型鋼—混凝土組合梁加固和粘鋼加固的對(duì)比分析
2015-06-15
近代以來(lái)的建筑行業(yè)的發(fā)展被人們普遍的分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是大規(guī)模發(fā)展時(shí)期，這一個(gè)階段的建筑結(jié)構(gòu)主要是由新建建筑為主；第二個(gè)階段為發(fā)展時(shí)期，是以建筑結(jié)構(gòu)新建與維修改造并重的一個(gè)發(fā)展階段；第三個(gè)階段是現(xiàn)代化改造與科學(xué)維護(hù)、加固并重的一個(gè)時(shí)期。混凝土結(jié)構(gòu)自開(kāi)始使用至今共有兩百年歷史，以普通五十年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行分析，大多數(shù)的混凝土結(jié)構(gòu)都已經(jīng)達(dá)到了壽命終結(jié)點(diǎn)。為此，在工程項(xiàng)目中做好工程加固技術(shù)分析至關(guān)重要，也是目前建筑業(yè)內(nèi)人士研究的焦點(diǎn)課題。
一、混凝土加固分析
在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中，就建筑工程的現(xiàn)代化改造、維修和加固已經(jīng)成為建筑行業(yè)的熱點(diǎn)之一，結(jié)構(gòu)維修加固對(duì)于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和企業(yè)發(fā)展都有著極為重要的意義。在混凝土工程中，對(duì)于承載力不足的工程結(jié)構(gòu)必然需要進(jìn)行加固，這樣不僅可以使得人民的生活、財(cái)產(chǎn)得到有效的保障，還可以發(fā)揮現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的作用，緩解人力、物力以及資源緊張情況，使得資金得到充分的應(yīng)用，且發(fā)揮出擁有的作用。在目前的混凝土結(jié)構(gòu)加固工作中需要加固的結(jié)構(gòu)主要包含有已經(jīng)產(chǎn)生問(wèn)題的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和相對(duì)完美好的混凝土加固工作。
1、對(duì)具有先天性缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)加固
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)工作人員要盡可能的站在建筑安全、使用功能、耐久性的角度進(jìn)行分析，在結(jié)構(gòu)上采取各種各樣的處理措施和管理方式。但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平有限，且施工結(jié)構(gòu)各自特點(diǎn)以及環(huán)境的復(fù)雜性，在工程項(xiàng)目中必然存在著一定的質(zhì)量問(wèn)題和先天性缺陷，這就需要在工程使用中進(jìn)行加固處理。
2、對(duì)于后天損傷的結(jié)構(gòu)問(wèn)題
惡劣的使用環(huán)境是引起結(jié)構(gòu)缺陷和損傷的一個(gè)主要原因，按照惡劣的作用性質(zhì)來(lái)區(qū)分，外部環(huán)境對(duì)工程的侵蝕主要包含了物理作用、化學(xué)作用以及生物作用三個(gè)方面。其中也存在著許許多多的其他問(wèn)題，為此在這些工程中必須要提前做好混凝土結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)與加固，從而保證工程施工質(zhì)量要求。
二、型鋼組合梁加固和粘鋼加固比較分析
在當(dāng)前的建筑工程加固中，鋼筋混凝土加固方法很多，各種方法均有著一定的適用性和片面性。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的加固分析，目前研究和應(yīng)用最多的便是型鋼-鋼筋混凝土組合加固以及粘鋼加固方法。但是在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員都已經(jīng)形成了定性思維，對(duì)于加固設(shè)計(jì)缺陷和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的分析較少，以致在方案選擇中所列出的方案并非是最優(yōu)的設(shè)計(jì)要求，是一個(gè)承載不足或者存在著嚴(yán)重受力缺陷的問(wèn)題，或者因?yàn)樵O(shè)計(jì)保守而造成了材料、人力、物力的浪費(fèi)。因此在目前的設(shè)計(jì)工作中我們有必要對(duì)這兩種工程加固方法進(jìn)行分析和比較。
1、受力特點(diǎn)
在目前的設(shè)計(jì)工作中，為了簡(jiǎn)化加固設(shè)計(jì)工作力度和工作要求，在設(shè)計(jì)工作中一般都提前假定加固后梁截面應(yīng)變，且仍然滿足平截面的假定要求，使得受拉區(qū)域的鋼筋混凝土不參與到工作中來(lái)，這就忽略了型鋼與鋼筋混凝土之間的滑移問(wèn)題，最終導(dǎo)致鋼筋在采用中產(chǎn)生了一定的塑性應(yīng)力變化。如果在目前的工作中我們不考慮梁和膠粘劑收縮、變形的問(wèn)題，其在應(yīng)用中也會(huì)產(chǎn)生以下兩種情況：
1.1.完全卸荷之后的粘鋼加固問(wèn)題
一般來(lái)說(shuō)，完全卸荷后粘鋼加固技術(shù)是目前應(yīng)用最多的一種，是隸屬于一次受力加固的一個(gè)技術(shù)要求。在工作中，鋼板粘接后可以和原來(lái)的框架結(jié)構(gòu)形成一個(gè)綜合整體，共同承擔(dān)各種荷載作用下引起的混凝土隱患。在其承載力計(jì)算中，可以現(xiàn)有粘貼加固機(jī)理制度來(lái)進(jìn)行綜合計(jì)算。
1.2、部分荷載粘鋼加固
部分卸荷粘鋼加固，屬于二次受力加固結(jié)構(gòu)，現(xiàn)實(shí)中這種情況是普遍存在的。對(duì)于這種受力構(gòu)件，新加鋼板只有在框架梁有新的變形才能發(fā)揮作用，這樣原梁內(nèi)配筋和新加鋼板共同工作能力差，存在應(yīng)力滯后的現(xiàn)象。
2、型鋼一混凝土組合梁的受力機(jī)理
這里型鋼加固梁是指采用一根型鋼置于原有鋼筋混凝土梁下，有兩種方案：（1）為充分利用原有混凝土的承載力，可將型鋼與混凝土用抗剪連接件或結(jié)構(gòu)膠將兩者結(jié)合，使之協(xié)同工作；（2）將原有混凝土梁及所有荷載全部作為外加荷載傳遞給型鋼梁。這樣不必設(shè)置抗剪連接件，但同時(shí)梁高度將加大，影響使用功能。第二種方案的設(shè)計(jì)方法與普通鋼梁無(wú)異，因此本文只討論第一種方案。
根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)所做的實(shí)驗(yàn)研究，在加載至破壞荷載的近50%前，型鋼組合梁位移和應(yīng)變均保持彈性， 隨著荷載增加，混凝土梁與型鋼梁結(jié)合面處水泥砂漿層開(kāi)始有水平裂縫出現(xiàn)，且鋼板與混凝土采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)處，沿梁長(zhǎng)方向出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，并不斷增大。當(dāng)受力較小的時(shí)候，型鋼組合梁的中和軸在混凝土中通過(guò)，型鋼為全截面受拉，一般均能滿足承載力要求。從理論上說(shuō)，只要混凝土沒(méi)有達(dá)到極限壓應(yīng)變，型鋼組合梁加固的極限承載力決定因素是型鋼尺寸和強(qiáng)度。
3 比較結(jié)論
?。?）從提高承載力角度看，型鋼組合梁加固提高承載力顯著，而粘鋼加固提高承載力有一定局限。型鋼組合梁加固利用了其型鋼腹板強(qiáng)度，可顯著提高構(gòu)件抗剪能力，適合要求大幅度提高加固后承載力的梁加固；而粘鋼加固須在梁側(cè)粘貼鋼板，且抗剪承載能力提高有限，適合受力較小的構(gòu)件采用。
?。?）從施工角度看，采用型鋼組合梁加固需要注意抗剪鍵設(shè)置，使原有混凝土與鋼梁能共同工作，這樣才能符合組合梁的計(jì)算假定，造成節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，增加了施工難度；而采用粘鋼加固與混凝土接觸面全部為粘結(jié)，施工迅速，適合工期要求緊張的場(chǎng)合。
?。?）從使用功能上看，粘鋼加固較少影響凈高和原外觀，防火處理相對(duì)也簡(jiǎn)便，是型鋼組合梁加固無(wú)法比擬的。實(shí)用中可將型鋼組合梁加固和粘鋼加固結(jié)合使用。
三、結(jié)束語(yǔ)
混凝土加固技術(shù)是當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域中一門(mén)新興技術(shù)學(xué)科，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)理論的研究、分析以及施工規(guī)范的編制在近年來(lái)都取得了巨大的進(jìn)步。截至目前，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家都已經(jīng)在這一方面取得了顯著的研究成果，無(wú)論是日本、原蘇聯(lián)以及美國(guó)，都已經(jīng)頒布了健全、科學(xué)的有關(guān)混凝土加固技術(shù)規(guī)程，這也為我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了科學(xué)的參考依據(jù)。在工作中做好型鋼-混凝土組合梁加固和粘鋼加固的對(duì)比分析對(duì)于做到因地制宜的施工十分關(guān)鍵。
