混凝土結(jié)構(gòu)加固的基本原則與常用方法.doc

混凝土結(jié)構(gòu)加固原則、方法與技術(shù)摘要：根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，結(jié)合目前煙臺市工程加固的實際，簡述混凝土結(jié)構(gòu)需要加固修復(fù)的原因、目的、原則、方法、技術(shù)。關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)加固方法、技術(shù)1加固的原因和目的由于城市改造過程中對具有歷史價值建筑的保護(hù)，建筑物材料老化、環(huán)境侵蝕等自然因素影響，設(shè)計失誤、施工不當(dāng)?shù)热藶檫^失，負(fù)荷加重、使用功能改變等使用要求，以及設(shè)計規(guī)范對安全度要求提高，安全儲備的要求提高等諸多原因，大量房屋、橋梁等土木工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性或局部和整體的穩(wěn)定性不能滿足要求，從經(jīng)濟(jì)性角度或從文化保護(hù)的角度考慮，這些建筑結(jié)構(gòu)不允許推倒重建，因此就需要進(jìn)行加固和修復(fù)。加固修復(fù)的主要目的是提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度、穩(wěn)定性和耐久性；提高結(jié)構(gòu)的安全度以減少事故的隱患，從而延長建筑的使用壽命，保證正常的使用要求。2 加固的基本原則目前煙臺加固改造市場比較混亂，不具有特種專業(yè)承包資質(zhì)的施工隊伍利用業(yè)主對加固改造認(rèn)識的不足，隨意進(jìn)入市場施工，不同程度地形成了事故隱患。下面結(jié)合我公司的市場實踐，把加固的基本原則歸納為以下幾個方面：2.1加固設(shè)計前，應(yīng)遵照工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)（GBJ144-90）加危房和抗震和民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)（GB50292-1999）危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)（JGJ125-99）建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（GB50023-95）等進(jìn)行可靠性鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果，確定加固設(shè)計的內(nèi)容和范圍；同時根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴(yán)重程度及使用單位的具體要求，確定加固后房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全等級。2.2 應(yīng)盡量保留利用原有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，避免不必要的拆除和更換。保留部分要保證其安全性和耐久性；拆除部分要考慮對其材料加以回收和利用的可能性。2.3應(yīng)考慮綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從設(shè)計和施工組織上采取有效措施，盡量縮短施工工期，減少停工、停產(chǎn)，盡可能不影響或少影響建筑物的正常使用。2.4由于高溫、腐蝕、凍融、振動、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，加固時必須同時考慮消除、減小或抵御這些不利因素，以免加固后的結(jié)構(gòu)繼續(xù)受害，避免二次加固。2.5結(jié)構(gòu)加固應(yīng)滿足抗震要求和提高結(jié)構(gòu)的整體性，不能因為局部加固形成新的薄弱層或部位。2.6加固設(shè)計要求構(gòu)造合理、連接可靠，適用經(jīng)濟(jì)。2.7加固設(shè)計要考慮建筑美觀，結(jié)合立面造型和室內(nèi)裝修，進(jìn)行必要的建筑藝術(shù)處理，盡量避免遺留加固痕跡。2.8施工必須采取有效措施，如設(shè)置臨時支撐、進(jìn)行卸載處理等，以保證施工安全。2.9加固有困難或不經(jīng)濟(jì)，而原結(jié)構(gòu)損壞又不嚴(yán)重時，可采用改變結(jié)構(gòu)用途或減少和限制荷載的方法進(jìn)行處理。例如改用輕質(zhì)隔墻、鋼結(jié)構(gòu)、移動樓面設(shè)備、減少或限制樓層的使用荷載等。3遵循的規(guī)范和規(guī)程結(jié)構(gòu)加固的技術(shù)含量非常高，不得單憑想象或經(jīng)驗，必須遵守國家的強(qiáng)制性規(guī)范。 3.1混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范（CECS25：90）。民用建筑修繕工程查勘與設(shè)計規(guī)程（JGJ117-98）3.2建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程（JGJ16：98）。民用房屋修繕工程施工規(guī)程（CJJ/T53-93）3.3碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS146：2003）。建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程（JGJ116-98）4一般加固方法的特點和適用范圍4.1加大截面法以增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積來提高承載力的加固方法。這種方法加固效果好、經(jīng)濟(jì)、適用面廣，但施工復(fù)雜、濕作業(yè)工作量大、工期長，且對房屋的凈空和美觀有一定影響，妨礙正常使用。加大截面法適用于板、梁、柱、墻、基礎(chǔ)等一般受力構(gòu)件，簡單的構(gòu)造示意如圖1所示。圖1（a）中的新舊板通過鑿毛的結(jié)合面整體受力；當(dāng)不考慮整體受力時，結(jié)合面也可不鑿毛，認(rèn)為新舊板各自受力，此時新板應(yīng)該同時配正、負(fù)彎矩鋼筋。圖1（b）、（c）也可以取一面或幾面加寬。（a）加固板（b）加固梁 （c）加固柱圖1加大截面加固法4.2增設(shè)支點法通過增設(shè)支點，減小結(jié)構(gòu)跨度和內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)承載力的加固方法。受力明確、簡單可靠、效果好，但使用空間受到影響。適用于板、梁桁架，簡單的構(gòu)造示意如圖2所示。（a） 加固板（b） 加固梁圖2增支點加固法4.3外包鋼法在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的四角（或兩角）包以型鋼的加固方法。當(dāng)以乳膠水泥粘貼或以環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)時，稱為濕式外包鋼加固法；當(dāng)型鋼與原柱間無任何連結(jié)，或雖填塞有水泥砂漿仍不能確保結(jié)合面剪力有效傳遞進(jìn)，稱為干式外包鋼加固法。該加固方法受力可靠、施工簡便、工期短，但耗鋼量較大，維護(hù)費較高。適用于梁、柱屋（橋）架，簡單的構(gòu)造示意如圖3所示。（a）加固梁 (b)加固柱圖3外包鋼加固法4.4預(yù)應(yīng)力法采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿、鋼鉸線或型鋼撐桿是卸載、加固及改變結(jié)構(gòu)受力三者合一的加固方法。材料簡便快捷，施工時不影響使用，但要有一套施工預(yù)應(yīng)力的工序和設(shè)備器具，要求環(huán)境溫度不超過60度，否則應(yīng)該采取有效防護(hù)措施。適用于梁、板、柱、屋（橋）架，簡單的構(gòu)造示意如圖4所示。（a）加固梁圖4預(yù)應(yīng)力加固法4.5粘鋼法用結(jié)構(gòu)膠把鋼板粘貼在構(gòu)件外面以提高結(jié)構(gòu)承載力和滿足正常使用要求的加固方法。施工工藝簡單、速度快，對生產(chǎn)和生活影響小。要求環(huán)境溫度不超過60度，相對濕度不超過70%及無化學(xué)腐蝕的使用條件，否則應(yīng)采取有效防護(hù)措施，對混凝土強(qiáng)度等低于C15的構(gòu)件不宜采用。適用于板、梁、柱、墻、屋（桁）架，簡單構(gòu)造示意如圖5所示4.6碳纖維片材法利用樹脂結(jié)材料將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件表面，從而提高結(jié)構(gòu)承載力的加固方法。材料輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便，適用面廣。要求環(huán)境溫度不超過60度，相對濕度不超過70%及無化學(xué)腐蝕的使用條件，否則應(yīng)采取有效防護(hù)措施，對混凝土強(qiáng)度等級低于C15的構(gòu)件不宜采用。適用于板、梁、柱、墻、屋（桁）架，簡單的構(gòu)造如圖6所示。（a） 加固板（b）加固梁 （c）加固柱 圖6碳纖維片材加固法4.7托梁拔柱法在不拆除或少拆除上部結(jié)構(gòu)的情況下拆除、更換、接長柱的一種加固方法。適用于要求廠房使用功能改變、增大空間的老廠改造的結(jié)構(gòu)加固。具體措施包括有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱和雙托梁反牛腿托梁拔柱等方案。4.8其它方法如增設(shè)剪力墻和支撐體系，以增加結(jié)構(gòu)的整體剛度，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，改善結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力狀況，提高其抗水平力的能力。利用鋼結(jié)構(gòu)材料與技術(shù)加固混凝土結(jié)構(gòu)等。 5 結(jié)構(gòu)加固的幾種實用技術(shù)5.1化學(xué)螺栓錨固技術(shù)化學(xué)螺栓錨固技術(shù)屬于后加固技術(shù)。采用化學(xué)螺栓錨固鋼板，解決了常規(guī)錨固方法不能加固處理的難題和冬季施工進(jìn)度慢的問題。近年來，在建筑翻新和建筑的改擴(kuò)建等方面，化學(xué)螺栓錨固施工作為一種新型的、簡便有效的后加固方法，得到了較為廣泛的運(yùn)用。這種技術(shù)的特點是：1）施工溫度范圍較寬，可在-5C 40C溫度之間施工；2）無膨脹力錨固，對基材不產(chǎn)生擠壓力，適用于各種基材；3）螺栓間距、邊距小，適用于空間狹小處；4)安裝操作便利，安裝后能迅速固結(jié)，有較高的承載力；5）錨固厚度較大。其適用范圍：（1）適用于普通混凝土強(qiáng)度等級大于或等于C15（未開裂混凝土），致密的天然石材；（2）用于多種構(gòu)件；（3）適用于重載及各種震動負(fù)載；（4）在加固改造工程中與大面積粘鋼組合使用，如圖5（書中照片），加固作用良好，既增強(qiáng)了梁板的抗剪作用，又對建筑混凝土梁板內(nèi)部空隙有填補(bǔ)作用，提高了構(gòu)件的整體承載力。5.2 CGM高強(qiáng)無收縮灌漿技術(shù)CGM高強(qiáng)無收縮灌漿料，是以高強(qiáng)度材料作為骨料，以水泥作為結(jié)合劑，輔以高流態(tài)、微膨脹、防離析等物質(zhì)配制而成。在施工現(xiàn)場加入一定量的水，攪拌均勻后即可使用。采用CGM高強(qiáng)無收縮灌漿料技術(shù)，主要用于混凝土加固以及原有結(jié)構(gòu)上的孔洞的修補(bǔ)，加固效果良好。這種灌漿料特點：1）早強(qiáng)、高強(qiáng)：一天強(qiáng)度最高可達(dá)50MPa以上；2）自流態(tài)、免振搗；無收縮、微膨脹；抗油滲、耐久性好；3）對基層要求低，不須進(jìn)行平整；工藝簡單、操作方便，無需現(xiàn)場配置，易保證質(zhì)量；拆模時間早，工期縮短；同時可減小抗壓構(gòu)件截面尺寸；4）無毒無味，不污環(huán)境，施工無噪聲，現(xiàn)場文明。其適用范圍：1）適用于混凝土結(jié)構(gòu)加固改造、植埋鋼筋及地腳螺栓錨固、鋼結(jié)構(gòu)或預(yù)制柱墊板注漿及混凝上梁柱接頭連接、混凝土孔洞修補(bǔ)、基礎(chǔ)錨桿灌漿、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件孔道灌漿、設(shè)備基礎(chǔ)二次灌漿等方面。2）適用于施工中不易進(jìn)行振搗作業(yè)的部位；3）適用于室外惡劣氣候條件、有腐蝕性、承受振動濕度大、較低溫度等環(huán)境場合；4）CGM灌漿料的施工溫度為-1040C，使用溫度在-100-600C。5.3裂縫自動壓力灌漿技術(shù)混凝土材料是一種脆性非均質(zhì)的工程材料，抗拉強(qiáng)度低，抗裂性差，容易產(chǎn)生裂縫。產(chǎn)生裂縫的原因主要由外荷載直接應(yīng)力和次應(yīng)力引起；這些裂縫的存在，不但降低結(jié)構(gòu)耐久性和防水性，而且給結(jié)構(gòu)整體性和外觀造成不良影響，甚至促成結(jié)構(gòu)的破壞。為防患于未然，需要根據(jù)裂縫的部位、所處環(huán)境、配筋情況和結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行具體分析、判斷和處理。裂縫自動壓力藻漿技術(shù)特別適合于混土微細(xì)裂縫修補(bǔ)加固的新技術(shù)。裂縫自動壓力灌漿技術(shù)特點：1）灌漿器構(gòu)造輕巧，施工方便，勿需用電，可在水平、垂直等任何方向和高空有障礙、野外無電源等惡劣環(huán)境下使用，適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)具無聲，便捷安全；2）可在一條裂縫的各處注人口同時自動注入，由于灌漿器內(nèi)部軟管和套筒均為透明塑料，注人情況一目了然，在現(xiàn)場可完全確認(rèn)注漿效果，灌漿質(zhì)量可靠；3）灌漿施工速度快，效率高，可節(jié)省工期；4）灌漿驃及其配套材料性能良好，使用方便，毒性小，無刺激性氣味，使用安全。其可廣泛用于混凝土裂縫加固、飾面空鼓填充、止水堵漏等情況。適用的裂縫寬度范圍為0.053mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)物的類別可分為幾種：1）混凝土外墻、內(nèi)墻、屋架、梁柱、樓板、屋面板等裂縫的修補(bǔ)加固；2）水泥砂漿墻地面、瓷磚、石材等空鼓部位的充填；3）混凝土構(gòu)筑物：如筒倉、預(yù)制構(gòu)件、設(shè)備基礎(chǔ)、