混凝土結構加固技術應用研究
2015-06-15
引言
混凝土建筑結構己成為建筑領域中技術發(fā)展最迅速、應用最廣泛的一種結構體系，但在使用過程中，由于自身老化、各種災害和人為損傷等原因，使建筑物不斷產生各種結構安全隱患，如不及時采取加固措施，就有可能導致重大的質盆安全事故。為此，如何采取有效的加固措施對受損建筑物進行處理以恢復其使用功能是工程技術人員面臨的重要課題。
一、加固改造方法探討
1、加固改造方法的分類
總得來說，混凝土結構加固主要可分為兩大類—即直接加固與間接加固，它們各有自身特點和適應范圍，加固方案選取時要綜合分析工程的實際條件和功能要求，在諸多方法中選擇適宜的方法和相應的技術。
2、直接加固方法
(1)、加大截面加固法
本方法適用于混凝土梁、柱、板等多類構件優(yōu)點在于：施工技術成熟，對施工人員無特殊的專業(yè)要求，施工方便，質量易于控制，可靠性高，可有效提高結構構件抗力，特別能夠較大程度地提高柱的穩(wěn)定性。
?。?）、置換混凝土加固法
該方法適用于對受壓區(qū)混凝土存在強度偏低或密實度達不到要求的嚴重質量缺陷的混凝土梁、柱等承重構件的加固。其優(yōu)點主要表現(xiàn)為構件加固后能恢復原貌，且不改變原有空間和建筑結構布置。
（3）、外包鋼加固法
該法適用于在不允許增大原構件截面尺寸，但又要求大幅度提高截面承載能力的混凝土結構。這種加固施工方法施工棍凝土建筑結構加固技術應用研究簡便、易操作，能明顯提高結構構件的承載能力，較為可靠，同時其對使用空間影響小、現(xiàn)場工作量也較小，施工時間較短。
除以上直接加固法外，還有粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復合材加固法、繞絲法加固法。
3、間接加固方法
（1）增加支承加固法
該法適用于對使用條件和外觀要求不高的建筑物，搶險工程的臨時性支頂，具有受力明確、易于安裝拆卸、簡單可靠等優(yōu)點。.
（2）預應力加固法
該法具有三重效果：改變結構內力分布、卸載和加固，對其它加固方法中常見的應力應變滯后現(xiàn)象能較好地消除;因此在重型結構、大跨度構件或處于高應力、高應變狀態(tài)下的混凝土構件的加固中適用。
二、加固改造技術在實際工程中的應用研究
1工程概況
某辦公大樓呈長方形，東西長240m，南北長308m，總用地面積73300 m2，建筑面積為69779 m2，其中地上61970 m2，地下9398 m2，建筑總高度94.2m，地上19層(局部25層)，地下一層，采用框架結構形式。進行報告廳觀眾廳屋面部位(17.21m)標高的混凝土結構澆筑施工時，由于腳手架支撐體系失穩(wěn)導致屋面部位整體坍塌。
2、加固方法選擇和方案設計
混凝土工程
(1)四樓柱頭混凝土結構
經(jīng)檢測單位對混凝土柱進行檢測，其結構整體性基本完好，混凝土強度符合設計要求;但也存在以下兩個方面的缺陷:一方面觀眾廳坍塌事故發(fā)生時，未振搗的松散混凝土撤落在柱頭周邊的，并凝結成塊，影響柱頭混凝土的咬藕力;另一方面少數(shù)柱頭局部鋼筋保護層混凝土因撞擊受拉出現(xiàn)脫落及細微裂紋現(xiàn)象;
針對存在的上述混凝土缺陷，采用以下的修復方法:
1)將撒落的松散混凝土鑿除，直至到原密實的混凝土后，用清水沖洗干凈;
2)混凝土出現(xiàn)脫落及細微裂紋現(xiàn)象;應用扁嘴鑿將脫落及開裂部位混凝土鑿除，如果剝落位置在鋼筋中線位置，應將鋼筋周邊混凝土全部鑿除，以滿足混凝土與鋼筋之間的握裹力要求:混凝土鑿除干凈后，應與上部柱子混凝土同時澆搗施工。
3)為了保證混凝土澆搗質量，新舊混凝土面可靠結合，四樓梁、柱接頭應鑿毛處理、松散混凝土殘渣應清理干凈，并在處理面增刷界面劑;部分位置為了避免出現(xiàn)分層現(xiàn)象，該處鑿除范圍應從混凝土外皮向內鑿除10cm以上。
（2）懸臂梁、板混凝土結構
1)四層懸臂梁、板混凝土結構為事故發(fā)生時破壞，懸臂部分與主體結構交接部位發(fā)生嚴重斷裂，對此采用清除原有已破壞的混凝土結構，重新施工懸臂部分的加固處理方法。
a、混凝土結合面的處理:新老混凝土結合面正處在懸臂梁根部，為確保該處混凝土結合良好，首先將新老混凝土結合面處的老混凝土面鑿毛，并按10cm間距水平鑿出10cm寬，5cm深的凹槽以增大新老混凝土之tri的咬合力;澆搗前用清水沖洗干掙混凝土結合部，并在結合部涂刷界面劑.混凝土使用比原設計高一標高的微膨脹混凝土;
b、確保懸臂梁在梁根部的抗剪性能:由于新澆筑混凝土懸臂結構與主體結構間存在施工縫，且施工縫位于懸挑梁的根部，是剪力最大的不利位置，經(jīng)驗算如按原設計方案施工難以保證該處的抗剪能力，對此必須在原有基礎上重新設計，采取相應的提高該部位抗剪能力的有效措施.一是增加懸臂梁的截面尺寸;二是加大縱向受力鋼筋，對已拆除的懸臂梁KL26, L16的上排鋼筋、下排鋼筋下部部各植入4根直徑25的螺紋三級鋼鋼筋:三是加密懸臂梁箍筋特別是根部箍筋，間距修改為4, 8@100/140:通過上述措施，可有效增大懸臂梁在梁根部抗剪性能，經(jīng)計算抗剪設計值可達298KN，大于實際剪切力255KN.
2)由于屋面結構坍塌時，將二層原觀眾席KL25. L9梁嚴重砸傷，經(jīng)檢測和驗算復核，該處已不能滿足正常的使用要求，考慮到該處并不影響上部結構安全，并通過經(jīng)濟技術綜合比較，決定對該處采用全部拆除后重新施工.
鋼筋工程
（1）四樓柱裸露鋼筋
坍塌事故發(fā)生后，部分裸露鋼筋被壓彎，尤其是四樓柱裸露鋼筋壓彎得厲害，達到90多度，經(jīng)過現(xiàn)場測定和分析，確定了該部位鋼筋的修復方案:
1)柱裸露鋼筋在施工前均應進行除銹處理;
2)直螺紋接頭損壞的鋼筋應首先將損害部位切除，然后采用冷擠壓套筒方式連接施工。
(2)四樓懸臂梁、懸臂板裸露鋼筋
1)四樓懸臂板部位鋼筋均保存完好，在施工前進行除銹即可;
2)四樓懸臂梁部位上部鋼筋將受彎變形部位切除，然后采用冷擠壓套筒方式連接施工.根據(jù)通用技術規(guī)程中規(guī)定:
a.當需要在高應力部位設置接頭時，在同一連接區(qū)段內III級接頭的接頭百分率不應大于25%; II級接頭的接頭百分率不應大于50%; I級接頭的接頭百分率可不受限制.B.接頭宜避開有抗震設防要求的框架的梁端、柱端箍筋加密區(qū);當無法避開時，應采用I級接頭或n級接頭，且接頭百分率不應大于50%。故該部位除采用冷擠壓套筒方式連接施工，同時由設計院根據(jù)現(xiàn)場實際情況對該部位梁板配筋出局部修改圖.下部鋼筋采用植筋形式:下部鋼筋植筋位置應盡盤靠近原設計鋼筋置，原設計鋼筋盡量保留，與后植鋼筋一起進行綁扎。
