前言:我们精心挑选了数篇优质房屋结构加固设计文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
关键词:建筑结构;工程加固;施工技术
Abstract: The structure of the long-term natural environment and the use of the environment, its function must gradually weakened, our structural engineering tasks not only to prepare the preliminary design of the building work, but also can the objective laws of the scientific evaluation of structural damage and extent of and adopt effective measures to ensure the safe use of the structure, then the reinforcement of the structure will become an important work. It is foreseeable that in the 21st century, human building will be the main concrete structure, steel structure, masonry structure, at this stage, I think that we study the reinforcement of the structure should be as a major breakthrough direction.Key words: building structure; engineering reinforcement; construction technology
中图分类号:TU765文献标识码: A 文章编号:
引言
近年来,随着国民经济的迅速增长,建筑领域里,不断出现越来越多的混凝土建筑物由于设计变更、施工质量、使用功能改变或经受灾害破坏等原因,而必须对原建筑物进行加固改造。现对目前常用的几种施工方法进行简单的介绍,对混凝土结构常见的加固对象进行分类,并对其破坏的特性进行描述,对混凝土结构加固技术在设计中的应用作了初步探索和理解,阐述了各加固技术的特点。
当前的一些混凝土构筑物因建成时间长、出现功能性改变、受到外力破坏、设计时配筋不足、施工时质量控制不严等因素,都需要对相应的混凝土构件进行加固。对需加固的混凝土构件,首先要分析其损伤的原因及破坏特性,明确其破坏机理,从而制定科学、经济、合理的加固方案。混凝土结构的加固可分为直接加固和间接加固。结构加固中需根据实际条件以及使用要求选择适宜的加固方法。
一、直接加固方法
一般所需加固的结构大都存在由于结构自身的承载能力因灾害(如火灾、腐蚀、冻害)或施工质量不到位或功能改变等因素的影响而导致结构承载能力不足的现象,所采用的加固方法多是从提高结构的有效受力面积出发(如加大载面法等)减小截面的应力,或者直接改变结构的受力体系,改变其传力途径(如增加支撑法等)从而降低结构构件的受力,最终达到加固的目的。
1.加大截面加固法。在钢筋混凝土受弯构件现浇混凝土可增加截面有效高度,扩大截面面积,同时可增加主筋从而提高构件正截面抗弯、斜截面抗剪承载力。该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时问长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2.置换混凝土加固法。该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3.外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
4.外粘钢板加固法。该方法是在构件承载力不足区段表面粘贴钢板来提高承载力达到加固补强作用。注意的是,加固工程完成后,应用小锤轻轻敲击粘贴钢板,从响声判断粘接效果或用超声波法探测粘贴密度。如锚固区粘贴面积少于90%,非锚固区粘贴面积少于70%,则此粘贴无效,应剥下重新粘贴。对于重大工程,为真实检验加固效果,尚需抽样进行荷载试验,一般仅作标准使用荷载试验,即将卸去的荷载重新全部加上,其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。
5.粘贴纤维复合材加固法。该方法是用胶结材料把纤维复合材料贴于构件受拉区域表面,且使纤维方向于构件受拉方向一致,它于被加固截面共同工作,除具有粘结外包型钢加固法相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
二、间接加固方法
间接加固是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;改变结构计算图形的一般方法为:增加支撑形成空间结构并按空间结构验算:加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等,以提高结构承载力和改善结构动力特性;增设支撑或辅助杆件,使结构的长细比减小以提高其稳定性;在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷。
1.增设支点加固法。增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度,改变结构内力分布并提高其承载能力的加固方法。梁、板在跨中增设支点后,减小了跨度,从而能较大幅度地提高承载能力,并能减小和限制梁、板的挠曲变形。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。增设支点加固法优点是简单可靠,缺点是使用空间会受到一定影响。
2.外加预应力加固法。对正截面受弯承载力不足的梁板构件可以采用预应力水平拉杆进行加固;正截面和斜截面均需加固的梁式构件可采用下撑式预应力拉杆进行加固。对受压承载力不足的轴心受压柱、小偏心受压柱和大偏心受压柱可采用预应力撑杆进行加固
三、结构加固的技术
对于混凝土结构,在选择加固方法的同时还需选择相应的配套技术。其中施工技术一般有:
(1)托换技术。该技术系托梁(或析架,以下同)拆柱(或墙,以下同)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称。托换技术属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成,适用于已有建筑物的加固改造。与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点。但对技术要求比较高,需要由熟练工人来完成,才能确保安全。
(2)植筋技术。该技术系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术,可植入普通钢筋,也可植人螺栓式锚筋,已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。
(3)裂缝修补技术。该技术根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对承载力不足引起的裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固方法进行加固。
(4)碳化混凝土修复技术。该技术系指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术,目前这一技术还不够成熟。
(5)混凝土表面处理技术。该技术是指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
四、工程应用
该工程位于珠海市,原建筑为三星级酒店,但由于种种原因该项目在完成主体框架结构后一直被空置。后由新的投资方收购并重新定位开发,目标为改造成五星级度假酒店。该改造项目难点在于:1、在原地下室顶板上加建两层用作酒店大堂,这就需要在原结构梁上立柱,为此我对原结构重新建模型整体计算,根据计算数据对不满足要求的原框架梁柱增大截面处理,其中就用到植筋、钢包柱等多种加固技术;2、在原三层天面增加游泳池,由于荷载较大,我经过计算采用增加柱及基础的方法,达到减轻原结构承担荷载的目的。3、由于原使用功能的重新划分,使作用在原楼板上的荷载发生变化,经计算后对原不满足计算要求的板及梁采用粘钢的加固技术。该工程现已改造完毕并重新投入使用,由于各项加固技术运用恰当,最大限度地利用了原有结构,取得比较好的经济效益,获得业主方的一致好评。
五、结束语
在建设中,我们应该选择合适的加固方法,同时还应考虑其是否具有良好的施工性、是否经济等方面。随着现代建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,混凝土结构加固技术会有更大发展,加固方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
参考文献:
[1] 混凝土结构加固设计规范(GB50367-2006).
[2]林文修,陈昌松.混凝土加固方法与技术[M].北京:中国建筑工业出版社.
关键词:混凝土;结构;加固设计
1引言
当前的房屋建筑结构的设计和施工质量,直接决定了房屋建筑工程的整体稳定性和耐久性。我国当前的房屋建筑工程中,老旧混凝土结构开始出现诸多问题,严重威胁了房屋建筑结构的稳定性与安全性,如不能及时采取处理措施,势必严重影响居住者人身安全,因此,采用合理的混凝土结构加固技术至关重要。
2建筑工程中的混凝土结构加固设计
2.1基本原则
建筑施工中,通常需要综合运用多种科学技术,而混凝土结构加固技术的运用就是其中之一,在结合大量先进技术、材料、施工方法的情况下,有效提高了混凝土加固的实际效果,提高了工程建设的经济效益。在设计混凝土加固工程时,也需要综合考虑相关的技术指标、经济指标等因素,从而确保工程设计能够具备相应的科学性与先进性。在实施混凝土加固时,通常选用强度相较于加固对象更高的混凝土材料,并注意做好加固结构、加固对象连结等细节施工,保证加固件与加固对象能够维持协调的运作,从而维护建筑结构整体上的一致性。如果将混凝土结构加固技术应用于由于高低温、化学反应、机械震动等因素所造成的建筑结构破损问题,应当结合破损的实际原因,选择相应的处理方法,以减轻甚至消除破损原因,达到提高建筑结构安全稳定性的效果。衡量一项工程活动整体质量的重要指标之一,在于其经济效益的评价,在实际的工作中,混凝土加固施工应当尽可能避免影响到原建筑的正常使用,从而减少加固施工可能对原建筑带来的负面影响,因此建议尽可能以原本建筑条件为基础,降低加固施工的成本。
2.2常见建筑结构加固方法的缺陷
直接加固法缺陷直接加固法中有置换混凝土加固法,这一方法的使用不会影响到建筑物净空,但施工需要花费非常多的时间,将严重影响到混凝土强度,并使梁、柱混凝土承重加大,影响建筑结构稳定性;还有一种大截面加固法,这一施工方法现场湿性作业时间长,影响到正常生产与生活,还会使净空减少;粘结外包型钢加固法现场需要使用大量钢筋,需要将混凝土结构强度增大,加固效果与胶黏工艺水平相关,在湿度环境下会使构件出现弯曲或者变形;黏贴纤维增强塑料加固法的使用需要设置防火层,不适合应用在所有的建筑构件中;绕丝法的不足与截面法相似,需要对构件施加较大约束力;锚固法需要对构件混凝土承重改造。
3房建结构新型加固技术
3.1间接加固技术
间接加固技术,通常是根据房屋建筑工程实际的受力情况,合理选择的加固技术。如果混凝土构件出现受力不均的情况,将会破坏房屋的结构,必须采取相应的调整措施,进行房屋结构的加固设计,例如,通过对受弯混凝土构件采取预应力加固的方法,有效限制外荷载可能对混凝土构件造成的损坏,从而达到防止荷载过大致使房屋结构破坏的目的;或者通过降低外荷载效应的方式,提高混凝土结构本身的抗弯能力。间接加固法中,最为常用的是预应力水平拉杆加固技术,其主要是在混凝土结构上施加预应力,以改善工程混凝土结构抗裂性能,限制裂缝宽度、长度,进而改善混凝土构件的施加预应力,延长房屋结构的使用寿命。另外,预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一,在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装,该种方式具有很强的抗压性和稳定性。
3.2直接加固技术
3.2.1增大截面加固法
当混凝土材料处于三向应力状态时,三向应变将受到约束,进而将混凝与承载力增强;当侧向压力增大时,约束混凝土构件也会出现横向变形的增大,促使结构承载力增大。按照三向受力原理,新、旧混凝土结合构件将共同受力,使构件刚度与强度增大,进而使整体承载力增强。这种加固方法优势是能够在构件外表面增加一个钢筋混凝土套箍层,进而将原来的混凝土强度与延伸性增强,提升混凝土抗压性能。
3.2.2外贴型钢加固法
外贴型钢加固法具有现场工作量少、受力稳固、工期短的特点,能够对原有构件除锈以后应用,湿性作业减少,构件在加固后的1d时间内都可以应用;外贴钢技术受环境与截面面积影响,能够将刚度与承载力提高,并且使用成本较低。黏贴过程中对粘结强度与弹性模量有较高要求,如果周围环境有腐蚀介质时需要使用可靠的耐久性防护措施。
3.2.3黏贴碳纤维复合材料加固法
使用碳纤维复合材料加强混凝土构件稳定性能使新、旧构件后期强度增大,并提升加固速度,加固以后的结构构件会有更高耐腐蚀性与耐久性,对结构影响小,几乎不会使截面面积增加,耐久性良好,大大提升结构构件受力性能。碳纤维加固技术使用的越来越多已经渐渐取代了粘钢加固技术,鉴于碳纤维弹性模量低,一般在220GPa左右,高弹性模量在340~560GPa之间,将碳纤维复合材料外贴会使构件加固效果提升.
3.3钢丝网砂浆加固技术
钢丝网砂浆加固技术优势在于自身含有较高钢材与复合水泥砂浆,并且砂浆具有较强的分散性。研究证明,当钢丝网水泥砂浆含钢量达到300kg/m3时,会比普通的水泥砂浆更容易增强砂浆特性。钢丝网砂浆加固使用的材料弹性好、抗拉强度大、抗渗性与抗裂性好。在实际工程中使用普通钢筋混凝土构件容易出现开裂、断裂等问题,并使预应力构件自重降低,延性较弱。而使用钢丝网水泥复合砂浆则能增强混凝土构件的整体承载力,增强结构稳定性。
3.4注浆加固法
注浆加固法主要针对的是混凝土结构物开裂问题,原理是利用环氧树脂粘合剂或密封剂,实施加固修补,以不影响实际生产为基本前提,尽可能达到预期的强度要求,从而延长结构使用寿命,效果安全可靠。这种方法主要有以下特点:①灌浆时应延续且慢速,保证树脂尽量都注入开缝的部位;②这种方法可控制注入量,在需要时也能及时增加灌浆料;③可以依据注入的需要、开裂的大小调整注浆压力;④能直接用肉眼观察到注入的情况以及注入量。这种方法主要适用于隧道、桥梁等混凝土结构建筑物的开裂修补上。
4建筑混凝土结构加固工程实例分析
4.1工程概况
某高校体育场占地面积约为11562.2m2,附属建筑面积达4532.72m2,建筑耐火等级为2级,建筑使用年限为40年,结构类型为框架式结构,抗震度为Ⅶ度,其结构布置如图1所示。鉴于设计出现变更,原有结构的稳定度与钢筋混凝土承载力不能满足标准。该工程需加固钢筋混凝土柱,高为8.2m,另有一根长度在11.2m的钢筋混凝土框架柱,如图2所示。
4.2混凝土结构加固设计
工程使用了外贴钢加固法,在混凝土构件外贴一层型钢,与原有混凝土构件一起工作,受力整体均匀,进而将建筑结构的抗弯性能与抗剪性能增加。在使用外贴钢加固法以后,使混凝土构件刚度与承载力明显增强,减少了配筋量,使用胶黏剂与黏贴工艺,增强了黏贴稳固性。本工程是一个看台结构,使用两个柱作为加固构件,使用外贴型钢将构件加固,造价低廉,高分子材料使用比套箍加固法少。此外,本工程还使用了套箍加固技术,将原有钢筋量输入,使用PKPM软件对参数分析,加固原配筋面积为3562.2mm2,在不改变截面面积情况下需要加固的配筋面积为1230.63mm2,使用套箍加固技术间距控制在120,考虑到厚度,需要在原有截面面积上增加配筋量。使用PKPM软件中混凝土构件加固设计软件,对混凝土构件进行验算。取中间纤维的设计拉应变取值;纵向受钢筋极限设置为0.02,单层纤维厚度为10mm直径。使用不同加固软件对套箍加固技术进行分析。
5结语
房屋建筑工程中,混凝土结构属于基本骨架,因此其稳固性将直接关系到整个建筑的坚固。在进行房屋混凝土结构设计的过程中,应当注意切实加强整个设计过程中各个设计环节,严格按照相应设计文件开展施工,充分保证房屋建筑的施工质量水平,满足房屋建筑建设的相应功能。
作者:刘笛 单位:中机中联工程有限公司
参考文献:
[1]仵爱菊.建筑工程的设计原则与混凝土加固设计应用分析[J].建筑工程技术与设计,2015(14):57~58.
1.1有效延长建筑的使用时间
使用寿命在房屋建筑工程中是一个非常重要的问题,多数房屋在使用过程中因为受到使用功能的改变、火灾、地基不均匀沉降、超载等不同因素的影响,寿命缩短的很严重,而结构加固技术的使用正好可以有效延长建筑的使用时间。
1.2增强房屋建筑耐久性
房屋建筑在使用过程中,因为受到多种因素的影响,其耐久性受到了严重的影响,结构加固技术的使用可以从结构上使建筑物耐久性得到加大。
1.3提高房屋建筑抗震性
作为一种自然灾害,地震的发生为社会发生造成了严重影响,近年来我国地震频现,因此在房屋建筑使用过程中应该对抗震性给予充分重视,结构加固技术的使用可以使既有房屋建筑稳定性得到大大加强,有效提高建筑的抗震能力,进而更好的与现代社会发展的需要相适应。
2我国房屋建筑施工加固设计的使用现状
2.1房屋建筑施工加固技术体制不合理
目前我国的施工技术与管理方式比较粗放,同时密集化与专业化的程度也不高,尚未形成相应的技术创新体系。在房屋建筑施工过程中应该在技术人才培养机制上进行不断的创新,同时对房屋建筑施工技术体系进行不断的完善与创新,进行体系建设。正因为房屋建筑行业存在一定的特殊性,因此不能完全依靠传统体制,这样会使产业升级技术的更新换代受到影响,或者产业升级速度太慢等问题的存在都会对市场创新受到影响,加上房屋建筑施工技术在创新上存在一定的滞后性,需要进行大量的创新实践和运用,这样才能对施工进度与施工质量进行有效保证。值得一提的是,建筑施工技术创新很容易会不适应实际的市场需求,加上一些新的技术成果容易受到相关政策的影响,进而不能及时进入到建筑施工之中。
2.2建筑施工技术与理念非常落后
科学的理论与正确的理念是行动的先导,在建筑行业中也是如此,企业领导、项目负责人以及施工人员在工作中都离不开科学的理论与正确的思想作指导。从目前房屋建筑施工中来看,很多企业领导者、项目负责人不重视施工技术、材料的创新性,严重忽视了施工过程中的创新理念,在这种情况下,整个工程建设在设计与施工过程中始终沿用着传统的思路,不重视引进先进的理念与技术,在理念与施工上不能与时代要求相适应。施工企业严重忽视了建筑技术在创新工作上的重要性,以上这些因素是造成房屋建筑创新性缺乏的重要原因。
3房屋建筑工程中经常使用的几种加固设计技术
3.1粘贴钢板加固技术
这项技术在建筑加工施工中十分常见,这项技术的优点主要在于加固施工的时间比较短、钢筋混凝土结构不需要加湿、外观损害比较少等,因此不能对建筑物的正常使用造成影响。但是因为加固技术的效果主要由建筑结构胶的质量所决定,所以粘合的材料与施工水平都会随建筑物的加固效果产生影响。因此一般来说这种技术经常在钢筋混凝土构件薄弱部位以及受拉区的静态固件中使用。
3.2增补受拉钢筋技术
这项技术主要是指在房屋建筑主体结构中一些受力集中的地区,使受拉钢筋得到增加,利用这种方法对梁体结构的承载力水平进行改善。在这样的过程中,增补钢筋和既有梁体结构之间的连接可以利用全焊接与半焊接等方式来实现。在二者连接的过程中,可以与实际情况相结合,在干法外包与湿法外包两种方式之间进行灵活的选择。
3.3外包型钢加固技术
这项技术主要是指用型钢外包在钢筋混凝土结构的四角上,这样一来原来的结构构件的承载能力就会得到大大的提高。这种技术主要可以分为干式与湿式两种外包方法,一般来说湿式外包型钢法比较常用,这种方法可以使结构承载力得到有效提高。外包型钢法的受力非常可靠,同时施工方法也非常简单,但是需要用到的钢材量非常大,同时加固施工的成本也非常高,因此,一般房屋建筑的加固不会使用这种方法,而选择将这种技术用在建筑物梁、柱等位置上。
3.4碳纤维加固技术
这项技术主要是指通过树脂胶结合擦聊将碳纤维板粘贴在结构的表面上,通过这种方式促进结构承载力得到提高,这种技术的优点主要在于它的强度比较高、材料的重量比较小,在使用过程中不需要对材料腐蚀等问题进行考虑,此外适用的领域也非常广,施工材料价格比较低,因此成为现代结构加固设计中比较常用的一种加固技术。但是因为这种技术的耐高温性能并不强,一般来说要求在温度环境60℃以内使用,否则就需要采取一些保护性的措施。
3.5预应力加固技术
这项技术主要是指利用施加预应力的钢绞线、钢拉杆等对结构构件承载力进行提高,它是一种集加固、卸载以及改变结构受力于一身的加固方法。因为受到荷载与预应力的双重作用,使拉杆出现了轴向拉力预应力偏心受压的情况,在这种情况下构件的抗弯能力得到了增加,同时外荷载效应得到了减少,最终使结构受弯变形的程度得到了有效控制,同时也大大提高了构件斜截面的承载力。这种技术的缺点在于在加固施工过程中需要专门的施工机具设备与工序,并要求在60℃以内的温度环境中应用,否则就需要采取一些保护性的措施。
4结语
[关键词]房屋建筑结构;加固设计;施工技术;方法应用分析
中图分类号:TU746.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0190-01
社会经济的高速发展,人民生活水平快速提升,伴随对房屋建筑的要求条件越来越高,一般既要具备基本的设施功能,又要具备良好的稳定性,并能抵御一些自然和主观因素的影响。显然,对房屋建筑结构加固就要更加科学、合理了。
房屋建筑结构造成影响的因素主要有两大类:一类是自然因素,即台风、地震、洪水、雷电等;二是主观因素,即建筑施工材料质量没有达到建筑设计标准,施工前未重视地质勘察工作、建筑设计不符合规定标准、施工程序不规范、施工技术方案不合理等。两种因素都能对房屋建筑结构造成严重的不良影响,以至于房屋建筑墙体出现裂开、降低结构稳定性等,严重时甚至导致整栋房屋建筑倾斜,这就造成了房屋建筑无法继续正常使用。因此来说,保证房屋建筑结构的安全、稳定性非常重要。为尽量消除和避免这种潜在的安全隐患,建筑企业采取加固房屋建筑结构方式较妥。因该方式可以有效增强房屋建筑结构的韧性和刚性,并能提高耐久度,进而可延长房屋建筑的使用寿命,又安全可靠。
1 房屋建筑结构加固设计方法
在房屋建筑结构加固设计中,这则是前提。加固设计过程中的每一个环节都要重视程度,以确保结构加固设计万无一失。为此,这就需要切实注重以下几个要点。1)重视房屋建筑所在环境。对于不同房屋建筑结构的加固,也各有不同,弄清房屋建筑所在环境,了解地形地势,才便于具体设计房屋建筑加固方案。比如因超载、火灾或地基不稳而导致的结构受损;增加房屋面积或在原建筑上加层要求加固;为符合相关规定实行抗震加固等,这都是房屋建筑结构加固所要考虑的因素。2)注重设计与施工的关系。设计时为使方案符合施工单位的技术水平,应尽可能与施工单位沟通,听取意见,完善设计方案。当时不能沟通交流的,则应在设计完成后立即与确定的施工单位交流方案,并对方案进行修改与调整,以尽可能确保施工质量;实行改造加固设计之后,要由担任该任务的设计单位对房屋建筑结构的耐久度与稳定性负全责,未参与改造加固设计的设计单位就不再负责了。最好选择具有一定资质的设计单位参与房屋建筑结构的改造加固设计。 3)重视房屋建筑的鉴定与检测。该工作则是了解和认识房屋建筑结构耐久度、稳定性与适用性的主要之手段。这样也可获取房屋建筑结构的有关数据,并明确其各方面数值是否达到施工要求,进而对该建筑的可靠性给予准确的评价。该工作由具有一定资质的单位来做较好,以房屋结构的现场情况和特点为根据,能明确施工的重点(如混凝土碳化程度及强度等级、蜂窝结构缺陷、开裂情况等)。
2 房屋建筑结构加固技术方案分析
就房屋建筑加固施工来说,加固设计和加固施工方案则是成功与否的关键。所以,为保证加固顺利,应根据每座房屋建筑物的特征,制定出符合该房屋建筑物要求的加固设计方案。在此,首先还要考虑方案是否具有良好的施工性。如果缺乏施工性,方案即便再好,因施工难度大、安全系数低、劳动需求大等现实原因影响,建筑加固的施工也难以实行,并影响到加固的成效。当前房屋建筑结构加固方式主要采用直接加固法和间接加固法。在设计时,设计人员应根据现场实际情况和施工条件选择合适的方案。
常用的几种加固技术方法主要有:①截面扩大加固法。这种施工技术具有适应性高、施工工艺简单等特点。该技术发展时间较长,有诸多施工经验与完善的设计方案可供参考。通过在钢筋混凝土抗弯构件受压区添加混凝土现浇层,可显著扩大截面面积,增加截面高度,进而可从抗剪、抗弯和刚性等三个方面来提升构件性能。另外,主筋面积的扩大还可使旧构件的正截面抗弯承受力在正截面筋率低下的状态下得到增强。在钢筋可承受范围下,随着钢筋面积与强度的扩大,混凝土弯变构件正截面承受力也随之增强了。该法适合于加固墙、柱、板、梁等构造物,但因湿作业,耗费时间长,并减小了房屋建筑净空,所以施工前应考虑多项影响因素。②预应力加固法。通过对混凝土受弯构件的预应力水平拉杆实行加固施工,可促使构件形成偏心受压作用。这种作用一是降低了外荷载效应,使构件的抗弯能力得到增强,二是使构件裂缝的扩大问题在压力作用的制约下得到控制,继而提高斜截面剪的承受力。③置换混凝土加固法。它适合存在较大缺陷或受压区混凝土强度较低的混凝土承载构件的加固。优势与截面扩大法大同小异,不会导致房屋建筑净空减小,但在湿作业方面仍然与截面扩大法存在相同问题。④增补受拉钢筋加固法。对部分存在受力过大情况的结构,采用该加固法可对其受力拉钢进行增补。通过实施该法,既可提高房梁的抗压能力,又可增加结构的承载能力,继而提升房屋建筑的稳定性,达到加固目的。该法近年来以其优势受到广大建筑企业的欢迎,被广泛应用。该法在短期内也延伸出诸多极具价值的施工技术与工艺。⑤更改承重体加固法。上述加固法中,唯有该法是最主要的手段之一,它通过将托梁与托架增加到房屋建筑结构中,实现建筑结构抗压能力的提高。施工时,应先对各个分类元素进行详细分析,而后根据结果的不同进行分类。将受力点分为刚性支点与弹性支点两类,按照受力情况的不同,又将支撑形式分非预应力与预应力支撑两种。预应力则是通过在支撑杆基础上提高预应力,进而实现房屋建筑结构预应力的增强。再者,虽然该法可明显提高房屋建筑的承载力,但会对建筑外观产生影响,所以采用前应先征询建筑持有人意见。
3 房屋建筑结构加固施工方式、方法
房屋建筑结构加固时,需注重以下三个施工问题:①在一定范围内,建筑结构构件轻度裂开与变形是可接受的,一旦超出该范围,将可对建筑结构产生影响。所以若发现该类情况,应尽早派专人调查并记录进展情况,然后由具备资质的危险房屋鉴定单位对该房屋建筑结构进行鉴定并作出结论,以对房屋建筑结构的安全性进行明确。②施工过程中施工人员不可避免的要进行高空作业,若不采取任何防护措施,不仅会埋下安全隐患,还会提高安全事故发生率,同时施工时引起的大量粉尘与颗粒也会向外扩散,并对周边环境质量造成不良影响。为此,要求施工单位必须彻底落实好每一项安全措施,且施工前还必须搭建好环境保护设施。③结合建筑旧钢结构上氧化层、锈迹及渣物情况,要运用专门的喷砂除锈机与空压机连接后实行清除,对部分腐蚀情况较严重的区域,应该以人工方式采用榔头、钢凿、砂轮机等工具进行彻底清除,保持构件清洁、干净。
结束语
对于房屋建筑结构加固来说,其作为一整套的系统工程,要确保施工质量,不仅需要掌握施工技术要点,更需要制定完善的加固设计方案和施工措施,还需要从根本上做好设计施工过程中的每一点、每个环节的工作,要以最大限度的提高施工质量,确保被加固建筑结构质量可靠、安全稳定,并能耐久使用。
参考文献
[1]梅全亭,李建.房屋抗震加固与维修[J].中国建筑工业2009,1.
[2]抗震加固研究会译.(日)图解钢筋混凝土结构抗震加固技术[J].中国建筑工业出版社.20l0,1.
[3]郑先元.既有建筑结构鉴定与加固技术概述及应用[J].现代物业(上旬刊),2011(01):54-61.
关键词 结构鉴定技术;设计;加固方法
引言
伴随着社会经济的不断变化,尤其是自然灾害的频繁发生。现代人们不仅要求居住房屋美观舒适,还要求其安全稳固。随着年限的增长,我国目前有很多存在着质量隐患和安全隐患的建筑物,而这些对人们的生命安全存在着挑战。因此,研究探讨房屋建筑结构鉴定和加固设计具有非常重要的现实意义。
一、房屋改造应根据房屋材料施工,现场勘查实际情况
房屋改造应根据已有结构灵活施工,尤其是对现场进行实际的勘查。
1.1 建筑结构鉴定技术现状 。
目前,我国已形成三种结构鉴定技术:
(1)有关混凝土结构的结构鉴定技术。我国的结构鉴定技术是从六十年代中期研究混凝土强度的非破损检测方法开始的。到今天,关于混凝土强度和缺陷检测技术已日趋成熟,相关的检测仪器和检测设备完全可以由我国自主生产,全国性的检测技术规程也慢慢形成。特别是混凝土强度的检测仪器,在技术性能方面已达到了国际领先水平,还有些甚至超过了发达国家的研制水平。七十年代末,我国又研发了钢筋混凝土构件的检测技术,特别是关于混凝土结构的耐久性技术受到了国家重视,相关的检测技术也有了非常明显的突破。而在八十年代后,我国又开始着手关于钢筋锈蚀速度以及锈蚀量测定的研究,而且又很快研发出可以判别钢筋是否锈蚀的一些技术。
(2)有关砌筑结构的检验鉴定技术。我国对于砌筑结构检测鉴定研究略晚于对混泥土结构的检测技术。在七十年代时,砌筑结构抗震鉴定和加固的评定指标主要是砌筑砂浆的强度。为了改变这种传统的判定方法,国内建筑业开始致力于研究回弹法砌体结构检测强度。经过十几年的努力,就研发出了砂浆强度检测技术。近年来,还有一些新的检测方法问世。虽然砌筑结构检验鉴定技术研究的起步比较晚,检测技术还没有非常成熟。但是它的发展势头在国内外,目前已形成了非常强大的竞争优势。
(3)有关钢结构的检验鉴定技术。与前两中检测技术相比,在工程建设中关于钢结构的检测技术的研发比较滞后。因为工业部门对一些钢材的力学性能、内部的缺陷以及焊缝探伤的检验方法要求特别严格,但是国内相关技术比较缺乏。因此对钢结构的检验鉴定只有学习其他行业的技术方法。在这种借鉴学习的基础上,经过发展钢结构的检验鉴定技术已取得了一定的发展,基本上可以解决一些建筑结构中存在的实际问题。但该技术的发展还不是很成熟,仍然有很大的发展空间可以开拓,还需要继续研究。
1.2 检验鉴定技术的发展前景。
虽然我国在建筑结构检验鉴定技术研发上的已取得了一些发展。但是高精尖、低损伤、快捷方便仍是这一领域不断追求的目标。而开发新的检测项目,完善检验测试技术仍是我们的研究方向。具体来说可以在以下三个方面进行努力。
(1)提高检测仪器和设备的质量和性能。仪器设备是进行检测的必要工具,质量过硬、性能好,操作便利的仪器是保障高质量检测工作的必要条件。与发达国家相比,我们的检测仪器设备在总体上还存在着比较明显的差距,在设备的稳定性、功能性、和寿命等方面仍存在很大的差距。
(2)注重检测理论和检测数据分析方法。不管是哪种结构的检验测试,它所面临的难题都是如何检测出更精确的数据和精确的位置。只有注重提高检测理论和检测方法才能使检测更合理,从而让检测结果更加准确。
(3)让国外的先进技术与国内原有的成熟技术相结合。伴随着工程技术的发展和检测要求的提高,不断出现显得问题。例如,如何进行高强度的混凝土强度检测、如何判定混凝土的缺陷、如何评定新型建材的质量问题,只有通过引进新技术为我所用,才能解决实际问题。
二、房屋改造加固设计的具体措施
1.增设抗震横。当已有墙体不能满足抗震需要时,可考虑增设抗震横墙,数量通过计算抗震横墙的面积率来确定。为了让增设的抗震横墙能分担地震荷载,抗震砖横墙的厚度一般不小于240mm,墙的下面做基础,墙顶要用细石混凝土和大梁顶紧,并与原纵墙妥善的拉结。增设抗震墙是提高建筑抗震能力的有效措施,特别对于原建筑的抗震墙较少,抗震墙间距超过抗震鉴定标准要求时更为合适。
2.钢筋网水泥砂浆面层加固技术。该法属于复合截面加固法的一种,当砖墙的抗震承载力不足时,可采用水泥砂浆抹面或配有钢筋网片的水泥砂浆抹面层进行加固,这种方法通常称为夹板墙加固法。
3.混凝土墙加固技术。砖房的混凝土板墙加固与钢筋网水泥面层加固法类似,都属于复合截面加固法,它的优点是:施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,可控制墙体裂缝的开展,且具有成熟的设计和施工经验,适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是:现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,而且加固后的建筑物空间减少了一些,但具有较大的灵活性。
4.增设扶壁柱的加固技术。该技术属于一种加大截面的加固法,其优点也与钢筋混凝土外加层加固法相似,但承载力提高比较有限,并且较难满足抗震要求,一般在非地震地区用到,它属于间接加固砌体结构的方法。一般有两种做法,第一种为无黏结外包型钢加固法,该法属于比较传统的加固方法,其优点是:施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠,比较适用于没有比较大的截面,但是可以加大承载力的方法。其缺点为:加固成本较高,需要采用类似钢结构的一些防护措施;第二种为预应力撑杆加固法,其优点是:能大幅度地提高砌体柱的承载力,且加固效果安全可靠,适用于加固处理应力高、应变高的砌体结构的加固;其缺点是不能使用于温度在 600℃ 以上的环境中。
5.联结与拉结技术。联结和拉结是砌体结构抗震加固中的一个非常重要的内容,联结和拉结的主要措施是连与锚。通过连与锚,后加构件(如外加柱、后加圈梁)与原有构件(如墙体)连成一个整体,把原来联结不好的构件连成整体,并提高了某些构配件(如山墙、非承重构件、瓦等)的抗震强度,防止地震坠落伤到人。实现联结和拉结的主要使用工具有钢筋、销键、螺栓和锚杆,可按照不同条件和需要采用不同工具。
6.隔震及减震消能加固技术。目前最常用的隔震材料是叠合橡胶隔震垫,其作用为使地面水平地震加速度在隔震层处中断,或让向上传递的地震加速度减小。在设计计算中,其表现形式为上部结构周期加长,因此地震作用减小,结构反应也减小,进而达到抗震加固的目的。该方法的原理非常简单,但是用于加固时的技术难度却非常大。首先要将上部结构与基础完全切断开,还要放入有一定阻尼叠合橡胶垫。其必要条件是上部结构整体性较好,因此不是所有结构都能用此方法进行加固。
三、结束语
在房屋改造设计中,首先,应与业主了解建筑物改造后的相关功能,确定一些改造后的后续设计使用年限,制订一些合理的抗震设防目标,确定改造设计适用的规范体系。其次,结合方案可靠性鉴定、抗震鉴定和改造要求,确定其与完成预定目标的可能差距。最后,根据已有工程情况和各项加固方法的适用性,结合经济技术条件,确定使用的计算程序及改造加固的方法,来完成改造加固设计。
参考文献
[1]混凝土结构设计规范GB50010-2002.中国建筑工业出版社,2002.
[2]赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计.中国建筑工业出版社,1998/5.
[3]周靖.混凝土结构加固设计规范算例[M].中国建筑工业出版社,2008.
[4]《建筑抗震鉴定与加固技术规程》DB11/T689-2009(S)
关键词:多层砌体结构房屋 抗震加固设计
一、前言
砌体结构房屋主要以脆性材料(粘土砖, 多孔砖和混凝土中小型砌块)为主, 其特点是: 本身自重大, 刚度大, 材料本身的抗拉、抗弯、抗剪强度均较低, 延性差, 因此在地震中极易造成脆性破坏, 给人类带来巨大的灾害和损失。因此, 对砌体结构房屋的抗震加固设计与研究一直是抗震加固工作的重点。
二、多层砌体结构房屋的抗震鉴定
1、工程背景
某办公楼原建于2000年,总建筑面积1542m2,为7层砖混结构,层高3.5m;楼(屋)盖采用预制板,以纵横墙承重,建筑物沿纵横墙每层设构造柱和圈梁,采用钢筋混凝土条形基础。抗震设防烈度为7度。
2、结构抗震鉴定
通过一系列的数据收集和分析后,得出以下抗震鉴定结果:(1)经安全性鉴定,该建筑安全性鉴定评级为A级;(2)经抗震鉴定,该建筑不满足B类建筑抗震鉴定要求;(3)该建筑不能满足后续使用40年的要求。
三、多层砌体结构房屋抗震加固设计基本要求
一般来说,多层砌体结构房屋若存在以下问题, 则地震时容易损坏:
1、一些内外墙未咬砌且无圈梁与外墙拉结的多层砖房。地震时, 外墙会大面积倒塌。
2、整体性不足。大梁、屋架与墙体的连接不良,如未设置梁垫或虽有梁垫而无锚固。地震时墙体局部承压能力不足而损坏,或梁垫发生错动。预制钢筋混凝土楼板与大梁、墙体的连接不良, 在地震中会被拉开移位或楼板滑落。板底圈梁明显加强了房屋的整体性。
3、体型复杂。砖房平立面不规则,地震中往往因扭转效应、局部应力集中或各部位变形不一等, 造成损坏或加重震害。
另外,砌体结构房屋还有一些易损部位。多层砖房局部易损部位包括平砌或弧形砖砌过梁, 出屋面楼梯间、电梯间, 附墙烟囱、出屋面小烟囱和女儿墙, 悬挑的阳台、雨篷、挑檐, 坡屋顶的山尖墙,悬吊重物的顶棚等等。按建筑抗震加固技术规程要求, 对于不符合鉴定标准要求的房屋,抗震加固应从提高房屋的整体抗震能力出发,并注意满足建筑物的使用功能和同相邻建筑相协调,为了防止在抗震加固中出现局部刚度突变, 要求加固楼层综合抗震承载力不超过下一楼层的抗震能力的20% ,非承重或自承重墙体加固后不超过同一层楼层承重墙体的抗震承载力, 采取加固措施控制层间位移和提高其变形能力。
四、多层砌体结构房屋的加固设计
1、墙体加固
由于该办公楼为纵横墙承重结构体系,大梁直接传至窗间墙,窗间墙间距离不满足规范要求,楼梯间墙无配筋,所以重点对外纵墙及楼梯间横墙进行钢丝网砂浆面层加固,具体加固方法为铲除原有抹灰层,双面铺设Φ4@120(双向)细密点焊钢丝网,钢丝网与墙体的固定,采用S形咖6钢筋以钻孔穿墙对拉,间距为900mm,并呈梅花状布置。钢丝网砂浆面层应深入地下不少于500mm,地下部分厚度扩大为150mm,纵横墙加固示意图详见图1所示。
2、悬挑梁加固
由于建筑物为外挑廊走道式,鉴定悬挑梁变形和配筋均不够,为提高梁承载力,采用外包钢加固法进行整体加固,在悬挑梁的梁底两角外包角钢,并在梁底加垫板,梁侧面加箍板,梁上部设角钢和拉结螺栓,形成封闭箍。具体做法如图2所示。
3、构造柱和圈梁加固
试验结果表明,外加构造柱加固墙体后墙体的抗剪强度提高虽然不大,但推迟了墙体裂缝的出现,尤其与圈梁共同作用,大大提高了墙体的延性和变形能力,增强了结构的稳定性,对防止结构发生突然倒塌有显著的效果。在结构布置上,应特别注意尽量使构造柱、圈梁(或拉杆)和基础联合布置,保持抗震受力的完整性。外加构造柱设置的位置, 应在房屋四角、楼梯间和不规则平面的转角等应力集中的部位,外加构造柱应沿房屋全高贯通,不得错位,还应与圈梁或钢拉杆连成封闭系统。外加构造柱、圈梁与原墙体连接时,可通过设置拉结钢筋和销键、胀管螺栓、压浆锚杆或锚筋与墙体连接。钢筋混凝土销键适用于砂浆强度等级低于M2.5 的墙体,砂浆强度等级为M2.5 及以上时,可采用其他连接措施。圈梁应连续闭合,圈梁遇阳台、楼梯间、变形缝时, 应妥善处理。拉杆设置, 应按照替代内墙圈梁的要求, 并满足与墙体锚固的规定。
图3为该幢砌体结构房屋的抗震加固结构平面图, 该房屋的楼板为预制钢筋混凝土空心楼板, 砌筑墙体的砂浆强度等级为M2.5 , 尚未设置钢筋混凝土构造柱和圈梁, 经鉴定必须进行抗震加固。本方案采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁和钢拉杆联合布置的加固方式, 圈梁沿外墙设置, 中间横墙处设钢拉杆代替圈梁, 房屋角部设置L 型构造柱。
4、砌体结构房屋加固
采用钢筋网水泥砂浆面层加固墙体时应符合下列要求: ① 面层的砂浆强度等级宜采用M10;② 钢筋网砂浆面层的厚度宜为35mm ,钢筋外保护层厚度不应小于10mm ,钢筋网片与墙面的空隙不宜小于5mm;③ 钢筋网的钢筋直径可采用Φ4 或Φ6;钢筋网格尺寸在实心墙宜为300mm×300mm,在空斗墙宜为200mm×200mm;④ 单面加面层的钢筋网应采用Φ6的L形锚筋,用水泥砂浆固定在墙体上;双面加面层的钢筋网应采用Φ6的S形穿墙筋连接;L形锚筋的间距宜为600mm,S形穿墙筋的间距宜为900mm,并且呈梅花状布置;⑤ 钢筋网四周应与楼板或大梁、柱或墙体连接,可采用锚筋、插入短筋、拉结筋等连接方法;⑥ 当钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞口时,单面加固宜将钢筋弯入窗洞侧边锚固;双面加固宜将两侧横向钢筋在洞口闭合。
5、楼梯段增设构造柱
由于原建筑物设计的楼梯间构造柱不满足现行抗震规范要求,应在楼梯间楼梯段上下端对应的墙体处加设置构造柱,具体做法如图4所示。
五、结束语
在多层砌体结构房屋抗震加固设计中,必须注意以下内容:
(1) 在砌体结构房屋抗震加固之前,要全面收集原房屋的设计、施工、验收资料,进行房屋质量检测和抗震鉴定,检测出房屋的材料强度、不均匀沉降情况、损坏情况,并进行抗震和静力验算;根据检验情况分析改造的可行性,提出抗震加固基本要求,作为房屋加固的依据。
(2) 墙体的加固应和拉杆的加固结合起来,选择双面或单面钢丝网应具体分析和正确选择,在不破坏原有结构墙体的基础上,提高安全性和适用性。
(3) 由于部分砌体结构房屋建成时间较长,整体性较差,设计施工过程中可能会发现其他损坏情况,必须检测、设计、施工密切配合,尽可能消除存在的隐患。
参考文献:
[1] 建筑抗震加固设计规程(JGJ 116-98)[S],北京:中国建筑工业出版社,1998
【关键词】房屋建筑;混凝土结构;加固施工
当前出现的“豆腐渣”建筑严重危害着人民的生命财产安全,减少这类建筑的工作刻不容缓。混凝土结构加固能够提升建筑的整体稳定性,并根据建筑功能进行合理施工,设计出科学的建筑结构。混凝土结构加固能够有效地降低了建筑维修带来的成本,同时还增加了建筑使用寿命,对提升人民生活水平有着重要的意义。
一、房屋建筑混凝土结构需要加固的原因分析
1. 对房屋建筑混凝土结构设计缺乏重视和深入的认识
近几年,我国地震灾害频有发生,这给社会主义以及人们带来了巨大的灾害,特别是在地震频发、灾害强烈、影响范围广泛的地区。但是,目前许多房屋建筑施工单位并不重视对房屋建筑的抗震设计,在进行房屋建筑混凝土结构设计时,并没有科学的认识和设计房屋建筑结构,更没有采取相应的加固措施增强房屋建筑的抗震设计,并且房屋建筑混凝土出现开裂问题时,并没有及时的采取措施进行处理,影响房屋建筑的安全使用。
2. 对房屋建筑混凝土架构的耐久性认识不透彻
房屋建筑在建造施工和使用的过程中,肯定会受到有害化学物质以及其他环境因素的影响,再加上房屋建筑采用材料自身性能的退化,导致房屋建筑混凝土结构各个部分出现不同程度的损坏,影响混凝土结构的耐久性,导致混凝土结构出现问题和缺陷。
3. 房屋建筑施工理念和技术落后
正确的施工理念是房屋建筑施工的指导,房屋建筑的总负责人以及施工人员的正确决策、作业和施工等都离不开理念的指导。但是,现代房屋建筑工程施工中,一些施工单位的领导和相关负责人的创新理念不足,导致整个房屋建筑工程的设计与施工方式相对落后,施工人员对新理念、新技术等缺乏认识,再加上施工企业并不重视建筑技术在创新工作方面的重要性和必要性,导致技术创新的积极性和热情不高,影响房屋建筑工程的质量。
二、房屋建筑混凝土结构加固施工技术
1.现浇加固法
现浇柱混凝土结构是房屋加固的普遍方法,也是目前建筑行业运用最广泛的加固技术之一。现浇加固技术是在施工现场支模浇注混凝土,浇注方案的制定要根据建筑物的具体构造而定,以保证混凝土浇注后能更好地起到加固作用。在建筑技术进步的推动下,现浇加固法的优点更加明显,如造价低、结构安全性能强等。另外,现浇加固法无需使用大型机械设备即可施工,适用于大多数建筑混凝土结构的加固,这不仅降低了建筑加固操作的难度,也为企业节省了资金。
2.直接加固法
直接加固法具有明显的针对性,是根据建筑物结构组成而采取的一类加固方法。对于房屋结构而言,直接加固法可采用增加截面、粘钢加固等手段,对具体的某个混凝土结构
实施加固。
2.1截面加固
考虑到混凝土受弯构件的受力过大,加固时可根据图纸要求适当扩大截面面积,使受弯构件的抗弯强度和抗拉强度变强,如图1所示。根据混凝土构件截面的承载力与截面面积成正比这一原理,通过加大截面的方法对房屋结构进行加固是一种可行的方案。
2.2粘钢加固
粘钢加固法是在构件承载力不足区段的表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力。如在电力房屋结构中,其最薄弱的结构是顶棚。在加固设计中使用钢结构作为支撑体系,通过粘钢加固的方式可以使房屋整体结构更加牢固可靠。
2.3纤维加固
纤维加固采用粘贴的方式将材料固定于受拉范围,如在房屋中可以利用胶结材料将纤维增强复合材料粘贴于被加固构件的受拉位置,从而有效地增强房屋构件的承载能力。
3.间接加固法
间接加固法是根据建筑物的受力情况而采取的另一种加固方法。由于混凝土构件受力不均会破坏房屋的稳固性,通过调整建筑的受力情况,也能起到很好的加固效果。在房屋结构加固设计中,混凝土受弯构件经过预应力加固,可有效限制外荷载形成的弯矩,避免外载荷过大对房屋结构造成的破坏作用。由于减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。预应力水平拉杆加固法是间接加固的常用方式,它利用拉杆传给构件的压力作用,可有效地限制裂缝问题的发生。
预应力水平拉杆加固设计主要是对混凝土结构施加预应力,从而改善房屋混凝土结构构件的抗裂性能,对裂缝的长度、宽度等进行严格限制,有助于改善混凝土结构的抗侵性能,延长房屋结构的使用寿命。目前,预应力水平拉杆加固工艺均使用高性能的建筑材料,在满足结构加固需求的前提下还可达到节能降耗的作用。除此之外,预应力下撑拉杆加固法也是间接加固技术之一,该加固工艺在房屋中多数为卧式组装(见图2),卧式构造具有较强的稳定性、抗压性。
三、混凝土结构加固的改造技术
混凝土结构加固不仅可对现有房屋的钢筋混凝土结构进行加固,还可以对混凝土结构实施加固改造。加固改造能对复杂的建筑结构进行调整,均衡构件之间的受力状态,协调混凝土结构的支撑体系。从国内现有的加固技术看,房屋的结构改造包括托换技术、植筋技术、裂缝控制技术等。
1.托换技术
托换技术由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成。该项技术是对已经建好的房屋进行改造,以此达到结构加固的目的。采用托换技术进行加固改造优势明显,如工期短、费用少、效果好等。但采用托换技术改造房屋时要控制好操作流程,对技术指标的要求也十分严格。
2.裂缝控制技术
行业调查显示,裂缝是破坏建筑结构稳固性的重要因素。房屋加固设计中要对可能出现的裂缝制定预处理方案,如填补法、开凿法、修补法等等,可根据房屋混凝土结构的具体情况而定。另外,也可按照混凝土裂缝的起因、形状和大小,采取支护、修补和加固处理。
3.植筋技术
植筋技术是对混凝土结构进行加固改造较简捷、有效的连接与锚固技术,所植入的钢筋材料及锚固长度要根据房屋结构的性能要求而定。如常规的钢筋、螺栓式锚筋,在房屋结构加固中最好选择材质性能高的钢筋。锚固粘结材料必须使用经检验符合要求的材料。植筋完成后须做好抗拉拔试验确保植筋牢固。这是保证混凝土结构长期使用的基础。
四、结语:
总之,随着经济与社会的快速发展,各种房屋建筑工程如雨后春笋般的出现,并且房屋建筑工程的规模不断的扩大和高度也在不断的增高,这对房屋建筑结构的设计提出了更高的要求。但是,由于房屋建筑工程施工和使用的过程中,不仅会受到各种人为因素和自然环境的影响,还要承受疲劳荷载、地震荷载、风荷载以及雪载荷等因素不利影响,再加上建筑材料的退化和老化,会给房屋建筑工程带来不可逆转的破坏。因此,应该在房屋建筑施工中合理的应用混凝土加固技术,以此保证房屋建筑工程的安全性和稳定性。
参考文献:
[1] 孙宪波.混凝土结构工程加固施工技术[J].建筑工程,2010,8.
[2] 杨志平,等.预应力混凝土连续刚构桥挠度长期观测 [ J].公路,2004,( 8):287-289.
【关键词】 混凝土;建筑结构;加固技术
前言
随着我国经济建设的快速发展,人民的生活水平逐步提升,在满足基本的经济需求后,人们对生活质量水平的要求也越来越高。在房屋建筑方面,混凝土建筑结构的质量是保障人们安全生活的重要手段。越来越多的建筑物也已经开始进入了老龄化阶段,房屋结构的稳定性也开始下降。这就需要更多的手段来加固建筑物,提高建筑物的质量,保证建筑物的正常使用。不管是已有的建筑物还是新建的建筑物,在人为的原因或者自然因素的作用下,房屋建筑会或多或少的出现不同程度的损伤。对于新建的房屋建筑,可能会由于设计不当或者施工方面的原因,导致房屋结构出现质量问题,就需要加固技术来维持房屋的可靠性。因此,探讨混凝土建筑结构的加固技术,对于目前的房屋结构具有非常良好的现实意义。
1.混凝土建筑结构加固的一般过程
在进行混凝土建筑结构的加固时,一般按照以下的程序进行:①对现场进行勘察,并收集现场资料。资料的收集与现场的检查,是对房屋结构进行加固的首要工作,是实时了解房屋结构的具体情况的重要手段。同时也可以对房屋的加固做出初步的判断。现场的资料收集主要包括施工技术资料、设计图纸、设计文件等,此外也要对业主的使用要求进行了解。②对目前房屋建筑的结构性能及质量做出检测。在进行检测时,要由专业的检测机构来完成这项工作,并要做出完整检测报告,对房屋的外观、结构质量、构件的应力分析等作出详细说明。③对加固方案进行确定。在制定房屋的加固方案时,房屋结构的影响因素也不是单一的,因而要综合考虑所有因素,包括经济性、加固工期、自然环境等方面。在制定加固技术手段时,要严格遵守加固技术的相关规范,并根据具体的房屋结构,制定出最适合的加固方案。④加固设计。在确定了具体的加固方案后,就要根据加固方案来制定出具体的设计图纸。在图纸设计阶段,要能保证新旧建筑结构之间的连接,在不破坏旧有结构的基础上进行新的加固。此外,设计的加固图纸要经过专业的技术部门结构来进行鉴定。⑤施工组织的设计。在加固工作进行前,要非常熟悉图纸的内容,根据图纸的内容确定出具体的现场施工技术,从而确定出科学合理的方案。⑥施工单位的选择。在选择建筑施工单位时,要严查施工单位的资质,确保施工队伍具有加固能力。⑦加固后的验收。在加固完成后,要对加固的结构进行验收检查。该项工作的完成要由建设单位组织,要重点检查结构的关键部位。
总之,在加固前,首先要收集要加固的房屋的具体结构,对结构进行检查鉴定,制定出具体的施工方案,并充分考虑各种影响因素,根据这些综合因素的作用,制定出详细的设计图纸。接着要进行严格的施工,加强对施工过程的控制。最后还需要进行加固后的结构验收,确保最终的加固的合理性。
2.混凝土建筑结构加固技术方法
在目前的加固技术手段中,主要有两种加固技术方法:①直接加固法;②间接加固法。直接加固方法和间接加固方法有各自的特点和适应范围。因此在具体的加工方案设计时,要依据实际情况采用具体的加固方法,既可以采用单一的加固手段,也可以将两种加固方法综合运用。
2.1 直接加固法
直接加固方法有以下几种加固手段:
(1)加大截面面积
增大截面面积是建筑房屋结构加固中经常采用的一种手段,它是通过增大构件的结构截面尺寸来增大受力面积,从而提高结构的承载能力。在采用增大截面面积加固方法时,需要在混凝土结构的受力处加注混凝土层,以此来增加截面的高度,进而增大截面面积。加注混凝土层后,也会提高构件的抗弯、抗剪能力,也因而增加了构件的承载能力,起到了更好的稳固能力,提高了房屋建筑的使用寿命。图 1 是几种增大截面面积的加固实例。
加固方法施工工艺比较简单,在结构的适应能力上也非常好,并且随着多年的发展,该项技术也已经非常成熟了,在施工设计和经验上都有了巨大的提高。虽然该项技术在墙体、主梁和一般构件的加固中具有优势,但该方法的加工时间比较长,对人们的正常生活有一定影响,并且在加固后房屋的整体面积会有所减小。
(2)外包钢加固
外包钢加固法是采用钢板、角钢等材料将混凝土进行包裹,通过构件的约束来提高构件的承压能力。该方法适合于不允许增大原有构件的截面面积,但要确保有足够的承载能力的建筑结构。在具体的施工中,一般有两种施工方案,干式外包钢法和湿式外包钢法。干式外包钢法用于焊接的结构,通过焊接将包裹混凝土的钢材连接起来,提高焊缝的质量,从而将构件的承载能力提高。湿式外包钢法是用水泥、砂浆等具有粘性的材料将钢材与混凝土紧密连接,该方案的整体性能好但是加工作业量比较大。
外包钢加固法的优点是操作简单,施工方案也简便,可以有效的提高房屋结构的承压能力,也不影响房屋的整体结构。但该方案的缺点是用钢量大,加固的成本的比较高。此外需要注意的一点是该方法不适合在 60°以上的高温场所采用。
(3)粘贴钢板加固
粘贴钢板加固法与外包钢加固法类似,都需要用钢材来加固建筑的结构。但不同的是,粘贴钢板加固法是用粘结剂将钢材粘结在混凝土的表面,将混凝土与钢材粘结为整体,增加受力较弱部位的抗压能力,提高整个构件的承载能力。
该方法的加固优点是不改变原有的结构,施工的工艺也较为简单,施工的工期较短,且技术的可靠性也高。随着近年来该技术的不断采用,技术的成熟度提高,在单位面积的加固成本上也开始下降,与其他的几种加固方法相比较来说,粘结钢板加固的成本费用是偏低的,具有很好的应用前景。该加固方法的缺点是加固部件容易受到腐蚀的影响,并且环境温度的变化也会影响到加固的整体效果。
2.2 间接加固法中,也存在以下几种施工手段:
(1)预应力加固
预应力加固方法是通过设置拉杆或者撑杆来固定结构,并对拉杆施加一定的力,这样就可以改变原有结构的受力分布情况,降低了原有内力,提高了整体结构的承载能力。该方法的作用是改变内力结构、卸载原有结构的力和加固,能有效的消除结构中不合理的应力分布。该方法的使用优点是可以在重型结构、大跨度部件中使用,但缺点是会对原有结构的外观产生影响,同时与外包钢加固法相似的是,也不能用于 60°以上的高温环境中。
(2)增加支承加固法
增设支承点加固法就是减少构件的跨度、改变结构的应力分布,以此来提高构件的承载能力。该方法使用于建筑结构简单的、要求不高的场所,具有受力简单、安装方便的特点。缺点是会改变原有建筑的结构,影响整体的使用。
3.结束语
综上所述,在当前的各种建筑结构中,混凝土的建筑结构占据了大部分,是一种发展迅速、应用范围广泛的建筑结构方法。然而在使用中,由于人为或者自然因素的作用,会使得建筑结构发生一些变化,降低了建筑结构的稳定可靠性。基于以上的因素,本文对混凝土建筑结构的加固技术进行了探讨,分析了目前广泛采用的加固技术,对它们的施工要点、优缺点进行了分析,希望对未来的施工加固起到一定的指导作用。
参考文献
[1]陆世军.浅谈混凝土建筑结构的加固技术要点[J].门窗,2013,01.
关键词:混凝土;加固;施工
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
加固工程方案首先要把是否施工作业方便作为必要条件。有的加固方案虽然具有解决问题的可行性,但是,由于其方案施工作业不方便,施工难度大,致使施工工期长,劳动用工大,安全系数低,其结果影响到加固质量。例如,某办公楼十架大梁严重裂缝,需要进行加固,原方案之一是采取简易修补法,即将大梁裂缝处出现的酥松混凝土凿除,露出钢筋,将锈蚀的钢筋周围进行除锈后,用环氧砂浆进行封闭,达到加固目的;方案之二是采取加大截面加固法,即通过增大构件的截面和配筋,以提高构件的强度、钢度、稳定性和抗裂性,达到修补裂缝的目的。经分析,这两种方案除具有工程造价低的优点外,主要不足之处:①技术可行性差。由于此大梁跨度大,凿除混凝土梁则须分段进行,要用大量的临时支撑进行安全防护。②劳动强度大。在凿除混凝土梁时,因分段施工,只能凿一米挪一米,成倍增加了劳动强度。③工效低。大量的重复劳动导致劳动效率下降。④安全性差。因所有大梁必须将钢筋凿除外露,大梁承载力减小,安全性大大下降。⑤加大了生产成本,减少了生产效益。⑥加大的截面影响了房屋外观和减少了空间尺寸。基于上述原因,经与甲方和设计院商讨,改变十架大梁加固方案,采用先进的外包钢加固施工方法,应用QR型建筑工程结构胶牯锚技术,由于技术先进,加固性能好,占用空间小,施工周期短,材料消耗少,工艺简便、安全,减轻了劳动强度,提高了加固质量,取得了良好的综合效益。
1 现浇加固法
现浇柱混凝土结构是房屋加固的普遍方法,也是目前建筑行业运用最广泛的加固技术之一。现浇加固技术是在施工现场支模浇注混凝土,浇注方案的制定要根据建筑物的具体构造而定,以保证混凝土浇注后能更好地起到加固作用。在建筑技术进步的推动下,现浇加固法的优点更加明显,如造价低、结构安全性能强等。另外,现浇加固法无需使用大型机械设备即可施工,适用于大多数建筑混凝土结构的加固,这不仅降低了建筑加固操作的难度,也为企业节省了资金。
2 直接加固法
直接加固法具有明显的针对性,是根据建筑物结构组成而采取的一类加固方法。对于房屋结构而言,直接加固法可采用增加截面、粘钢加固等手段,对具体的某个混凝土结构实施加固。
2.1 截面加固
考虑到混凝土受弯构件的受力过大,加固时可根据图纸要求适当扩大截面面积,使受弯构件的抗弯强度和抗拉强度变强,如图 1 所示。根据混凝土构件截面的承载力与截面面积成正比这一原理,通过加大截面的方法对房屋结构进行加固是一种可行的方案。
2.2 粘钢加固
粘钢加固法是在构件承载力不足区段的表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力。如在电力房屋结构中,其最薄弱的结构是顶棚。在加固设计中使用钢结构作为支撑体系,通过粘钢加固的方式可以使房屋整体结构更加牢固可靠。
2.3 纤维加固
纤维加固采用粘贴的方式将材料固定于受拉范围,如在房屋中可以利用胶结材料将纤维增强复合材料粘贴于被加固构件的受拉位置,从而有效地增强房屋构件的承载能力。
3 间接加固法
间接加固法是根据建筑物的受力情况而采取的另一种加固方法。由于混凝土构件受力不均会破坏房屋的稳固性,通过调整建筑的受力情况,也能起到很好的加固效果。在房屋结构加固设计中,混凝土受弯构件经过预应力加固,可有效限制外荷载形成的弯矩,避免外载荷过大对房屋结构造成的破坏作用。由于减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。预应力水平拉杆加固法是间接加固的常用方式,它利用拉杆传给构件的压力作用,可有效地限制裂缝问题的发生。
预应力水平拉杆加固设计主要是对混凝土结构施加预应力,从而改善房屋混凝土结构构件的抗裂性能,对裂缝的长度、宽度等进行严格限制,有助于改善混凝土结构的抗侵性能,延长房屋结构的使用寿命。目前,预应力水平拉杆加固工艺均使用高性能的建筑材料,在满足结构加固需求的前提下还可达到节能降耗的作用。除此之外,预应力下撑拉杆加固法也是间接加固技术之一,该加固工艺在房屋中多数为卧式组装(见图 2),卧式构造具有较强的稳定性、抗压性。
4 混凝土结构加固的改造技术
混凝土结构加固不仅可对现有房屋的钢筋混凝土结构进行加固,还可以对混凝土结构实施加固改造。加固改造能对复杂的建筑结构进行调整,均衡构件之间的受力状态,协调混凝土结构的支撑体系。从国内现有的加固技术看,房屋的结构改造包括托换技术、植筋技术、裂缝控制技术等。
4.1 托换技术
托换技术由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成。该项技术是对已经建好的房屋进行改造,以此达到结构加固的目的。采用托换技术进行加固改造优势明显,如工期短、费用少、效果好等。但采用托换技术改造房屋时要控制好操作流程,对技术指标的要求也十分严格。
4.2 裂缝控制技术
行业调查显示,裂缝是破坏建筑结构稳固性的重要因素。房屋加固设计中要对可能出现的裂缝制定预处理方案,如填补法、开凿法、修补法等等,可根据房屋混凝土结构的具体情况而定。另外,也可按照混凝土裂缝的起因、形状和大小,采取支护、修补和加固处理。
4.3 植筋技术
植筋技术是对混凝土结构进行加固改造较简捷、有效的连接与锚固技术,所植入的钢筋材料及锚固长度要根据房屋结构的性能要求而定。如常规的钢筋、螺栓式锚筋,在房屋结构加固中最好选择材质性能高的钢筋。锚固粘结材料必须使用经检验符合要求的材料。植筋完成后须做好抗拉拔试验确保植筋牢固。这是保证混凝土结构长期使用的基础。
5关于结构加固的现状、存在问题及发展方向的一些思考
我国的加固行业的发展起步较西方发达国家要晚,目前仅仅是出于一个发展的初级阶段,国家相应的法律法规、规范和市场都还并不完善,体系制度还不健全,市场上从事加固改造的设计单位、施工单位水平也参差不齐,关于目前的加固改造行业,笔者有以下的一些想法:
(1)我国加固改造行业目前体制还不健全,亟待相关部门建立一个符合我国市场的体制。比如,在常规设计市场,设计施工分离是早已形成惯例的方式,而目前加固改造市场上却普遍存在施工单位设计加固方案的现象,这是严重不合理的。设计、施工单位在加固改造项目中履行的职能有很大的差别,如果合二为一,则会缺少各责任主体之间必要的约束,这样的现象不仅出现在设计、施工单位,相应的其他责任主体如监理单位、勘察单位也往往在加固改造项目中缺失。再有,改造项目的审批也存在一些问题,有些大型建筑的局部改造往往只有消防方面的审批程序,其余设计特别是结构方面却没有相应的要求, 这样就造成了市场上甲方由于各方面的原因,不认真对待改造项目,承包给没有资质的施工队伍,这对工程质量,对人员、财产的安全都造成了极大的隐患。另外,加固改造项目中加固改造设计方与原设计方的沟通结合也往往存在问题。许多项目由于对原结构无法切实的考证而采取了不合理的方案,或造成造价的大幅度提高,或造成结构安全系数的降低。
(2)加固改造技术方面的规范、图集等有待完善。首先,目前加固改造相应的规范还仅仅是出于一些基本方法的要求上,缺少与现行规范相对应的一些规范要求。比如常规设计方面的高层建筑设计的规范、抗震设计的规范、地基处理方面的规范等在结构加固方面都没有相应的规范;另外计算公式方面也仅仅是关于单个构件的一些计算方法。
(3)改造技术理论的研究。之所以我们的规范、图集目前还不完善,是因为我们的加固改造技术起步较晚,还处于一个发展的初级阶段,罗马不是一天建成的,这需要广大业内技术人员同心协力的探索和研究。客观上来说,正是因为技术理论方面的不足导致了目前规范不够完善的现状。而目前国内的市场正是缺少相应的研究机构。除中国建筑科学研究院外,国内其余加固改造方面的研究单位也都在走一种以盈利为目的的市场化经营,从而忽视技术理论的研究。而一些加固公司,建材公司有做研究的意向却又缺乏必要的技术、资金支持。综上所述,技术理论的研究对加固改造行业的发展至关重要,而这样的研究又迫切的需要国家的支持与培养。
6 结语
随着建筑施工规模的不断扩大以及建筑行业的技术进步,使得工程材料的种类显著增多,质量与性能等均得到了有效的改善。混凝土密封固化剂是一种新型的混凝土材料,将其与原始材料混合使用对于提高建筑结构的稳定性有很大的帮助。
参考文献
关键词:隧道;浅埋;加固;施工;技术
中图分类号:[U25] 文献标识码:A
1 工程概况
1.1 工程概况
子谦山隧道工程全长3820m,隧道进出口施工里程为:DK156+869~DK160+689。洞身最大埋深约312.5m,最小埋深约5m。
子谦山隧道斜井穿越浅埋段为DK159+240~+350,其中地表房屋位于DK159+250~+280,双线铁道隧道跨度达15.2m,隧道拱顶距地表约为20m,位于隧道上方“灵山寺”始建于上世纪八十年代,为砖混结构楼,其基础是浆砌整条毛石基础,埋深1.5m),分为住宿楼、寺庙主殿与护林房三栋,均为单层民房。由于该寺庙属县级文件保护单位,需要原址保留,因此将其作为重点保护对象。
在“灵山寺”前方,在一条宽五米的小溪流,是整个戴公山汇水至钎山水库的河道,与隧道洞顶正交穿过,溪流内常年不断流,现又正值开春时节,雨水丰沛,导致溪流内水流量较大,给穿越浅埋段增加了施工难度。
1.2 地质地质及水文地质特征
子谦山隧道斜井浅埋段DK159+250~+280最大埋深在20米左右,围岩为S1g泥质页岩、粉砂质页岩、S2f粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩,岩体破碎,地下水主要为构造裂隙水,预测最大涌水量1116m3/d,为强富水区。
2 工程难点
在穿越隧道浅埋段,主要是在“灵山寺”底下施工时,隧道施工引起的地表及房屋沉降是一个动态的过程。如果最终沉降与差异沉降超出控制标准,“灵山寺”房屋可能造成功能性破坏。因此,要求在隧道施工过程中,除了在隧道开挖施工过程中采取合理的支护措施与方法控制地表沉降外,还要通过地表及房屋的加固,确保地表的“零沉降”,保证房屋结构与地层结构有足够的承载能力,并通过地表与房屋结构的沉降监测,达到保护“灵山寺”房屋结构的安全。
3 穿越“灵山寺”浅埋段施工的加固方案与技术措施
1)进行管线调查及改移,保护地下管线;2)进行地表房屋基底地层注浆加固,使房屋基础改良成类似阀板的持力层;3)将“灵山寺”房屋结构进行整体性补强加固;4)利用物探手段将前方地质情况做出判断;5)进行穿越“灵山寺”房屋段隧道预加固全断面注浆及超前预支护施作;6)采用控制爆破施工技术尽量减少对地面房屋的扰动;7)严密监测地表及房屋的沉降情况,并根据沉降情况随时调整施工进度与支护措施。
4 施工方法与步骤
4.1 施工准备与管线调查
仔细调查施工现场的地表管线,防止因给排水管线破裂渗水需软化围岩,导致房屋基础失稳。根据制定的加固方案与技术措施,逐条进行现场的技术准备。
4.2 地表房屋基底加固
根据高速铁路设计规范,本段隧道属于浅埋隧道,隧道施工可能导致地表房屋的沉降,因此,为了保护房屋安全,必须采取有效手段限制地表房屋沉降。根据工程经验,房屋受工程影响需破坏的主要指标为房屋的不均匀沉降与房屋的倾斜破坏。因毛石基础作为“灵山寺”房屋基础抵抗不均匀沉降的能力有限,且房屋已经历的时间比较久。
4.2.1 注浆原理及步骤
为了保证隧道开挖时的地层损失不影响地表房屋,在隧道开挖的同时有必要对地层损失进行回填补充,对于地表个别沉降较大的地方还需进行一定 范围的抬升。“灵山寺”房屋地面注浆加固方案总体分为基底地层加固和隧道开挖时期动态跟踪注浆,动态跟踪注浆分为补偿注浆和抬升注浆。
4.2.1.1 第1阶段对“灵山寺”房屋基础注浆加固
为了提高房屋地基的承载力,将原毛条石基础改良成类似的筏基础,提高基础抗变形能力。首先在房屋基础周边注浆形成止浆帷幕体,防止在基础地层加固过程中注浆流失,止浆帷幕注浆孔位平面布置图见附件图2所示。止浆帷幕采用袖阀管注浆施工工艺进行施工,距离房屋四周边缘4.5m施作2排垂直注浆孔作为止浆墙,注浆孔采用梅花形布置,间距0.75m×0.5m,深15m,止浆墙长120m,房屋四周止浆墙相连形成封闭区。
在“灵山寺”房屋四周各施作3排注浆孔对房屋基底进行注浆加固。房屋四周3排注浆孔距房屋边缘分别为3,3.5,4m,同排注浆孔中心间距为1.5m。注浆孔呈梅花形布置,为了使房屋基底地层得到充分加固,3排注浆孔由内到外与水平面的夹角分别为30°,45°,60°,孔深分别为11,13,15m。基底注浆孔沿止浆墙内部布设,共计408个注浆孔,如下图所示。
4.2.1.2 第2阶段隧道穿越中房屋补偿注浆
工后跟踪补偿注浆布孔及参数一致,注浆顺序按“自沉降最大处开始,至较小处结束;沉降量大的地方多注浆,沉降量小的地方少注浆;多次反复进行,控制流量、压力;采用多台设备对称施工”的原则进行。
4.2.2 控制方法及结束标准
止浆墙和房屋基底加固注浆结束标准按照定压、定量结合的双重控制标准。当注浆压力达到设计注浆压力且持续1min或注浆量达到设计注浆量的1~1.5倍时,即可结束单孔注浆。
4.3 对“灵山寺”房屋结构进行整体补强加固
由于“灵山寺”始建于上世纪八十年代,经过风吹雨淋,房屋结构整体稳定性较差,必须进行整体补强加固,补强加固采取钢筋网水泥砂浆面层加固墙体及裂缝注浆处理加固。
4.3.1 钢筋网水泥砂浆面层加固墙体
4.3.1.1 砂浆面层优先采用喷射法施工,若限于条件无法喷射法时,亦可采用手工分层抹制,第一层要求揉匀刮糙,第二层压实,第三层抹平。水泥砂浆强度等级为M10,钢筋网片与墙面空隙不小于5mm,采用短钢筋或砼垫块架起钢筋网片保证距离,面层厚度不小于35mm;对有裂缝的墙应先进行重力注浆处理。
4.3.1.2 钢筋网四周应与楼板梁柱或墙体连接,可采用锚固拉结筋等连接方法。当钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞口时,应将洞口两侧的横向钢筋闭合,横筋在外。
4.3.1.3 钢筋网砂浆面层应深入地下,埋深不小于500mm。
4.3.1.4 砖墙原墙抹灰应清除干净,用铁丝刷除去浮灰,并用水冲洗干净,以确保面层与基层可靠连接。钢筋网与墙体的固定,双面加固时采用S形φ6钢筋以钻孔穿墙对拉,间距为800mm,呈梅花状布置;单面加固时采用L形φ6构造。
4.3.1.5 锚固钢筋以凿洞填M10水泥砂浆锚固,孔洞尺寸为60mm*60mm,深150mm,间距为600mm呈梅花状交错排列。
4.3.1.6 墙体裂缝采用压力灌注树脂砂浆或M10微膨胀聚合物水泥砂浆(108胶)。
4.3.1.7 在圈梁部分的钢筋网应采用打入水泥钉固定。
4.3.1.8 水泥砂浆面层应在环境温度5摄氏度以上进行施工,并认真做好养护。室内墙面抹灰后,要将门窗关闭,以免通风过强造成表面干裂。水泥砂浆终凝后,室内强体面层应每天浇水3至6次。
4.3.1.9 加固面层应无空鼓、干缩裂缝及露筋现象。
4.3.2 裂缝注浆加固
4.3.2.1 基层处理,先用金刚石磨光机沿裂缝方向打磨10cm宽的平整带,以确定裂缝的走向及长度,然后用无油空气压缩机将表面的灰尘及油污清除干净,应用清水沿缝浇灌,以清除缝中灰尘,然后再用电吹风沿缝吹,以此干燥缝中的水份,并风干48小时以上。
4.3.2.2 确定注胶口,一般按20cm~30cm距离设置一个注胶口,注胶口的位置尽量设置在裂缝较宽的开口较畅通的部位,并在板下设置2~3个注胶口,以此观察注胶的情况,贴上胶带预留。
4.3.2.3 封闭裂缝,采用YJ-快干型封缝胶,沿裂缝表面涂刮,留上注入口。
4.3.2.4 安设塑料底座,揭去注入口的胶带,封缝胶将底座粘于注入口上。
4.3.2.5 安设压力灌浆器,把装有树脂的压力灌浆器旋紧于底座上。
4.3.2.6 以0.2~0.4MPa压力对裂缝进行压力注胶并观察注入状态。如树脂不足可补充再继续注入。
4.3.2.7 注入完闭,待注入速度降低确认不再进胶情况下,可拆除灌浆器,用堵头将底座堵死。
4.3.2.8 树脂固化后敲掉底座及堵头,清理表面封缝胶。
4.4 利用物探手段将前方地质情况做出判断。
超前地质预报作为隧道施工中的一项工序,其作业是利用物探手段判断隧道掌子面前方围岩级别和稳定性,岩性变化和不良地质的范围、规模、性质,以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有害气体等灾害地质的发生概率,提出施工预防措施及支护类型。在本段浅埋段施工中,按照“先预测评判,再调整措施,后进行开挖”的作业流程组织施工,采用弹性波反射法、地质雷达及超前钻探等综合手段进行预报与判断,根据探测的结果指导施工,及时调整施工进度、支护类型与超前预支护方法。
4.5 进行穿越“灵山寺”房屋段隧道施工方法
根据设计的地质勘察资料,本段围岩为S1g泥质页岩、粉砂质页岩、S2f粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩,岩体破碎,地下水主要为构造裂隙水,预测最大涌水量1116m3/d,为强富水区。围岩稳定性很差,遇水容易软化,地表又有溪流横向渡过,故需采取全断面超前预注浆方式,对该段地层进行加固堵水改良,封闭洞身周围主要水流通道,以防止隧道在开挖过程中,因地层沉降过大或围岩遇水失稳危及地表建筑物安全。
采用全断面注浆加固里程为DK159+250~+280,注浆段纵向长度为30m,为确保一次性通过“灵山寺”房屋,全断面注浆加固范围为开挖工作面及隧道轮廓线外8m。全断面超前预注浆施工图如图所示。
通过地表房屋基础加固后,房屋的承载能力和抵抗不均匀沉降能力都有一定的提高,但隧道施工过程中控制围岩的坍塌和大变形也是保证房屋结构安全的必要条件,特别在各部台阶开挖转换过程中,初支的沉降量比较大。
因此,为了控制变形,必须加强施工过程中初期支护刚度,改善结构的受力性能。鉴于此,设计图纸上采用施工工法为三台阶临时仰拱法,超前预支护措施为双层小导管支护,确保控制其沉降量,且仰拱紧跟,及时施作二衬,以确保地表房屋的绝对安全。
4.6 采用控制爆破技术施工减小对地表房屋的扰动
DK159+250~+280段穿越“灵山寺”浅埋段,地表房屋为砖石建筑物,处代久远,为了确保房屋不因为爆破的振动对房屋的结构造成破坏,需控制爆破振速。因此,在本段施工时,采用控制爆破技术进行施工,确保爆破产生的振动到达地面的房屋质点安全振动速度为3cm/s。
5 施工监控量测
为保证隧道的顺利进行和地面结构物的安全,需要对地表沉降、“灵山寺”结构物基础沉降及时监测。测点布置在基础周边,每2~5m布设一个测点。在隧道地表横向间距为2~5m布设地表沉降监测点,纵向每5m设一个监测断面。在洞内布设净空变化测点和拱顶下沉测纵向每5m这一个监测断面。及时按规范要求频率进行数据监测,并根据监测数据指导施工。
结语
在子谦山隧道穿越浅埋段的施工中,安全有效的控制了地表沉降,保证了地表寺庙的房屋结构安全,确保了施工安全,浅埋段得以顺利通过,在施工质量、安全方面都得到了保证。
参考文献
[1]隧道建设.2008年第4卷.
关键词:结构加固;改造技术
Abstract: with the rapid growth of the national economy in our country, housing level also in gradually improve, people on residential use function and structure function had the higher request. As the world's population increasing, in order to save the country's resources, housing requirements gradually toward a higher, more strong direction, however how to adopt scientific and reasonable maintenance and reinforcement and structural modification technology to improve the durability of the housing structure, prolong the service life of residential structure has become a urgent problem to be solved at the present stage in China.
Keywords: structure reinforcement; Reconstruction technique.
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
随着我国城市人口急剧增加,人们住房水平也逐渐提高,对住宅建筑的使用功能又有了更高层次的要求。早期建设的房屋由于各方面的原因,致使其结构的承载力及刚度不够,有的甚至还存有安全隐患。显然部分原有早期的住宅建筑结构的强度、刚度、耐久性等已经不能满足人们的使用需要。为了节省国家资源,因此,采取科学、合理的维修加固以及结构改造技术,提高房屋结构的安全性与耐久性,以满足房屋建筑的正常使用功能以及节能环保需要,增加房屋结构的耐久年限,对原有房屋建筑工程结构进行加固改造势在必行。加固技术的发展与应用对于提高建设工程的质量起到了积极的作用。房屋结构加固改造的方法有很多种,文章作者结合自身的工作经验,对常用的几种房屋结构加固改造技术以及与之配套使用的技术进行了分析总结。
1、常用的结构加固技术
1.1粘贴碳纤维材料加固
碳纤维是一种由有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000~3000度高温的惰性气体下去除碳以外的所有元素制成的新型非金属材料。具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、比耐热钢还耐高温、比不锈钢还耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自和吸能抗震等一系列优异性能。另一重要特性就是比重小。比重一般在1.6左右,是铝的二分之一,钢的五分之一。尽管碳纤维质量轻,但它强度高,有很高的“比强度”(比强度=材料的强度极限/材料的单位重),碳纤维还有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异宝贵的电学、热学和力学性能。采用碳纤维结构加固、维修的方法是现代工程技术常用的方法。主要应用于工程中结构因时间积累,产生结构破坏的维修加固。近年来,该加固技术施工工艺已经相当的成熟,在加固工程中的应用效果非常好。这种加固技术具有优点:1)强度高、质量轻、加固效果好。2)碳纤维材科化学性质非常稳定,具有超强的耐腐蚀能力与良好的耐久性能。就使得加固后的结构物具备良好的抗腐蚀能力与耐久性能,避免了因加固而造成的化学腐蚀问题。3)施工简便,适用范围广。碳纤维材料质地比较柔软,可以根据需要随意裁剪。4)该法作业不需要大型的机械设备,占用施工场地小,由于全是干作业,施工效率高。
1.2新增梁施工
梁的荷载统计包括新增墙体荷载和装修吊顶的荷载,由于使用的是轻质隔墙,荷载以装修吊顶自重为主。为了提高墙体的局部承载能力,在梁穿过墙体时在其下部设置一混凝土梁垫。新增梁施工时,首先在板下相应的墙体部位开洞,在相反方位置放置预制混凝土梁垫。然后穿过洞口布设钢筋。支模板,顶支撑。最后,在梁上端楼面板上开小斜孔将流动性极好的高强无收缩混凝土灌入其中,待混凝土强度达到设计强度的70%时拆去梁底支撵、模板。施工从上至下逐层进行。
1.3增大截面法
增大截面法在房屋工程结构加固中的应用也是非常广泛的,是一种比较传统的加固方式。是在原有需要加固的结构上增加一层钢筋混凝土或者钢筋网砂浆层,使之与原有的结构共同作用,以达到增强结构的承载力的目的。该法施工工艺简单,适用范围广,有长期的使用经验,加固效果也相当显著,常用于柱、梁、墙、板、基础等构件和一般构筑物的加固。但是,采用增大截面法加固时必须采取措施让新增加的混凝土结构层与原有结构的密切结合。减小在荷载的作用下,新旧混凝土结合面出现的剪应力、拉应力对新加层的破坏。在加固前,应该将旧混凝土面凿毛,并清洗干净,确保新旧混凝土的粘结良好。另外,该法缺点是施工湿作业时间长,在混凝土养护期间需限制荷载,勘口固后结构自重增大、建筑使用空间减小。
1.4 外包钢加固法
外包钢法指的是在需要加固的结构物四角用型钢包裹,型钢间采用缀板进行连接的加固方法。外包钢法又分为湿式与干式两种。1)湿式外包钢法是采用孔胶水泥或者环氧树脂等将角钢粘贴于原有构件上,以保证包裹的型钢与原有构件形成一个整体共同受力,其整体性好,但是其工作量非常巨大。2)干式外包钢加固法,型钢与原构件间不粘结,有时仅用水泥砂浆填充,外包的型钢与原有结构各自单独受力,而不是整体受力。干式外包法较湿式外包法旌工简单,但是承载力的提高效果较差。外包钢法可以在不改变原结构的截面面积的情况下,使得结构物的承载能力大幅度提高,增大结构的延性与刚度,可以用于混凝土柱、梁、屋架等结构的加固处理。尤其是对于不允许改变截面尺寸,而又需
要提高结构承载力的受压构件的加固。该方法施工速度快,安装工作量小、加固效果显著,其缺点是施工成本较高。
1.5粘贴钢掘加固法
粘钢加固法是利用特制的建筑结构胶将钢板粘贴在需要加固的混凝土结构表面上,使之与原有结构共同受力,提高结构的承载力。其实,这就是一种体外增加配筋率,以提高结构的刚度、强度,以增强结构抵抗弯矩与剪力的能力。粘贴钢板加固法对建筑结构胶的要求非常高,不但必须要具备很高的强度、很强的粘结能力,还必须具有耐老化、线膨胀系数小、弹性模量高等特性。该方法施工简单、快速,不改变结构的外形,对作业空间要求小,施工过程不影响人们的正常生活,因此普遍府用于房屋结构加固中。此工法缺点是对使用环境的温度有限制,且加固费用较高。
2、配套使用的技术
与房屋建筑混凝土结构加固改造配套使用的技术主要有下面几种:
2.1托换技术
托换技术是为提高既有建筑物地基的承载力或纠正基础由于严重不均匀沉降所导致的建筑物倾斜、开裂而采取的地基基础处理、加固、改造、补强技术的总称。
由于勘察、设计、施工或使用不当,造成既有建筑物开裂、倾斜或损坏,而需要进行地基基础加固的情况下或因改变原建筑使用要求和使用功能,即需要进行地基基础托换加固。还有因周围环境改变,而需要进行地基基础加固,大致有因地下工程施工可能对既有建筑造成影响,因邻近上程的施上对既有建筑物可能产生影响;因深基坑开挖对既有一建筑可能产生的影响;因古建筑的维修,而需要进行地基基础加固。新近规划建构筑物与既有建构筑物位置相互重合,有不可避免,新规划项目经济及社会意义较重要,不变修改新近规划方案的,要进行托换施工,以满足既有建筑物和新建建筑物的使用和安全性要求。但是该法的技术要求高,必须由操作熟练的、有相关施工经验的工人来完成,才能保证施工安
全。
2.2 裂缝修补技术
房屋建筑现浇板往往因各种原因而开裂,因此裂缝修补技术也是相当的关键。应该根据裂缝产生的原因、裂缝发展的情况、裂缝的宽度等选用不同的方法来进行修补,从而恢复结构物的使用功能及耐久性能。裂缝修补技术应用于建筑物中各种裂缝的处理,对受力裂缝进行修补的同时还应该采取加固措施。
2.3 化学法植筋技术
化学法植筋是指建筑工程化学法植筋胶植筋,简称植筋,又叫种筋,是目前建筑结构抗震加固工程上的一种钢筋后锚固利用结构胶锁键握紧力作用的连接技术,是结构植筋加固与重型荷载紧固应用的最佳选择。化学法植筋是指在混凝土.墙体岩石等基材上钻孔,然后注入高强植筋胶,(注:高强建筑植筋胶大致分为注射式植筋胶和桶装式植筋胶两种)。再插入钢筋或型材,胶固化后将钢筋与基材粘接为一体,是加固补强行业较常用的一种建筑工程技术比如施工过程中钢筋位置偏差的补救,增大截面加固法中的应用,房屋加层接柱、高层建筑增设剪力墙等。
2.4阻锈技术
通过测量电渗阻锈过程中阻锈剂渗入量、脱盐率以及钢筋极化电阻,研究了混凝土技术参数和电渗电量对电渗阻锈效果的影响。试验结果表明,电渗阻锈技术能在脱除盐污染混凝土中氯离子的同时,将有效阻锈基团快速迁移到钢筋表面,使已腐蚀的钢筋快速恢复钝化而达到防腐的目的。防治已有混凝土结构、构件的钢筋锈蚀,宜采用能有效抑制或阻断有害离子对钢筋侵蚀的化学物质为阻锈剂,通过喷涂与渗透,使阻锈剂吸附于钢筋表面或在混凝土中形成低渗透率、高透气性的隔离层,在阻断有害离子和水分与钢筋接触的同时,使腐蚀电流的下降速率显著加快,从而起到阻锈作用。
2.5 锚固技术
主要指植筋技术和锚栓技术。前者适用于承重结构加固中的构件连接、接长以及施工漏埋钢筋或钢筋偏离汹寸位置的补救:后者适用于金属构件(如钢部件、幕墙龙骨等)与混凝土结构的连接、紧固:也用于其他加固材料(如粘钢、外包钢和纤维复合材料粘贴等)与混凝土基层粘结的附加锚固。其优点是定位准确、施工方便;缺点是增加加固工程造价。
3、建筑物的加固改造与设计
应与建筑物的检测鉴定、现场实际结构状况、现行各相关规范相结合,施工时应先加固后改造。对于需要拆除的承重墙部分,施工时,应布置合理的施拆除方案。建筑物的结构加固应结合建筑物的使用功能要求,对原结构和改造后的结构进行详细的计算和分析,对比各种加固方法的经济性,采取经济合理的加固方法。在对原有建筑物进行加固时,应充分考虑不同材料的连接节点处理,并采用安全可靠的结构加固方法。需进行改造加固的结构工程大多经过较长时间的使用,有些甚至经过几次的加固改造,在设计中应充分考虑结构的耐久性要求,对于出现裂缝或混凝土碳化较严重的结构部位,尤其是主要承重结构部位,设计人员需要加强对结构现场的考察,并针对现场实际情况进行分析,采取合理的设计和施工措施。
结语
引起房屋结构需要加固改造的原因有多种,有自然因素破坏、人为因素、设计因素、施工因素等等,进行加固改造前应该对其原因认真的分析,并对结构物进行科学的评定,根据评定的结果结合原因选用合理的加固改造方法。另外在选择加固方法的同时还必须考虑施工环境、结构新的功能要求、结构的布置特点、主体结构的传力承力特征等各方面的因素。随着建筑科技的发展,新材料、新技术的不断涌现,今后的房屋结构加固技术也会越来越合理、加固效果也会越来越好。
关键词:结构拆改;房屋结构
Abstract: the structure and the change is not arbitrary, must want to comprehensive consideration of the housing design standards, the material requirements, the construction quality, building structure, etc, in decorating a time not just funds, still have to pay attention to the safety of the building structure.
Keywords: structure and change; Building structure
中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:
无论是新房还是二手房,人们在收房后都不满足原有的房屋结构造型,往往都会在装修的时候进行一定的结构拆改。但结构拆改的时候并不是可以任意而为的,必须要综合考虑房屋的设计标准、材料要求、施工质量、房屋结构等,在装修的时候不只是资金的投入,还得重视房屋结构的安全。否则承重墙被破坏后,后果将会很严重,甚至影响到整座楼的结构安全。
房屋拆改过程中应遵循的原则:
一、对于“砖混”结构的建筑,凡是预制板墙一律不能拆除,也不能开门开窗。特别是厚度超过24厘米以上的砖墙,一般都属于承重墙,不能轻易拆除和改造。承重墙承担着着楼盘的重量,维持着整个房屋结构的力的平衡。如果拆除了承重墙,破坏了这个力的平衡,造成的后果恐怕是沉重的、哪个业主都无法承担的生命的威胁。家装中,除了承重墙是绝对不能拆的,轻体墙也不一定可以拆。有的轻体墙也承担着房屋的部分重量。比如,横梁下面的轻体墙就不可以拆——因为它也承担着房屋的部分重量。拆了,一样会破坏房屋结构。那什么墙能拆呢?完全作为隔墙的轻体墙、空心板就可以拆。因为隔墙完全不承担任何压力,存在的价值就是隔开空间;拆了也不会对房屋的结构造成任何影响。如果非要拆承重墙,也不是完全不可以。建设部有规定,要改到承重墙的话,比如由原设计单位、或者与原设计单位具有相同资质的设计单位给出修改、加固设计方案,方可对承重墙进行拆改。也就是说,要拆、可以;但是要进行加固。但是,要确保加固是正确、有效的加固。
二、门框是嵌在混凝土中的,不宜拆除。如果拆除或改造,就会破坏建筑结构,降低安全系数,重新安装门也比较困难。
三、阳台边的矮墙不能拆除或改变。一般房间与阳台之间的墙上都有一门一窗,这些门窗可以拆除,但窗以下的墙不能拆,因为这段墙是“配重墙”,它就像秤砣一样起着挑起阳台的作用,如果拆除这堵墙,就会使阳台的承重力下降,导致阳台下坠。
四、房间中的梁柱不能改。梁柱是用来支撑上层楼板的,拆除或改造就会造成上层楼板下掉,相当危险,所以梁柱绝不能拆除或改造。
五、墙体中的钢筋不能动。在埋设管线时,如将钢筋破坏,就会影响到墙体和楼板的承受力,留下安全隐患。下面绿草给大家列举几种典型的容易造成危害的房屋结构拆改情况:
1、拆除房间与阳台之间墙体拆除阳台与房间之间墙体,指拆除窗间墙(门与窗之间墙垛)、窗下墙、门、窗边墙体,这些墙体在结构中主要承担着竖向荷载和水平地震力的作用。这些墙体被拆除后,使得阳台与房间之间形成一个大的门洞,改变了结构原有工作状态和受力性能,其危害性:(1)该处的圈梁变为大跨度的过梁或承重梁,增加了圈梁的荷载负担,形拆除阳台与房间之间墙体,指拆除窗间墙(门与窗之间墙垛)、窗下墙、门、窗边墙体,这些墙体在结构中主要承担着竖向荷载和水平地震力的作用。这些墙体被拆除后,使得阳台与房间之间形成一个大的门洞,改变了结构原有工作状态和受力性能,其危害性:
(1)该处的圈梁变为大跨度的过梁或承重梁,增加了圈梁的荷载负担,形成超负荷构件,尤其在垂直地震力的作用下危险性更大;
(2)当阳台为挑板式结构时对结构安全影响更大,因挑板式阳台的前沿墙承担着特别的作用,首先,该墙体承担阳台传来的活荷载、静荷载及上层结构传来的荷载,同时又负担抵抗阳台板倾覆的垂直压力,也是抗倾覆的配重墙,当该墙体拆除后,对于上层阳台结构来讲失去了墙体支撑而处于危险状态,对于下层阳台结构来讲,失去了抗倾覆荷载而处于倾覆危险状态;
(3)破坏了房屋结构的整体性。首先削弱了该层纵墙的抗侧力的刚度,降低了墙体的抗震性能。设计时这种力是由各段墙体均衡分担,当局部墙体拆除后,地震时作用在该墙体上的剪力就加到邻近墙体上,造成邻近墙体负担过重或在洞口附近产生应力集中,导致墙体过早开裂而破坏。
2、拆除承重墙,在承重墙上开门、开窗、削薄承重墙体
承重墙一般是指上面搁置楼板、搁栅、大梁、屋架或屋面板的墙体,它不仅承受以上各层由楼板、大梁、屋架等传来的活荷载和静荷载,还承担以上各层墙体的自重,并把这些荷重传给下层墙体直至地基基础。
拆除承重墙体,在承重墙上开门、开窗、削薄承重墙体,不仅直接破坏和削弱了承重墙体的承载能力,而且也破坏了房屋的整体性和抗震性。
3、在楼面、阳台上随意增加静荷载
有的住户在房屋装修过程中在楼面上铺设花岗岩或大理石板,卫生间地面上砌筑安放大型冲浪浴缸,室内地面铺设安装地暖设备,阳台砌筑墙体等,明显加大静荷载,使楼板处于超负荷使用状态,严重危及到房屋的使用安全。
卫生间楼板,从使用功能上需要一般都设计成钢筋砼整浇板,其楼面活荷载标准为2.0KN/m²,随意在卫生间安放大型冲浪浴缸等,少则给楼面增加几百公斤荷重,多则增加上千公斤荷载。
还有的住户在房屋装修中,在阳台栏杆上砌筑砖墙或安放重物,由于阳台属于悬挑结构,是一种受力状态最为不利的结构形式,在悬挑端部每增加1kg集中荷载,它所产生的弯矩内力是两支点结构的四倍。一般阳台挑梁或挑板根部的截面积和配筋量都是根据阳台板上静荷载和正常使用荷载的规范要求设计的,住户在阳台上砌筑砖墙、安放重物,超出阳台的正常负荷能力,而导致阳台挑梁或挑板根部断裂,严重的还会导致阳台倾覆、塌落。
参考文献
[1]郭莹.外墙内、外保温技术在建筑节能住宅中的作用[J].建筑技术开发,2002,2:46-48.
[2]胡小媛,许琳.我国建筑绝热材料的应用现状及其前景[J].保温材料与节能技术,2002,6:2-4
关键词: 房屋结构设计;抗震技术;应用;创新
中图分类号:TU318文献标识码: A
0引言;随着社会经济的高速发展,建筑设计的发展也日新月异,同时对建筑抗震的要求也越来越高。然而,对建筑物抗震设计的分析,根据不同情况,也需要进行不同的分析。所以,在房屋结构设计中必须考虑抗震技术的应用,在各个环节体现出来,涵盖梁、柱、墙体和地基基础等,房屋整体抗震性能提升了,承受地震的能力才会增强,人们才能更放心地居住。
一.房屋结构设计中应用抗震技术的必要性
1.作为当今世界主要自然灾害之一,地震以其破坏力大、不可预测而给很多房屋建筑工程结构带来严重的破坏。国家的抗震规范中对建筑物抗震设计的要求为: “小震不坏、中震可修、大震不倒。”即在小震下不能破坏建筑、中震时建筑可以维护加固、大震时建筑不倒。根据这个标准,我国在建筑物建设时不断探索和实践,取得了较大的进步,地震时因为建筑物不牢固而造成的人员伤亡也在不断下降。尽管在控制人员伤亡方面有进步,反映了人们进行房屋结构设计以生命安全为主要目标的原则,但是很多房屋建筑在经历小震后建筑物会出现很大的损坏,很多原有的建筑物功能也不能再发挥作用。在当今社会条件下,很多房屋建筑内的技术配备和装修花费比建筑物本身的价值要多得多,因此地震带来的损失还是比较严重的。在这样的背景下,进一步优化房屋抗震设计,在避免人员伤亡的同时保护房屋建筑功能已经成为一个亟待解决的课题,也是建筑设计单位必须考虑的问题。
二.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
作为房屋建筑结构中的最关键的地方,房屋结构设计合理才能保证房屋的安全,才能提高整个建筑的抗震性能。大多房屋在设计时都遵循“经济、实用和安全”的原则,而抗震设计同样也是以这条原则为基础,结合地震本身的瞬时破坏和不确定性的特点,探讨了保证安全和应对自然灾害的设计思路。
2.1 房屋整体平面和竖向布局设计
在房屋结构设计中,一项最基础的内容就是对构件的竖向和平面进行合理布置,因为墙、柱的平面位置会很大程度的影响其抗震性能。因此在设计中,为了增强房屋结构的抗震功能要遵循
以下原则: 竖向和平面构件简洁整齐,刚度中心和质量中心重合。在竖向设计中,要杜绝头重脚轻的现象出现,即尽量使房屋的中心降低,另外要减少错落的竖向结构的设计。严格控制房屋结构竖向高度和刚度,保障其均匀性。另外为了避免鞭梢效应的出现,高出屋面的建筑部分要严格控制。总而言之各方面的设计均要考虑抗震性能,避免不规则的设计方案,如果因为建筑物的特殊要求而不得不进行严重不规则的设计时,一定要做好补救措施,即设置抗震缝,对建筑物进行划分,使其形成一个个独立个体,这样才能达到要求。在保证房屋造型优美和满足使用的同时,兼顾抗震能力是现代建筑的主要设计原则。
2.2 提高房屋结构的抗震能力设计
提高抗震能力需要综合分析,考虑地基、抗防线、材料重量、空间等各种因素,具体可以按照以下几点来设计: 1) 基础要打结实。基础是所有建筑物防震最根本的部分,必须保持其整体稳定性,因此要优先使用抗震能力较强的基础,不能使基础变形过大。并且同一房屋的结构单元的基础形式要一致,整体设计要充分发挥地基的抗震作用。2) 房屋结构设计要均匀、对称,使得承受力能够均匀分布,借助结构对称来降低地震的影响力,防止受力集中而引发的部分扭曲坍塌现象的出现。整体结构的设计中,要采取多重保护措施来增加抗震能力,对于容易发生坍塌的薄弱环节要针对性地采取牢固措施,从而减少危险因素,防止安全事故的发生。3) 在进行房屋设计时,在保证建筑物牢固性的基础上,要尽可能地减少自身的重量,从而减轻地基的压力,这样一旦发生地震,能够有效缓解地震对建筑物的冲击力度。延长屋内人员的逃生时间,同时也能对普通级别的地震起到很好的抵抗效果。4) 在设计的时候要注意各个环节不同平面上的连接,使其成为一个整体,空间结构相对统一。另外建筑的竖向结构的刚度必须要满足能够支撑整个建筑重力。
2.3 降低地震对房屋结构的破坏作用设计
在降低地震对房屋结构的破坏作用方面,使用最广泛的就是隔震层。隔震层被安装在房屋的主体和基础部分连接的地方,有的设计师会添加一个反摆在建筑物的顶部,反摆的作用是在地震发生时偏移房屋至反方向。在反摆设置合理的情况下,能够大幅度削弱地震的破坏作用。因为反摆在地震发生时,会产生阻尼运动,针对地震方向的加速度会产生一个相反的加速度,两两抵消从而使地震方向的加速度变小,最大限度的降低地震引发的房屋受损程度。目前这种方式的应用还不成熟,但是已经应用在建筑抗震方面的效果是十分明显的。
2.4 房屋结构刚度设计
建筑物刚度的合理设计是房屋结构设计中的关键内容,所以选材的时候必须考虑钢筋混凝土型号。特别要注意的是在使用“钢结构”进行双层加固时,要明确已有的钢筋混凝土的刚度,保证上下两层的刚度和阻尼比相同,如果不相同则会埋下安全隐患,必须杜绝这种情况的出现。假设钢筋混凝土作为整个房屋结构抗侧力的主要体系,屋盖的部分则采用钢结构,就必须要按照相关的规定对抗震进行设计。特别注意的是不能使房屋结构刚度过大,否则地震发生时,房屋结构将会承受太多的力,引发严重的后果。另外这样也会浪费很多建筑材料。如果地震刚度不足的,房屋结构会特别容易变形,这样严重影响到建筑的本身的结构强度以及日常生活中的正常使用功能。
三.抗震技术在房屋结构设计中的创新
在上文中,我们提到两项新的技术: 隔震技术和消能减震技术。这两项技术目前在国外正在尝试使用,但是在国内建筑物中的应用还比较小,这也是本文在房屋结构设计中的创新之处,具体应用在房屋建筑工程中,将会大大降低地震对建筑物造成的损坏。下面针对这两项新技术的具体应用,做进一步的阐述。
3.1 隔震技术
隔震技术的主要工作原理是使房屋结构的自振周期增长,从而减弱地震发生时对建筑物上半部分的作用。因此建筑施工人员在施工时必须采用先进的建筑施工设备,根据图纸规范操作,熟练的应用架设和铺设技术。建设过程中,要将底部和上层分割进行,铺设隔震装置时,要保证其稳定性,这样才能更好的发挥作用。整个建设过程中,要实时采用精确度较高的仪器进行检测,保证上层和底部建筑分割的有效性。隔震装置的选择也是要注意的地方,不能以次充好,使用假冒伪劣产品,要选用较高质量、寿命长、牢固的装置,从而使其有足够承载能力。除此之外,还要做好足够的措施,对隔震装置进行保护,并在以后的使用过程中进行定期保养,从而延长其使用寿命。
3.2 消能减震技术
阻尼元件设备能够有效的保护房屋结构的重要部位,但是如果施工和安装不合理,这些元件将不能发挥作用,因此必须合理的铺设这些阻尼元件。消能减震技术在施工过程中,要把握好关键部位的安装,特别是墙体内部的一些细节结构,必须安装到位,保证每个环节都被加固。为了使内部结构更稳定,阻尼元件要选用架构兼顾类型的。选用安装技术要统筹兼顾,把握关键环节的关键技术。
四.结束语;
综上所述;房屋建筑的结构抗震设计是一项专业性要求较高的工作,需要有严格的技术保障。抗震技术的应用是房屋结构设计的关键部分,在日常的工作中,要不断实践和探索,把握好抗震机理,这样才能保证房屋在面对地震时屹立不动,保证人民生命财产安全。
参考文献:
关键词:房屋安全;鉴定;处理方法
Abstract: the safety of the building is the core of construction engineering quality reflect, directly related to people's life and the life and property security. This paper analysis to the safety of the building appraisal and treatment method.
Keywords: building security; Appraisal; Processing method
中图分类号: TU714 文献标识码:A 文章编号:
一、房屋安全鉴定工作的重要性
房屋安全是建筑工程质量的核心体现,直接关系到人民群众的生活和生命、财产安全。施工单位和相关质监部门必须严格做好房屋安全的施工和鉴定工作,为人类创造安全的居住空间,相应社会主义的号召,真正做到为人民服务。房屋安全鉴定在居民生活中具有重要的作用,分析如下:
第一,定期对房屋安全进行鉴定,可以对房屋维护提出合理的建议,及时查找出并更换掉老化的房屋部件,使房屋处于安全实用状态,延长房屋寿命,保证房屋质量。
第二,对危房、旧房分阶段对其安全、可靠性鉴定,如果发现安全隐患的话要及时采取措施,
查清楚危房、旧房的具体结构和实际状况,制定出合理的维护计划。
第三,当房屋遭受自然灾害后,如暴风雨、地震等,要对房屋进行安全鉴定,以免发生意外事故。
二、房屋安全鉴定方法
关于房屋安全的鉴定方法,主要包括传统经验方法、实用鉴定方法和概率法。
1、传统经验方法。其原理是以原先的设计规范作为依据,根据个人的经验观察和计算结果对房屋结构的可靠性进行评估。传统经验法的特点是以实际调查作为荷载计算的根据,依据经验评定来进行材料取值,然后对原先设计中所采用的规范依据、理论计算、计算图形加以分析,从而判定设计与实际结构二者是否相符合,房屋结构是否具有可靠性。此种方法,总的来说是以专家的知识和实践经验对房屋结构的可靠性进行宏观的评价,它具有鉴定程序较少、花费较低、操作方法简单、鉴定速度快的优点,但是整体结构保守粗糙,而且与专家自身的知识水平和实践经验紧密相关。
2、实用鉴定方法。其原理是以传统经验方法为基础,应用现代先进的检测、试测技术手段,对房屋结构的材料强度等实测值进行分析和计算、按规范要求对房屋进行综合性鉴定的一种方法。实用鉴定方法建立在对事故原因的初步分析上,对设计图进行深入调查,对材料进行详细的试验,对房屋结构进行全面的检验,最后对各项指标进行评价、评定,最终得出科学准确可靠的数据,对房屋做出相对精准的鉴定。
3、概率法。其基本原理是应用数理统计和概率学,通过采取非定值的统计规律,对房屋结构进行安全鉴定。概率法是在结构抗力与作用效应间建立相适应的数量关系,计算出其中的失效概率,然后得出结论,确定建筑物所具有的可靠性。但是,失效概率毕竟是以海量的统计数据为基础的,对建筑物事故做出的鉴定不可能预先得到这些相关资料。所以,概率法需要进一步的科学完善。
三、房屋结构鉴定分析
在房屋安全鉴定中,需要对整幢房屋的结构构件进行安全鉴定,首先通过现场踏勘进行外观检查,可能会发现钢筋混凝土结构构件各种质量问题,其中裂缝是最常见的现象之一。
(一) 钢筋混凝土结构构件裂缝分析
结构性裂缝多由于结构应力达到限值,造成承载力不足引起的,是结构破坏开始的特征,或是结构强度不足的征兆,是比较危险的,必须进一步对裂缝进行分析。非结构性裂缝往往是自身应力形成的,如温度裂缝、收缩裂缝,对结构承载力的影响不大,可根据结构耐久性、抗渗、抗震、使用等方面要求采取修补措施。
1、判明结构性裂缝的受力性质。
一般来讲,根据房屋的受力性质以及遭受的破坏形式,可以将结构性裂缝区分为脆性破坏和塑性破坏两种。脆性破坏指的是事先并没有相关预兆,突然发生的破坏,具有相当大的危险性。此种破坏,只要房屋出现裂缝,就会严重影响房屋的结构强度,预示着结构破坏。因此,必须对脆性破坏予以重视,并采取相应的加固措施,以及安全措施。塑性破坏发生前,有明显的结构变形,而且会出现裂缝,因此可以及时采取安全加固措施,相对脆性破坏具有较小的危险性。
此种裂缝对结构安全的影响,应当根据房屋裂缝的具置、裂缝长度、裂缝深度和发展而定。如果裂缝基本已经稳定,且没有超过最大裂缝的规定容许值,那么此类裂缝可不加固。
2、查明各裂缝的宽度、长度、深度
结构性裂缝除表征结构的受力状况之外,还影响房屋结构的耐久性。结构裂缝的宽度越大,钢筋越容易发生锈蚀现象,从而导致钢筋与混凝土间的握裹力遭受完全破坏,此时房屋基本不再具有使用性。
3、判明裂缝的发展是否稳定。
只要裂缝处于稳定状态,宽度较小,符合安全规范的具体要求,就没有什么太大的危险。但是,如果裂缝随时间而扩大,则会具有相当大的危险性,必须及时予以加固,采取一定的安全措施,防患于未然。
(二)钢筋混凝土结构构件变形的分析
较大变形往往改变了结构的受力条件,增大受力的偏心距,在构件断面、连接节点中产生新的附加应力,从而降低构件的承载能力,引起构件开裂,甚至倒塌。结构变形的测定项目应针对可疑迹象,根据测定的要求、目的加以选择,但最大的挠度和位移必需检测。变形的量测应与裂缝量测结合起来,结构过度的变形,可产生对应的裂缝,过大的裂缝又可扩大结构的变形。因此,结构变形情况如何,往往是反映出结构工作是否正常的重要标志,是结构构件安全鉴定的重要内容
结语:
随着社会主义经济的飞速发展,关于房屋安全的鉴定工作取得了长远的发展。社会对鉴定工作的急迫需求,促进了房屋安全鉴定工作的大力发展。做好房屋安全鉴定工作,关乎老百姓的生命财产安全,有关单位必须予以重视。
参考文献
[1] 张治福. 浅谈房屋安全鉴定[J].住宅科技,2011(zl)
[2] 赵喜庆. 房屋安全鉴定的基本方法[J].青海科技,2010(03)
关键词:房屋结构;托换技术;应用
中图分类号: TU8 文献标识码: A
1引言
房屋改造的核心在于通过改造使得原有旧建筑能够满足房屋使用者新的使用要求,目前我国房屋改造通常采用的技术是托换技术。托换技术与局部拆除改造法相比具有节约投资、施工周期短、改造期间对房屋使用影响小、适用性强的优点。显而易见,托换技术在房屋改造中具有较高的应用价值,在实际工程中应用该技术已经成功的改造了一大批房屋建筑。但目前有关上部结构托换技术的研究文章大都集中于叙述托换技术的施工工艺而较少将设计方法和施工工艺结合起来加以综合论述且缺乏系统、全面的研究和总结,因此,有必要针对不同的上部结构类型、不同的托换方法从设计和施工工艺两方面对建筑上部结构托换技术进行进一步的研究。
本论文主要结合房屋结构改造对托换技术进行分析探讨。以期从中找到可行有效的房屋结构托换技术应用经验与模式,并以此和广大同行分享。
2房屋结构托换技术应用现状分析
所谓结构托换足指将原结构荷载转移到另一种结构体系上的结构改造方法,是一种高难度、风险大的特种技术,其最终目的是在满足安全、可靠、经济合理及兼顾美观的条件下,使既有建筑物满足新的使用功能和要求,提高其使用价值,延长其使用寿命。实践证明,与新建建筑相比,既有建筑物的结构托换改造具有三个突出的优势:投资少,工期短,效益高。因此,对既有建筑物施行结构托换改造,一方面可以节约宝贵的城市用地,有利于商界或者金融界占住黄金地段,彻底改善原建筑的功能,延长建筑物寿命,降低建筑物的全寿命成本.使原有建筑物最大限度地发挥出潜在的经济和社会效益;另一方面可节省征地投资和征地工作量,避免许多繁琐的报批手续。还可节省管网建设,减少用户的搬迁和对环境的影响。
传统的加固方法较多:其中砖砌体墙(原有砖墙)的钢筋网夹板墙加固法和梁、柱加大截面法、外包钢加固法等技术的研究都较为成熟.并广泛运用于工程实际.取得了较好的效果。我国在科研和工程实践的基础上编制了一些了相关技术规范与标准,这些技术标准和规范的颁布与实施。进一步推动了结构托换改造技术的研究和应用。
托换改造技术:工程复杂、繁琐,其托换改造的方案确定尤为重要。托换改造的方案不仅影响资金的投入,更重要的是影响托换改造后的质量。合理的方案应该是改造效果良好,对原保留结构影响小、技术可靠、施工简便、经济合理和外观良好。
随着人们需求的提高,既有建筑物的托换改造。由局部托换改造逐渐向整体托换改造发展,而在托换改造过程中对支撑体系的设计、原有建筑物变形控制、新旧结构界面的结合方法及性能研究。以及托换改造后既有建筑物整体下作性能等方面的基本理论和设计方法都为急需研究解决的问题。
3房屋结构托换技术应用
3.1 结构托换技术的关键和技术措施
(1)新旧混凝土结合面处理新旧混凝士结合面的构造处理及施工方法,是决定新旧部分共同工作、共同受力的的关键。本工程托换柱新旧混凝土结合面,采用先凿毛界面,并清洗处理,刷水泥浆。并采用植筋技术等技术措施,从而保证新旧混凝土结合面的共同工作。
(2)托换工序第一次结构托换完成后。开始托换框架柱施工,框架柱至梁底约100m时,对托换框架梁底面做整平处理,再按照设计要求安装各种钢筋、支模、浇注梁及柱顶混凝土;待混凝土浇注4~5天后,开始补砌各框架梁上部拆除的墙体,并对接触界面采用专用注浆料进行注浆填缝,并加斜铁,从而保证上部墙体与托换框架梁接触面的紧密连接;此后,开始托换框架基底预压托换桩施工,并最终完成结构托换。
3.2典型结构托换技术施工步骤分析
(1)框式托换技术施工步骤
①钢筋混凝土双托梁施工技术
>凿开纵横墙交接部位,准备在托梁两端支座处增设硅扶壁柱,拟拆墙端面应用低标号砂浆抹平;
>进行扶壁柱钢筋绑扎、模板__支设。扶壁柱硅浇筑至托梁底面下50mm处,并将托梁支座位置砖砌体凿除以便搁置托粱;>在拟拆墙体上间隔打孔。安装肩梁钢筋;>在拟拆墙体两侧支设托梁模板,绑扎钢筋;
>在楼板上间隔打孔以便浇筑托粱、肩梁硅;>浇筑托梁、肩梁硅:
>在托梁、肩梁硅的强度达到设计强度后拆除托梁下墙体。
>与扶壁柱交接的
②型钢双托梁托换技术的施工步骤
>凿开纵横墙交接部位,准备在托梁两端支座处增设硅扶壁柱,与扶壁柱交接的拟拆墙端面应用砂浆抹平;
>进行扶壁柱钢筋绑扎、模板支设,扶壁柱硅浇筑至托梁底面;
>在圈梁上钻孔,穿入螺杆;
>安装槽钢托梁,然后拧紧螺杆,使两根型钢托与圈梁紧贴;
>待硅扶壁柱达到强度后拆除托梁下墙体。
(2)框式托换技术施工步骤
>凿开托换墙体与交纵墙的交接部位。以便设置钢筋混凝土托换柱,与托换柱交接的拟拆墙端面应用低标号砂浆抹平;
>在纵向墙体相应部位植入托换柱的拉结钢筋,加强托换柱与纵向墙体的连接;
>施工下托换夹梁,在墙体上间隔打肩梁孔安装肩粱钢筋;
>在楼板上间隔打孔以便浇筑下托换夹梁、肩梁硅:
>扎下托换夹粱钢筋,支设下托换夹梁模板:
>绑扎托换柱钢筋,完成后封托换柱模板:
>浇筑托换柱、下托换夹梁硷。托换柱硅浇至上托换夹梁梁底下50mm处;
>施工上托换夹梁,在墙体上间隔打肩粱孔安装肩梁钢筋;
>楼板上间隔打孔以便浇筑上托换夹梁、肩梁硅:
>扎上托换夹梁钢筋,支设上托换夹梁模板:
>浇筑上托换夹梁硅:
>在上下托换夹梁、肩梁、托换柱硅的强度达到设计强度后拆除托粱下墙体。
需要指出的是:此法用于底层墙体托换时应首先在下托换夹粱部位增设基础墙及条形基础。
4结语
建筑结构托换技术在房屋改造工程中是一项非常有实用价值的技术,但由于采用这一技术会改变原结构的受力状况,技术要求较高。处理不当会导致结构开裂甚至倒塌,所以使用时需慎重对待,必须针对不同的结构类型和工程实际情况灵活运用才能确保结构安全、收到满意的效果。有鉴于此,很有必要对房屋结构托换技术的施工工艺、设计方法进行系统的归纳、分析、比较和研究。通过对该项技术的研究和总结,阐述其在房屋改造工程中的应用方法。向从事房屋托换改造的工程技术人员提供有益的参考。
参考文献
[1]李安起,张鑫,王继国.某框架结构抽拄托换工程实践[J].四川建筑科学研究,2004,30(3):25-26.