鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)研究
2015-05-27
抗震加固是對(duì)未進(jìn)行抗震設(shè)防或已進(jìn)行抗震設(shè)防但達(dá)不到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑物，進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和提高其抗震力的措施．建筑結(jié)構(gòu)加固方法隨著經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平和人們觀念的發(fā)展而發(fā)展，但有些構(gòu)件加固方法（如加大截面法）將使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的剛度發(fā)生變化，從而引起結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、構(gòu)件內(nèi)力的變化以及剛度軟弱層和強(qiáng)度薄弱層的出現(xiàn)，而這些變化對(duì)結(jié)構(gòu)承載力及彈塑性變形能力帶來(lái)的不利或有利影響，是目前的加固方法所沒(méi)有考慮的．因此對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)進(jìn)行論述有著重要的意義。
一、鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗震加固的原則
1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固，要以結(jié)構(gòu)的抗震鑒定結(jié)果為基礎(chǔ)?？拐痂b定是通過(guò)檢查現(xiàn)有建筑的設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量和現(xiàn)狀，按規(guī)定的設(shè)防要求，對(duì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)抗震鑒定的結(jié)果有針對(duì)性地進(jìn)行加固?？蛇x擇整體加固、區(qū)段加固和構(gòu)件加固。
2、在確定加固方案時(shí)，要對(duì)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進(jìn)行深入的調(diào)查，特別應(yīng)查明結(jié)構(gòu)是否存在局部損傷, 對(duì)已有的損傷應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究, 在抗震加固時(shí)加以考慮。
3、在確定抗震加固方案時(shí)，要重點(diǎn)考慮結(jié)構(gòu)總體抗震能力和變形能力的綜合協(xié)調(diào)。抗震加固的內(nèi)涵是結(jié)構(gòu)加固而非構(gòu)件加固，因此在確定結(jié)構(gòu)抗震加固方案時(shí)首先應(yīng)考慮整體性加固方案，以避免“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的構(gòu)件加固。
4、抗震加固時(shí)，要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，分別采用主要提高框架抗震承載能力、主要增強(qiáng)框架變形能力或改變結(jié)構(gòu)體系而不加固框架的方案。
5、加固后的樓層綜合抗震能力不應(yīng)小于1. 0；且不宜超過(guò)下一樓層綜合抗震能力的20%，超過(guò)時(shí)，應(yīng)同時(shí)增強(qiáng)下一層的綜合抗震能力。
6、加固后的框架應(yīng)避免形成短柱、短梁或強(qiáng)梁弱柱。
7、加固方案的選擇要避免原結(jié)構(gòu)的薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，如果發(fā)生轉(zhuǎn)移，應(yīng)對(duì)新的薄弱層進(jìn)行處理。
二、鋼筋砼結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)
1、加大截面加固法
加大截面加固法就是在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層，可增加截面有效高度，擴(kuò)大截面面積, 從而提高構(gòu)件正截面抗彎、斜截面抗剪能力，起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。加大截面加固法的關(guān)鍵是要確保結(jié)合面能有效傳力，并使新舊兩部分混凝土整體工作。因此，從設(shè)計(jì)構(gòu)造上應(yīng)該配置足夠的剪切摩擦筋或錨固件，貫穿于結(jié)合面，將兩部分連接起來(lái)，使其共同受力，達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。該方法施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和施工均比較成熟，適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間比較長(zhǎng), 對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、外包鋼加固法
外包鋼加固常用于對(duì)框架柱的加固，即在混凝土柱四周包以型鋼進(jìn)行加固，這樣既不增大混凝土截面尺寸，又大幅度地提高混凝土柱的承載力，具體方法又分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式。
干式加固法是將型鋼( 一般是角鋼) 直接外包于需要加固的混凝土柱四周, 型鋼與混凝土之間無(wú)連接，由于與混凝土沒(méi)有形成一個(gè)整體，所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。濕式外包鋼加固法采用具有良好粘結(jié)性能的高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)膠，把鋼板與混凝土構(gòu)件牢固地粘結(jié)在一起，形成復(fù)合的整體結(jié)構(gòu)，有效傳遞應(yīng)力，使構(gòu)件聯(lián)合工作，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的一種技術(shù)。兩種作業(yè)方法相比較，干式作業(yè)法施工更為簡(jiǎn)單，價(jià)格低，施工時(shí)間短, 但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。在方案選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固要求和原構(gòu)件情況, 合理選擇適當(dāng)?shù)姆桨高M(jìn)行加固。
3、置換混凝土加固法
置換混凝土加固法是指對(duì)原有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低, 韌性差的構(gòu)件材料用強(qiáng)度高，韌性好的混凝土材料置換的方法。該方法適用于對(duì)承重構(gòu)件受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的地方進(jìn)行局部加固。施工工藝簡(jiǎn)單方便，工期短，占用空間小，不影響使用功能，而且造價(jià)比較低，經(jīng)濟(jì)合理。采用本方法加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，其非置換部分的原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)，按現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果不應(yīng)低于該混凝土結(jié)構(gòu)建造時(shí)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)。置換用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比原構(gòu)件混凝土應(yīng)提高一級(jí)且不應(yīng)低于C25?；炷恋闹脫Q深度，板不應(yīng)小于40 mm，梁、柱采用人工澆筑時(shí)，不應(yīng)小于60 mm, 采用噴射法施工時(shí)，不應(yīng)小于50mm，置換長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度和缺陷的檢測(cè)及驗(yàn)算結(jié)果確定, 但對(duì)非全長(zhǎng)置換的情況其兩端應(yīng)分別延伸不應(yīng)小于100 mm。置換部分應(yīng)位于構(gòu)件受壓區(qū)內(nèi)，且應(yīng)根據(jù)受力方向?qū)⒂腥毕莼炷撂蕹?，剔除位置?yīng)在沿構(gòu)件整個(gè)寬度的一側(cè)或?qū)ΨQ(chēng)的兩側(cè)，不能僅剔除截面的一側(cè)。
4、粘貼鋼板加固法
鋼筋混凝土受彎構(gòu)件外部粘鋼加固是在構(gòu)件承載力不足區(qū)段(正截面受拉區(qū)、正截面或斜截面受壓區(qū))的表面粘貼強(qiáng)度高的鋼板，使原有混凝土和鋼板作為一個(gè)新的整體共同受力，并約束混凝土變形，進(jìn)而提高了加固構(gòu)件的剛度和抗裂度， 有效發(fā)揮了粘貼鋼板的抗彎、抗剪、抗壓性能， 且不會(huì)在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力集中。采用該方法加固時(shí)，要求被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉黏結(jié)強(qiáng)度不得低于115MPa，并且應(yīng)將鋼板設(shè)計(jì)成僅承受軸向應(yīng)力作用。在鋼板表面應(yīng)進(jìn)行防銹蝕處理，表面防銹蝕材料對(duì)鋼板和膠粘劑都無(wú)害。
它的特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、速度快、工期短, 現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響??；傳力直接，加固效果好，耐久性好，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平； 適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
5、增設(shè)支點(diǎn)加固法
增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過(guò)增設(shè)支承點(diǎn)來(lái)減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。該法簡(jiǎn)單可靠，但對(duì)于使用空間有一定影響，適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。
按照增設(shè)的支承結(jié)構(gòu)的變形性能，增設(shè)支點(diǎn)法可分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種情況。剛性支點(diǎn)法通過(guò)支承結(jié)構(gòu)的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎(chǔ)或柱子等構(gòu)件。由于支承結(jié)構(gòu)的軸向變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被加固結(jié)構(gòu)的撓曲變形，對(duì)被加固結(jié)構(gòu)而言，支承結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化按不動(dòng)支點(diǎn)考慮，結(jié)構(gòu)受力較為明確，內(nèi)力計(jì)算大為簡(jiǎn)化；彈性支點(diǎn)法是通過(guò)支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用間接地傳遞荷載的一種加固方法。由于支承結(jié)構(gòu)的變形和被加固結(jié)構(gòu)的變形屬同一數(shù)量級(jí)，支承結(jié)構(gòu)只能按彈性支點(diǎn)考慮，內(nèi)力分析較為復(fù)雜。相對(duì)而言，剛性支點(diǎn)加固對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力提高幅度較大，彈性支點(diǎn)加固對(duì)結(jié)構(gòu)使用空間的影響程度較低。
6、化學(xué)灌漿補(bǔ)強(qiáng)法
化學(xué)灌漿補(bǔ)強(qiáng)就是將一定化學(xué)材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入混凝土結(jié)構(gòu)裂縫內(nèi)，使其擴(kuò)散、膠凝或固化，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的?；瘜W(xué)灌漿材料主要有兩種：一種是以環(huán)氧樹(shù)脂為主劑配制成的環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料，它具有化學(xué)穩(wěn)定性好、可以室溫固化、收縮小、強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的粘結(jié)力和內(nèi)聚力均大于混凝土的內(nèi)聚力，能有效地修補(bǔ)混凝土的裂縫，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性，目前是一種較好的補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)化學(xué)灌漿材料，一般用于修補(bǔ)寬度為0.2 ～0.5 mm 的裂縫；另一種是以甲基丙烯酸甲酯為主劑配制的甲基丙烯酸酯類(lèi)灌漿材料。它具有可灌性好的特點(diǎn)，能灌入0.05 mm寬的細(xì)微裂縫中，一般用來(lái)修補(bǔ)縫寬在0.2 mm以下的裂縫。
化學(xué)灌漿補(bǔ)強(qiáng)法主要用來(lái)修補(bǔ)因出現(xiàn)裂縫而影響使用功能的結(jié)構(gòu)，如水池、水塔、水壩等，也可用來(lái)修補(bǔ)混凝土梁、板、柱等構(gòu)件及因鋼筋銹蝕而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性降低的構(gòu)件。
總之，鋼筋混凝土加固技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，各種加固方法也有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，加固效果也受到多方面的影響，在具體的工程中，應(yīng)合理的選擇加固方法，做到即經(jīng)濟(jì)、又安全。
