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公司介绍

石家庄金亿加固工程有限公司

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建筑上部结构加固

时间:2014/10/31 11:10:44来源: 点击:

        砖混房屋上部砌体、钢筋混凝土建筑由于在设计、施工或使用过程中荷载的增加等方面原因,致使上部结构不能满足承载力及使用方面的要求,需要加固。现在就关于建筑工程中建筑上部结构加固技术做简要介绍。

        目前采用比较多的加固方法有:喷射混凝土补强加固(加大界面加固法)、外包钢加固法、粘钢加固法、预应力加固法、外贴碳纤维复合材料加固法以及改变结构传力途径等加固方法,在设计、施工过程中应根据具体工程条件选用适宜的加固方法。

 喷射混凝土补强加固

        喷射混凝土补强加固是一种从巷道支护技术中演变到地上建筑物加固的一种快捷有效的加固手段,具有自己的独特优势:喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气做动力,将一定比例的拌合料,通过高压管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成。混凝土从喷嘴喷出速度达到60m80m/s,依靠高速喷射时水泥与集料的反复连续撞击压密混凝土,由于采用较小的水灰比(0.4-0.5),与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度,与钢筋网联合使用可很好的在结合面上传递拉应力和剪应力,具有较高的力学性能和良好的耐久性,能大幅度地提高砌体承载力,加强整体性。同时,在混凝土高速喷射状态下能使砂浆进入带加固的孔隙和裂缝中,使原结构得到一定恢复。

        适用于砌体墙体开裂加固、砖混结构加层墙体加固、抗震加固,事故处理等工程中。 

加大截面加固法

        加大截面加固法即采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积,以提高其承载力和满足正常使用的一种方法。钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度, 扩大截面面积, 从而提高构件正截面抗弯、斜截面抗剪能力和截面刚度, 起到加固补强的作用。采用受压区加固的受弯构件, 其承载力、裂缝宽度及变形计算可按现行混凝土结构设计规范中有关叠合构件的规定进行。

        在适筋范围内, 混凝土受弯构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下, 增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面, 通过新加部分和原构件共同工作, 可有效地提高构件承载力。

        加固时可根据构件的工作条件、受力性质和构造特点,采用单面或多面加固。加大截面法作为一种传统的加固方法,具有施工工艺简单、适应性强等特点,广泛适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的加固,但采用该法时,现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空也有一定的减小。

 外包钢加固法

        外包钢加固法是一种以角钢外包于构件四角,角钢之间用缀板连接的加同方法。外包钢加固法分干式和湿式两种情况。湿式外包钢法是在型钢与原构件之间用乳胶水泥或环氧树脂等粘结,使新旧材料之间有较好的协同工作能力,其整体性好,但湿作业工作量大;干式外包钢法是型钢与原构件之问无任何粘结,有时虽填以水泥砂浆,但并不能确保结合面剪力和拉力的有效传递,型钢与原构件不能整体工作,彼此只能单独受力。与湿式外包钢相比,干式外包钢施工更为简便,但承载力提高不如湿式外包钢有效。该法能在基本上不改变原结构构件截面尺寸的情况下,大幅度提高构件承载力,增大延性和刚度,适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件和构筑物的加固。外包钢加固法特别适用于使用上不允许增大截面尺寸,而又需要大幅度地提高承载力的轴心和偏心受压构件的加固。

 外粘钢板加固法

     特点及适用范围

        以薄钢板用结构胶粘贴于构件主要受力面,以提高截面受弯及受拉承载力的加固方法称为外粘钢板法。优点是施工期短,不改变构件外形和使用空间。缺点是有机胶的长期持荷强度较低及耐老化性能较差,不耐火;环境温度湿度要求较严。适用于因配筋量不足的简支梁板及无障碍的连续梁板加固。若无附加锚固及可靠防腐措施,不适宜于承受动力疲劳荷载及设计使用年限较长(≥50年)的新建工程加固;因节点处理困难,不宜用于框架结构加固。一般情况下,外粘钢板法限定的环境温度应≤60℃,相对湿度应≤70%;对于高温、高湿及存在有害介质环境,以及直接暴露于阳光下的室外条件,应采用特种胶,或有专门的防护措施。

  方法要点

  受弯构件因配筋偏低引起的正截面受弯承载力不足时,应于受拉面粘贴钢板补强。对于简支梁和板,钢板粘贴于底面;对于连续梁和板,钢板应双面粘贴。支座部位梁顶钢板,当有障碍(如柱时),可齐柱边将钢板布置在梁的有效翼缘范围内。对于桁架下弦拉杆,钢板一般粘贴在比较平顺的底面或侧面。对于配筋不足的大偏心受压柱,钢板应粘贴在欠筋的受拉面。

  构件因箍筋偏小或漏配引起的斜截面受剪承载力不足时,一般是垂直于构件轴线方向粘贴U型箍板。对于重要构件,U型箍板应用“扁钢+螺栓”封闭;一般构件可不封闭。

  构造措施

  粘钢加固基材混凝土强度等级应≥C15,其专用改性环氧胶粘剂基本性能指标应符合相关标准规定。

  钢板的布置与构造,应避免胶层的剥离破坏,结合面不应出现法向拉应力,胶层只传递剪力,钢板只承受轴向拉力。对于有抗震设防要求或存在动力作用或经受疲劳荷载的构件,应沿钢板轴向方向设置一定的锚栓,端部适当加密,以使结合面胶层始终处在微压应力状态。

  对于框架梁梁底部粘贴的钢板,钢板端部应采用植筋方法锚固于柱,植筋的总锚固力应大于等于钢板受拉承载力。植筋与钢板采用焊接连接;为便于焊接,钢板端局部不刮胶,焊接后再灌胶粘结。

        对于边框架梁梁顶钢板边端,其外延部分可向下弯折粘结于垂直边梁侧面,并用锚栓收头锚固。

 预应力加固法

特点及适用范围

  预应力加固法又称体外预应力法,是采用预应力钢拉杆或预应力型钢撑杆对结构构件或总体进行加固的方法。优点是后加部分拉杆或撑杆与原结构的应力应变滞后现象得以完全消除,原结构杆件内力可相应降低,原结构变形有一定减小,原结构裂缝有一定程度闭合。缺点是裸露预应力钢件需要有效防腐防火措施。

  预应力拉杆加固主要用于大跨度梁、长板、框架、桁架、钢架、网架及大偏心受压构件。预应力撑杆加固主要用于轴心受压柱、小偏心受压柱,以及混凝土强度偏低或受压钢筋配筋量不足的弯矩不变号的大偏心受压柱受压侧加固。

  方法要求

  预应力拉杆的布置应与结构的受力相应,即预应力所产生的结构内力与外荷载产生的内力应相反、相互抵消。对于简支梁、板正截面受弯承载力不足时,应采用水平拉杆,布置于梁板底面;若斜截面受剪承载力也不足时,应采用下撑式(又称折线式)拉杆。对于连续梁(板)、框架梁、框架柱、门式框架、三铰拱钢架等,拉杆的布置一般是与外荷载弯矩图相应,构件正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力均可得到提高。对于桁架、网架等空间杆件结构,拉杆一般是顺拉力最大的杆件或承载力严重不足的受拉杆件方向布置。

  预应力撑杆的布置,对于轴心受压柱、小偏心受压柱,以及轴压比超标的框架柱,应双面双向布置;对于弯矩不变号的大偏心受压柱受压侧加固,则可以单面布置于受压一侧。

  拉杆预应力的建立,当拉杆为普通热轧钢筋,规格为2C12~2C25时,可采用横向张拉及竖向张拉等方法,拉杆与锚板可焊接连接;当构件跨度较大,钢筋大于2C25时,为便于拉杆的绷直和就位,拉杆与锚板不宜直接焊接,应采用螺栓连接;张拉工艺可为横向张拉、竖向张拉、电热张拉及机械张拉。热轧钢筋用作预应力拉杆时,应先经张拉,冷拉应力为0.85~0.9fstk。对于大跨结构,当采用钢绞线、高强钢筋或高强钢丝时,应采用千斤顶机械张拉,并用锚夹具对拉杆进行锚固。撑杆预应力的建立有两种方法,一是锲顶法,二是横向张拉法。预应力拉杆、预应力撑杆的张拉控制应力应满足相关标准规定。

 外贴碳纤维复合材料加固法

        特点及适用范围

  以碳纤维、玻璃纤维等复合材料,用结构胶粘贴于构件主要受拉部位,以提高截面受弯、受剪及混凝土抗压强度的加固方法称为外贴纤维复合材料法。优点是轻质高强、施工简便、可曲面或转折粘贴;缺点是有机胶的长期持荷强度较低及耐老化性能较差、不耐火、不能焊接、环境温度湿度控制较严。适用于因配筋不足的受弯、受拉构件加固,特别是简支梁板及无障碍的连续梁板加固。对于设计使用年限较长(≥50年)的新建工程外贴纤维复合材料法加固,应有可靠的防腐和附加锚固措施;对于框架结构加固,应有可靠的锚固和节点构造措施。外贴纤维复合材料法加固限定的环境温度应≤60℃,相对湿度应≤70%;对于高温、高湿及存在有害介质环境,以及直接暴露于阳光下的室外条件,应采用特种胶,或有专门的防护措施。

  方法要点

  1)外贴纤维复合材料加固梁板,受弯承载力提高幅度不宜过大,一般以不超过30%为宜,且应避免出现强弯弱剪现象。对于简支梁板及连续梁板正弯矩区受弯加固,纤维片材应沿底面齐支座边沿通长粘贴。对于连续梁板负弯矩区受弯加固,纤维片材应根据弯矩包络图布置,其延伸长度的截断点应位于正弯矩区,且距正负弯矩转换点距离不小于1m;边端可弯折向下粘贴于垂直方向的边梁侧面。对于现浇楼盖框架梁负弯矩受弯加固,纤维片材可齐柱边布置在梁有效翼缘内。

  2)梁柱斜截面受剪加固,重要结构应采用环形箍,一般结构可采用加锚U型箍。箍的净距应不大于GB50010规定的最大箍筋间距的0.7倍,且不大于梁高的0.25倍。T型梁环形箍是由“U型纤维箍+薄壁短角钢压结条+穿板螺栓+扁钢”组合而成;加锚U型箍是于U型纤维箍端部加锚,锚是用薄壁短角钢压结条,以射钉锚固于梁板交接角部。

  3)轴心受压柱当采用沿其全长无间隔地环向连续缠绕粘贴纤维织物方法提高混凝土抗压强度时,或间隔缠绕作为附加箍筋提高构件延性时,纤维层数,对于圆形柱截面应不少于2层,对于方形和矩形截面柱应不少于3层,数层宜一次连续绕粘贴结而成,中间不宜断开,最后环向收头搭接长度应不小于200mm

 改变结构传力途径加固法

        是在梁的中间部位增设支点、托梁()或将多跨筒支梁变为连续梁等方法。改变结构的传力途径。能大幅度地降低计算弯矩,提高结构构件的承载力,达到加强原结构的目的。按增设支点的连接方式不同,可分为湿式连接和套箍干式连接。 

  增设支点若采用湿式连接,在支点处梁及支柱与后浇混凝土的接触面。应进行凿毛,清除浮渣,洒水湿润,一般采用微膨胀混凝土浇筑。若采用型钢套箍干式连接,型钢套箍与梁接触面间应用水泥砂浆座浆,待型钢套箍与支柱焊牢后,再用干硬性砂浆将全部接触缝隙塞紧填实。

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