會發生變化,因此,應避免使
結構加固後的固有頻率進入地震或風震的共振區域,造成新形式的破壞;2)現場濕作業工作量大,養護時間較長,對生產和生活有一定的影響;3)構件的截麵增大後對結構的外觀以及房屋或橋梁淨空也有一定的影響。
增大截麵加固法主要使用於梁、板、柱、牆等一般結構。
1.2外
包鋼加固法外
包鋼加固法是一種以角鋼外包於構件四角,角鋼之間用綴板連接的加同方法。外
包鋼加固法分幹式和濕式兩種情況。
1)濕shi式shi外wai包bao鋼gang法fa是shi在zai型xing鋼gang與yu原yuan構gou件jian之zhi間jian用yong乳ru膠jiao水shui泥ni或huo環huan氧yang樹shu脂zhi等deng粘zhan結jie,使shi新xin舊jiu材cai料liao之zhi間jian有you較jiao好hao的de協xie同tong工gong作zuo能neng力li,其qi整zheng體ti性xing好hao,但dan濕shi作zuo業ye工gong作zuo量liang大da;2)幹(gan)式(shi)外(wai)包(bao)鋼(gang)法(fa)是(shi)型(xing)鋼(gang)與(yu)原(yuan)構(gou)件(jian)之(zhi)問(wen)無(wu)任(ren)何(he)粘(zhan)結(jie),有(you)時(shi)雖(sui)填(tian)以(yi)水(shui)泥(ni)砂(sha)漿(jiang),但(dan)並(bing)不(bu)能(neng)確(que)保(bao)結(jie)合(he)麵(mian)剪(jian)力(li)和(he)拉(la)力(li)的(de)有(you)效(xiao)傳(chuan)遞(di),型(xing)鋼(gang)與(yu)原(yuan)構(gou)件(jian)不(bu)能(neng)整(zheng)體(ti)工(gong)作(zuo),彼(bi)此(ci)隻(zhi)能(neng)單(dan)獨(du)受(shou)力(li)。與(yu)濕(shi)式(shi)外(wai)包(bao)鋼(gang)相(xiang)比(bi),於(yu)式(shi)外(wai)包(bao)鋼(gang)施(shi)工(gong)更(geng)為(wei)簡(jian)便(bian),但(dan)承(cheng)載(zai)力(li)提(ti)高(gao)不(bu)如(ru)濕(shi)式(shi)外(wai)包(bao)鋼(gang)有(you)效(xiao)。
該法能在基本上不改變原結構構件截麵尺寸的情況下,大幅度提高構件承載力,增大延性和剛度,適用於混凝土柱、梁、屋架和磚窗間牆以及煙囪等結構構件和構築物的加固。外
包鋼加固fatebieshiyongyushiyongshangbuyunxuzengdajiemianchicun,eryouxuyaodafududitigaochengzailidezhouxinhepianxinshouyagoujiandejiagu。gaifashigongsudukuai,xianchanggongzuoliangjiaoxiao,jiaguxiaoguohao,danyonggangliangda,jiagufeiyongjiaogao。
1.3預應力加固法預應力加固法是一種采用外加預應力鋼拉杆(分水平拉杆和組合式拉杆)huoxinggangchengganduijiegoujinxingjiagudefangfa。tongguoshijiayuyingliqiangpoganglaganhuoxinggangchengganshouli,yingxiangbinggaibianyuanjiegouyinglifenbu,bingjiangdijiegouyuanyouyinglishuiping,zhishiyiban
加固方法中(zhong)普(pu)遍(bian)存(cun)在(zai)的(de)應(ying)力(li)應(ying)變(bian)滯(zhi)後(hou)現(xian)象(xiang)的(de)影(ying)響(xiang)能(neng)較(jiao)好(hao)的(de)消(xiao)除(chu)。因(yin)此(ci),後(hou)加(jia)部(bu)分(fen)與(yu)原(yuan)結(jie)構(gou)能(neng)較(jiao)好(hao)地(di)共(gong)同(tong)工(gong)作(zuo),結(jie)構(gou)的(de)總(zong)體(ti)承(cheng)載(zai)能(neng)力(li)可(ke)顯(xian)著(zhe)提(ti)高(gao)。預(yu)應(ying)力(li)加(jia)固(gu)法(fa)具(ju)有(you)加(jia)固(gu)、卸載和改變結構應力分布的三重效果,適用於大跨度
結構加固,以及采用其他方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力應變狀態下的大型
結構加固。
預應力加固法的主要優點如下:
1)體外配筋張拉預應力可以起到增加主筋、提高正截麵及斜截麵的強度,同時也提高了剛度,有效地改善了使用性能且效果好。
2)預應力能消除或減緩後加杆件的應力滯後現象,使後加杆件有效地工作。
3)預應力產生的負彎矩可以抵消部分荷載彎矩,減小原構件的撓度,縮小原構件的裂縫寬度甚至使原裂縫完全閉合。
因此,預應力加固法是一種加固效果好而且費用低的
加固方法,具有廣闊的應用前景。該法的缺點是增加了施加預應力的工序和設備。
1.4外部
粘鋼加固法外部
粘鋼加固法是將
鋼板通過粘結劑,按加固設計要求,粘貼於混凝土或鋼結構表麵,使之共同工作。這種加固法的優點是取材容易,施工方便、快捷,能在幾乎不改變構件的外觀和使用空間的條件下,大大提高結構構件的承載力和正常使用階段的性能。
采用外部
粘鋼加固時,通常是將
鋼板粘於梁底受拉區,以提高梁的承載力,當在梁側貼
鋼板時還可以提高梁斜截麵承載力。
目前,外部
粘鋼加固法主要用於承受靜力作用的一般受彎構件及受拉構件的補強加固,要求環境溫度不宜超過60℃,相對濕度不宜大於70%,並要求無化學腐蝕。當工作條件不滿足上述要求時,應當采取相應的處理措施。粘貼
鋼板對
施工工藝要求較高,一般需要專業施工隊伍才能保證施工質量。
1.5增設支點加固法增設支點加固法是通過增設支承點來減小結構計算跨度,達到減小結構內力和提高其承載能力的
加固方法。該法簡單可靠,但對於使用空間有一定影響,適用於梁、板、桁架、網架等水平結構的加固。
按(an)照(zhao)增(zeng)設(she)的(de)支(zhi)承(cheng)結(jie)構(gou)的(de)變(bian)形(xing)性(xing)能(neng),增(zeng)設(she)支(zhi)點(dian)法(fa)可(ke)分(fen)為(wei)剛(gang)性(xing)支(zhi)點(dian)和(he)彈(dan)性(xing)支(zhi)點(dian)兩(liang)種(zhong)情(qing)況(kuang)。剛(gang)性(xing)支(zhi)點(dian)法(fa)通(tong)過(guo)支(zhi)承(cheng)結(jie)構(gou)的(de)軸(zhou)心(xin)受(shou)壓(ya)或(huo)軸(zhou)心(xin)受(shou)拉(la)將(jiang)荷(he)載(zai)直(zhi)接(jie)傳(chuan)給(gei)基(ji)礎(chu)或(huo)柱(zhu)子(zi)等(deng)構(gou)件(jian),由(you)於(yu)支(zhi)承(cheng)結(jie)構(gou)的(de)軸(zhou)向(xiang)變(bian)形(xing)遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)於(yu)被(bei)加(jia)固(gu)結(jie)構(gou)的(de)撓(nao)曲(qu)變(bian)形(xing),對(dui)被(bei)加(jia)固(gu)結(jie)構(gou)而(er)言(yan),支(zhi)承(cheng)結(jie)構(gou)可(ke)簡(jian)化(hua)按(an)不(bu)動(dong)支(zhi)點(dian)考(kao)慮(lv),結(jie)構(gou)受(shou)力(li)較(jiao)為(wei)明(ming)確(que),內(nei)力(li)計(ji)算(suan)大(da)為(wei)簡(jian)化(hua);彈性支點法通過支承結構的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載的一種
加固方法.,由you於yu支zhi承cheng結jie構gou的de變bian形xing和he被bei加jia固gu結jie構gou的de變bian形xing屬shu同tong一yi數shu量liang級ji,支zhi承cheng結jie構gou隻zhi能neng按an彈dan性xing支zhi點dian考kao慮lv,內nei力li分fen析xi較jiao為wei複fu雜za。相xiang對dui而er言yan,剛gang性xing支zhi點dian加jia固gu對dui結jie構gou承cheng載zai能neng力li提ti高gao幅fu度du較jiao大da,彈dan性xing支zhi點dian加jia固gu對dui結jie構gou使shi用yong空kong間jian的de影ying響xiang程cheng度du較jiao低di。
1.6化學灌漿補強法化學灌漿補強就是將一定化學材料配製成漿液,用壓送設備將其灌入
混凝土結構裂縫內,使其擴散、膠凝或固化,達到補強的目的。化學灌漿材料主要有兩種:一種是以環氧樹脂為主劑配製成的環氧樹脂灌漿材料,它具有化學穩定性好、可以室溫固化、收縮小、強度高、zhanjieliqiangdengyixilieyoudian,erqieyinweihuanyangshuzhiguanjiangcailiaodezhanjieliheneijulijundayuhunningtudeneijuli,nengyouxiaodixiubuhunningtudeliefeng,huifujiegoudezhengtixing,muqianshiyizhongjiaohaodebuqianggujiehuaxueguanjiangcailiao,yibanyongyuxiubukuanduwei0.2 mm~0.5 iD2n的裂縫;另一種是以甲基丙烯酸甲酯為主劑配製的甲基丙烯酸酯類灌漿材料,它具有可灌性好的特點,能灌入0.05 nlnl寬的細微裂縫中,一般用來修補縫寬在0.2 Inrn以下的裂縫。
化學灌漿補強法主要用來修補因出現裂縫而影響使用功能的結構,如水池、水塔、水壩等,也可用來修補混凝土梁、板、柱等構件及因鋼筋鏽蝕而導致結構耐久性降低的構件。
1.7水泥壓漿補強法水泥壓漿補強法是一種用壓力設備將水泥漿液壓入結構構件的蜂窩、孔洞或裂縫中,充填並固結這些缺陷,以達到補強加固的目的。水泥灌漿具有強度高、材料來源廣、價格低,運輸、儲存方便及灌漿工藝比較簡單等優點,至今仍是應用最廣泛的灌漿材料。該法的缺點是需要專門的設備,主要用於因地震、溫度、沉降等原因引起的磚牆裂縫的修補。
1.8噴射混凝土補強法噴射混凝土補強法是一種用混凝土噴射機將混凝土拌合料和水(幹噴機)或混凝土濕料(濕噴機)以高速噴射到
混凝土結構上,並快速凝固成型的
加固方法。噴射混凝土不需要振搗,它借助水泥與骨料之間的連續衝擊實現密實化,也不需要支模或隻需部分支模,施工方便、速度快、工期短、噴射凝固層與原結構粘結力強,所以在大範圍
加固工程中具有獨特優勢,其缺點是需要專門的設備,對混凝土的配合比設計要求較高。這種方法常用於:
病弱混凝土的局部或全部更換;在梁、板等構件的下麵增補混凝土;填補混凝土和磚石結構中的孔洞、縫隙及混凝土牆的麻麵。
1.9粘貼纖維材料加固法纖維複合材料作為一種新型的
混凝土結構補bu強qiang加jia固gu材cai料liao在zai我wo國guo逐zhu漸jian興xing起qi,纖xian維wei增zeng強qiang複fu合he材cai料liao是shi利li用yong樹shu脂zhi類lei膠jiao結jie材cai料liao將jiang纖xian維wei布bu粘zhan貼tie於yu混hun凝ning土tu表biao麵mian,從cong而er達da到dao對dui結jie構gou構gou件jian補bu強qiang加jia固gu及ji改gai善shan結jie構gou受shou力li性xing能neng的de目mu的de。
結構加固中常用的FRP(纖維增強複合材料)有:CFRP(碳纖維增強塑料)、GFRP(玻璃纖維增強塑料)和AFRP(芳綸纖維增強複合材料),與傳統混凝土
結構加固技術相比具有明顯的優越性。
1)高強高效。在加固修補
混凝土結構中可以充分利用其高強度的特點來提高
混凝土結構的承載力和延性,改善其受力性能,達到高效加固修補的目的,對於柱的
抗震加固尤其具有重要意義。2)施工便捷。施工工效高,沒有濕作業,不需要大型施工機具,無需現場固定設施,施工占用場地少。3)具有極佳的耐腐蝕性能及耐久性能。4)施工質量易保證。5)FRP材料質量輕且薄,粘貼後每平方米重量不到1.0 kg(包括樹脂重量),一層粘貼後厚度僅1.0 mill左右:,加固修補後,基本不增加原結構自重及原構件尺寸。6)適用麵廣。
2結語
對於上述
加固方法,國內外的很多科研機構都進行了大量的研究工作,且大都已經用於實際工程中。然而,這些
加固方法都有一定的缺陷,除去帶有共性的化學腐蝕問題外,象
粘鋼加固法,還會增加構件自重、結點不易處理、施工難度大等。因此,在實際加固時,應尋求一種簡便易行的技術含量高的
加固技術。H強以其優異的性能成為土木工程領域受寵的新型材料,尤其與傳統的
鋼筋混凝土結構相結合更能發揮其突出的優點。FRPjuyouhendadeyanjiutuiguangjiazhihejudadeshehuijingjixiaoyi,suizheyanjiugongzuodebuduanshenru,zhezhongcailiaobijiangdedaoguangfandeyingyong。woguoyongyoujudadejianzhushichang,suizhejingjijianshedefeisufazhan,xiangxinFRP在我國土木工程領域將有美好廣闊的前景。