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淺議鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
2015-07-13 
   1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用原則

   根據(jù)《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定,鋼筋混凝土加固施工技術(shù)應(yīng)用原則可歸納為以下幾點:

   1.1維持性原則

   針對抗震安全性系數(shù)降低的建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),按照原來設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)提升到降低前的水平,通常是對弱化原結(jié)構(gòu)性能或者降低承載力的局部部位進行加固。該原則可參考借鑒的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》,適用于按照抗震加固設(shè)計規(guī)范要求施工的建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),而該建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于主客觀原因,抗震水平已經(jīng)下降,尤其是已經(jīng)超過40年使用年限的建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),需要盡量使其滿足現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

   1.2提升性原則

   針對那些抗震設(shè)防水平無論是否出現(xiàn)下降,均不符合現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種抗震加固不能繼續(xù)沿用之前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,而是以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),對存在結(jié)構(gòu)抗震水平差異的部位進行加固,尤其是那些施工時沒有嚴(yán)格考慮抗震設(shè)防問題的建筑結(jié)構(gòu)。提升性抗震加固施工的難度更大,在加固之前,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)在一定荷載作用力之下,產(chǎn)生應(yīng)力壓縮或者彎曲變形等,對其加固,并沒有卸除原有的荷載,而是新增加的承載能力,減緩荷載的壓縮影響,從而起到加固的效果。

   2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的建議措施

   鑒于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的基本原則,本文將重點對粘鋼加固、碳纖維片材加固、外粘型鋼加固三種方法展開分析,在分別了解這些加固方法原理的基礎(chǔ)上,對如何應(yīng)用這些方法,以及這些方法的適用性范圍,進行如下探討:

   2.1粘鋼加固技術(shù)

   粘鋼加固法的應(yīng)用,具體的原理是找出建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的受拉區(qū)域,然后將一定規(guī)格的鋼板粘貼其上,利用鋼板的粘接能力,將原來混凝土構(gòu)件的拉力和剪力傳遞到鋼板上,作為建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力鋼筋的一部分,提高建筑結(jié)構(gòu)的承載力。這種加固方法在上個世紀(jì)60年代末就已經(jīng)開始應(yīng)用,不僅施工簡單,而且不會影響建筑結(jié)構(gòu)的外觀。

   (1)粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用形式主要有四種:第一種是將鋼板粘貼在梁式或者板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的底部,以增強結(jié)構(gòu)跨中正截面的抗彎水平和承載水平;第二種是將鋼板粘貼在梁式結(jié)構(gòu)的梁板上部,或者粘貼在中性軸以上部位,以增強制作部位的正截面抗彎水平和承載水平;第三種是將“U”型的鋼板作為錨固鋼板,粘貼在梁式建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上,增強結(jié)構(gòu)斜截面的抗剪水平和承載水平;第四種是將“U”型以搭接的形式,粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架柱上,以環(huán)形約束結(jié)構(gòu)加固部位,提高柱的延性水平。

   (2)粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用要求如下:粘鋼加固要求處理好鋼板與待加固部位的結(jié)合面,對結(jié)合面混凝土的粘貼強度要求比較高,我們在加固的時候,要控制好混凝土的強度等級,原則上在C15之上,而且鋼板的厚度,也是根據(jù)混凝土的強度而定,同時決定了鋼板的錨固長度。一般情況下,鋼板的厚度越大,鋼板的錨固長度就越長,會明顯影響粘結(jié)的效果,而鋼板越薄,用膠量增加,會增加鋼板防腐的難度。筆者結(jié)合施工經(jīng)驗,認(rèn)為粘鋼加固的鋼板有三種最佳的厚度,第一種是混凝土強度等級小于C20時,鋼板厚度為2-3mm;第二種是混凝土等級為C20-C25時,鋼板厚度為3-4mm;第三種是混凝土等級大于C25時,鋼板厚度為4-5mm。至于鋼板的錨固長度,是在滿足計算規(guī)定的同時,根據(jù)待加固建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求而定,如果屬于受拉區(qū)的錨固,錨固長度至少為鋼板厚度的200倍,而且不能小于600mm;如果屬于受壓區(qū)的錨固,錨固長度至少為鋼板厚度的160倍,而且不能小于490mm。除此之外,在利用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿外粘鋼加固的同時,還要采用防腐材料加以保護,以免結(jié)構(gòu)膠在高溫作用下老化剝離。

   2.2碳纖維片材加固技術(shù)

   碳纖維片材加固法,始于上個世紀(jì)80年代末,這種加固方法有效避免界面粘結(jié)強度的強弱問題,大大提高加固構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗扭、抗拉和承載水平,屬于新型的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)。

   (1)碳纖維片材加固的原理是以垂直的方向,將碳纖維的材料包裹在待加固的鋼筋混凝土構(gòu)件上,增強構(gòu)件的延性水平和承載水平,以及抗震耗能水平。碳纖維片材自重僅有2N,厚度僅有0.167mm,不會增加原來鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自重和截面面積,而且利用手工操作方式就能施工,適用于酸堿鹽等腐蝕環(huán)境,不需要后期維護,因此應(yīng)用范圍很廣。

  ?。?)碳纖維片材加固技術(shù)的應(yīng)用形式,主要有四種類型:第一種是將碳纖維布粘貼在梁式或者板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的底部,增強構(gòu)件跨中正截面的抗彎水平和承載水平;第二種是將碳纖維布粘貼在梁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的梁板上部,或者構(gòu)件的中性軸以下,以增強支座正截面的抗彎水平或者承載水平;第三種是將“U”型碳纖維布作為縱向錨固鋼板,粘貼在梁式鋼筋混凝土構(gòu)件上,以增強構(gòu)件斜截面的抗剪水平、承載水平;第四種是“U”型碳纖維布以搭接的方式,粘貼在建筑框架柱箍向,以環(huán)形約束結(jié)構(gòu)抗震加固部位,提高柱的延性水平。

  ?。?)碳纖維片材加固施工方法如下:由于碳纖維布具有較大的極限拉應(yīng)變,因此在加固之后,要控制鋼筋的拉應(yīng)力,盡量控制在鋼筋抗拉強度設(shè)計值的范圍之內(nèi),同時保持外貼時的溫度,以及保證加固構(gòu)件混凝土強度在C15之上;碳纖維布在粘貼之前,需要將加固構(gòu)件表面的剝落混凝土、油污等清除干凈,粘貼時則要控制碳纖維布與加固部位方向的一致,以及保持碳纖維布與加固構(gòu)件軸向的垂直,可采用多條密布的方式粘貼,確保防護材料與碳纖維布之間的可靠粘貼。

   2.3外粘型鋼加固技術(shù)

   除了以上兩種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)方法,外粘型鋼加固技術(shù)同樣具有一定的加固效果,其加固的部位主要是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面或者角部,將改性環(huán)氧樹脂膠粘劑灌注加固,以改善結(jié)構(gòu)的受力性能,適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、墻、桁架、框架等部位的加固。在施工的時候,搭配角鋼和綴板,全焊接鋼板,并用環(huán)氧樹脂填充不密實的蜂窩、孔洞和裂縫等,使得新舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的共同受力,但必須在膠漿初凝之前完成所有操作,方可保證粘結(jié)的緊固。

   3.結(jié)束語

   綜上所述,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)工程施工的重點任務(wù)之一,為了進一步提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震水平,我們可以秉著加固技術(shù)應(yīng)用的基本原則,結(jié)合具體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固需求,選擇合適的加固技術(shù)。本文以粘鋼加固、碳纖維片材加固、外粘型鋼加固作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固的研究點,通過研究,發(fā)現(xiàn)這些加固具有明顯的實用性,但具體的應(yīng)用方法,還需要在實際工作中進行不斷的總結(jié),方可不斷提高這些方法的適用性水平。
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