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工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法運(yùn)用探討
發(fā)布時(shí)間：2011-08-13 09:25:54更新時(shí)間：2023-07-11 16:50:09
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工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法運(yùn)用探討
陳習(xí)子
摘 要：現(xiàn)實(shí)中頻頻遇見的地震災(zāi)害，對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的損失。在當(dāng)前以人為本的社會(huì)，對(duì)使用了幾十年的房屋進(jìn)行加固處理，提高其安全性是非常必要的。本文以某工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)為例，介紹了該工程中的柱、梁、板的不同加固方法，為加固設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)加固；加大柱截面法；碳纖維；鋼構(gòu)套；
前言
近幾年來，世界范圍內(nèi)大地震頻發(fā)，由于地震發(fā)生往往不可提前預(yù)知，所以地震對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的損失。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平得到大幅提高，為保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)抗震能力不足的建筑物進(jìn)行加固是很有必要的。在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)建筑物進(jìn)行安全性、適用性和耐久性的檢測(cè)和鑒定，鑒定的評(píng)估報(bào)告是抗震加固設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。下面以某工程結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)為例，介紹了該工程中的柱、梁、板的不同加固方法，為抗震加固設(shè)計(jì)提供參考。
一、工程概況
某建筑工程原為6層框架結(jié)構(gòu)(見圖1),其中西座有5層;高約為24m,6 度抗震設(shè)防,Ⅱ類場(chǎng)地。柱、梁、樓板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)都為C25�？蚣芰�、 柱截面主要尺寸分別為250×700,500×700。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。此建筑原作為寫字樓使用、大開間的間隔;現(xiàn)建設(shè)單位要將其改造為小開間的公寓式酒店及健身中心, 而且西座還要增加2層。由于該建筑使用了10余年，功能改造后，有的部位不滿足承載力要求和現(xiàn)行抗震規(guī)范要求，需進(jìn)行加固處理。
二、工程的加固設(shè)計(jì)
經(jīng)檢測(cè)、鑒定及抗震驗(yàn)算,工程部分框架柱、框架梁及部分樓板的抗震承載力不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,其余都符合《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于多層鋼筋混凝土房屋鑒定的規(guī)定。在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí),遵循對(duì)稱加固的原則,使加固后建筑物的質(zhì)量分布、剛度分布比較均勻,結(jié)構(gòu)樓層綜合抗震能力指數(shù)、構(gòu)件的抗震承載力都有所提高,而且滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》的要求。以下主要介紹柱、梁、板不同加固方法的運(yùn)用。
1 混凝土柱的加固
1.1 原混凝土柱的軸壓比不滿足要求。
此情況下采用加大柱截面法。但一部分鋼筋混凝土柱由于建筑不允許在某一面加大柱截面。因此曾設(shè)計(jì)用圖2所示的兩種加固方法,最后認(rèn)為圖(b)的加固方法更為理想。理由如下:1)圖 2(b)的方法雖然在建筑限制的方向超出了 25mm,但在與建筑專業(yè)協(xié)商后認(rèn)為經(jīng)過后期抹灰后,基本上不影響外觀,也不會(huì)影響建筑的功能使用;2)采用一個(gè)封閉箍筋在整體性能和對(duì)施工質(zhì)量的控制上都比采用圖 2(a)的兩個(gè)U 型箍筋要好得多;3) 由于原混凝土柱在施工時(shí)會(huì)由于種種原因使得柱的箍筋位置及間距出現(xiàn)偏差, 這就導(dǎo)致在鑿開柱子的混凝土找出原箍筋并與圖 2(a)新增U 型箍筋焊接的過程中,耗費(fèi)大量的時(shí)間和人工;4)圖2(b)的新加鋼筋混凝土套超出原混凝土柱厚25mm的混凝土層,只是起保護(hù)封閉箍筋的作用,可代之以水泥砂漿抹上去,所以不必?fù)?dān)心其因厚度太小而出現(xiàn)的蜂窩麻面而影響施工質(zhì)量。
1.2原混凝土柱只有箍筋不滿足要求。
此情況下采用封閉式粘貼碳纖維布的加固方法。此時(shí),碳纖維布與原混凝土柱共同承擔(dān)柱子的剪力。在按《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)計(jì)算規(guī)定把碳纖維換算成柱的體積配箍率時(shí),也必須要滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)柱端箍筋加密區(qū)的體積配箍率的要求。應(yīng)該注意:采用碳纖維加固法時(shí),必須保證原混凝土實(shí)際強(qiáng)度不能低于C20。
1.3原混凝土柱軸向承載力、縱向鋼筋和箍筋不滿足要求。
由于不能加大柱截面, 此時(shí)可采用濕式外包鋼加固法。此法不但柱截面與原來差別不大,而且施工的進(jìn)度較加大截面法快、成本較碳纖維加固法低。濕式外包鋼加固原理是利用型鋼與扁鋼箍形成鋼構(gòu)套，鋼構(gòu)套對(duì)混凝土柱形成包裹約束，達(dá)到增強(qiáng)混凝土柱的軸向承載力；另外通過結(jié)構(gòu)膠的剪力傳遞作用，外加型鋼的強(qiáng)度又能補(bǔ)足混凝土構(gòu)件內(nèi)部受拉鋼筋的不足，扁鋼箍又能彌補(bǔ)混凝土構(gòu)件箍筋不足。從而達(dá)到提高混凝土柱子的抗壓、抗彎和抗剪承載力。
鋼構(gòu)套必須錨固在柱上下兩端的梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi), 錨固的做法有兩種情況:
(1)鋼構(gòu)套的豎向角鋼(或豎向扁鋼板)沒有與原混凝土梁相交,而是直接穿過樓板,在混凝土柱周圍繼續(xù)做鋼構(gòu)套,直到滿足錨固長(zhǎng)度。
(2)鋼構(gòu)套的豎向角鋼(或豎向扁鋼板)與原混凝土梁相交,由于鋼構(gòu)套的豎向角鋼(或豎向扁鋼板)受到原梁內(nèi)的鋼筋阻擋,不能繼續(xù)伸長(zhǎng),鋼構(gòu)套的錨固做法應(yīng)采用圖3所示的方法。
濕式外包鋼加固法不適用于變截面構(gòu)件、弧形截面構(gòu)件。
2 混凝土梁的加固
工程大多數(shù)需要加固的梁的原配鋼筋與現(xiàn)行規(guī)范要求相差較大,根據(jù)不同梁的實(shí)際情況,采用不同的加固方法，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的目的。
2.1 弧形梁的配筋不滿足要求
弧形梁加固如圖4所示, 在原結(jié)構(gòu)梁的外圍增加一個(gè)鋼筋混凝土套。施工時(shí)沿梁兩側(cè)鑿開100mm寬的槽,套上箍筋后灌入細(xì)石混凝土。此時(shí)應(yīng)注意:因新加的受拉鋼筋不能完全發(fā)揮其抗拉性能,故其強(qiáng)度應(yīng)予以折減,折減系數(shù)為0.9。因在梁面上新增加梁端負(fù)筋比較困難,如果增大梁的截面后出現(xiàn)梁端所配負(fù)筋還沒滿足計(jì)算要求、但梁跨中所配正筋已滿足設(shè)計(jì)要求的情況,則應(yīng)運(yùn)用梁內(nèi)力塑性重分布的原理,適當(dāng)加大梁跨中新增的縱筋面積。
圖4
2.2懸臂梁配筋不滿足要求
根據(jù)懸臂梁所處的實(shí)際情況,把粘貼鋼板法與外加鋼構(gòu)套法有機(jī)地結(jié)合在一起,如圖5所示。因懸臂梁的受力鋼筋位于梁面,所以采用建筑用的高強(qiáng)粘結(jié)膠把鋼板粘貼在梁面上,以承擔(dān)懸臂梁的梁端負(fù)彎矩�！督ㄖ拐鸺庸碳夹g(shù)規(guī)程》規(guī)定:粘貼鋼板與原構(gòu)件宜采用脹管螺栓連接。但因脹管螺栓會(huì)影響日后樓面的正常使用,故用鋼構(gòu)套代替脹管螺栓把鋼板與原懸臂梁連接在一起,以保證即使鋼板與懸臂梁間高強(qiáng)粘結(jié)膠老化了,鋼板與懸臂梁之間仍能共同協(xié)調(diào)變形。在施工時(shí)把鋼板、角鋼和鋼綴板焊在一起,形成一個(gè)鋼構(gòu)套,鋼構(gòu)套與懸臂梁之間再施以壓力灌漿,用高強(qiáng)粘結(jié)膠把整個(gè)鋼構(gòu)套與懸臂梁粘結(jié)在一起。梁面鋼板在懸臂梁的支座處按圖6所示的方法錨固。鋼板的設(shè)計(jì)則是把鋼板等效于受拉縱筋,鋼綴板等效于箍筋;按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。
3 混凝土板的加固
對(duì)樓板的加固，根據(jù)不同情況，通常有粘貼碳纖維、疊合、板底加鋼梁等方法。如果板配筋不夠就粘貼碳纖維；如果要求提高樓板局部承載力，在可以加厚樓板時(shí)，采用疊合樓板法；如果受凈空限制，不能加厚本層樓面，則可以采用在樓板底面加鋼梁加固。
三、結(jié)束語(yǔ)
在本工程中設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同混凝土構(gòu)件實(shí)際情況，靈活運(yùn)用不同的加固處理技術(shù)，達(dá)到了很好的加固效果和經(jīng)濟(jì)效益。本工程已經(jīng)完工，使用效果良好。希望本文能為工程加固設(shè)計(jì)人員提供一定的參考和借鑒。
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