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1、用混凝土进行加固:其实也是结合我国很多建筑物的结构决定的,因为大多数的房子都是钢筋混凝土的结构,对于这种房屋进行加固的时候,需要使用到混凝土加固法。施工的时候一般采取喷射混凝土,只需要一个人就能够操作,能够提高效率。
2、碳纤维布加固的方法:在国内也比较常见。首先我们需要到市场上选择碳纤维布的材料,最好选择有品牌的,质量才有所保障。
3、连杆加固的方法:这也算是一种传统方式,不过与其他的加固方法相比较存在一定的弊端,而且现在已经稍微落后了。选择这种方式我们需要选择优质的钢板和结构胶,这些施工材料非常重要。同时对于施工单位的工艺也非常严格,有一定的资质,才能够保证加固工作得到效果。
(来源:文章屋网 )
关键词: 抗震加固 设计方法 设计原则 整体性 具体分析
1.前言
结构抗震加固需兼顾结构的安全、美观、实用和耐久。近年来随着抗震加固新技术、新材料和新工艺的出现,加固手段已发展成为多种方法并举的局面,不仅如此,常规加固手段的具体细部构造也较以往更为灵活和实用。
抗震加固按照加固的部位可分为整体房屋加固、区段加固、构件加固和与结构加固配套使用的相关技术,工程人员可根据鉴定的结果结合建筑功能改造选择相应的加固措施或修补技术。下面仅就抗震加固中的一些技术和方法加以介绍。
2.结构抗震加固新技术
(1)减能技术(隔震)
如果地震作用能减小,结构反应就必然减小。假设某一结构在8度地震时,只有抵抗7度地震作用的能力,如果采用某种方法,就能使地震作用减小到7度,甚至更低地震作用的水平,结构便能达到与采用其他抗震加固方法相同的加固效果。我国规范中,地震作用与地震影响系数a成正比。地震影响系数a在我国新编抗震规范中按从地震影响系数曲线可看出,当结构周期增大时,地震作用减小。最有效地使结构周期增大的方法是隔震技术,即使房屋上部结构与基础完全分开,在分开处放置隔震材料。最常用的隔震材料为叠合橡胶隔震垫,其作用是使地面水平地震加速度在隔震层处中断,或使向上传递的地震加速度大大减小。在设计计算中,其表现形式是上部结构周期加长,因而地震作用减小,结构反应亦减小,从而达到抗震加固的目的。该方法的原理很简单,然而用于加固时的技术难度却很大。首先必须将上部结构与基础完全切开,并放入有一定阻尼的叠合橡胶垫。其必要条件是上部结构整体性好,因此并非所有结构都能用此方法进行加固。目前国外已有采用此方法加固的建筑,如美国盐湖城市政大楼(100年前建成的12层砖石结构)。
(2)消能技术(增大阻尼)
如果结构反应在相对变形较大的部位,适当布置阻尼器,使结构阻尼加大,则地震作用必将会大幅度减少,从而使结构反应较小,达到抗震加固的目的。增设阻尼器后,结构反应减小,使结构满足抗震要求,亦可达到抗震加固的目的。如果降低后的结构处于弹性工作状态,结构将不会破坏;如果结构不在弹性阶段工作,就可用时程分析法求得结构反应。实践证明,其反应值也大大减小。
中国建筑科学研究院工程抗震研究所采用粘滞阻尼器加固了北京火车站中央大厅、北京饭店、北京展览馆、中国革命历史博物馆等大型公共建筑,有些工程加固后在大震作用下,层间位移值达1/390,处于接近弹性阶段工作,收到了非常好的加固效果。
(3)增设剪力墙技术
结构刚度增大,有两个可能:一是刚度增大,结构周期缩短,根据反应谱方法,地震作用相应增大:二是刚度增大,结构变形减小,从而使内力减小。两者所起作用相反。因此,只要刚度取得合理,则地震作用虽然增加,但结构变形仍然减小。实践证明,大多数结构增设剪力墙后,将使结构变形减小,这时,地震作用主要由剪力墙抵御,框架结构中的内力与变形大大减小,从而达到抗震加固的目的。增设剪力墙加固技术,是常用抗震加固手段,中国建筑科学研究院工程抗震研究所采用此方法加固了全国政协礼堂、北京火车站、中国革命历史博物馆、农展馆等数十个大型公共建筑。
3.结构构件加固方法的改进
(1)砖砌体的混凝土板墙加固
砌体结构的抗震加固主要是增强结构的整体性,提高墙体的抗震承载能力和变形能力。唐山地震以后,人们发现采用钢筋混凝土外加柱连同圈梁和钢拉杆一起加固砌体房屋是一种简便易行的方法,并很快在全国推广。但近年来人们也意识到这一加固方法对建筑外观和城市风貌带来的负面影响,因此逐渐采用混凝土板墙加固法取代传统的加固方法。混凝土板墙加固类似于钢筋网水泥面层加固,具有较大的灵活性。首先,可根据结构综合抗震能力指数提高程度的不等增设不同数量的混凝土板墙。板墙可设置为单面或双面,甚至可在楼梯间部位设置封闭的板墙,形成混凝土筒。其次,采用混凝土板墙加固时,可根据业主的意图采用“内加固”或“外加固”方案。当希望保持原有建筑风貌时,可采用“内加固”方案;当需结合抗震加固进行外立面装修时,则可采用以“外加固”为主的方案。采用混凝土板墙加固可更好地提高砖墙的承载能力,控制墙体裂缝的开展。此外,在板墙四周采用集中配筋形式取代外加柱、圈梁和钢拉杆,提高墙体的延性性能和变形能力。这种处理方法对建筑外观和内部使用的影响很小。
(2)框架结构的剪力墙加固
框架结构的加固方法很多,但其中增设钢筋混凝土剪力墙仍是一种主流方法。利用新增的剪力墙承担主要的地震力,减小结构的变形,降低框架柱的配筋构造要求,从而使加固工作量大大减少。采用增设剪力墙加固时,需处理好新增墙体与原有结构构件的连接,如墙柱连接、墙梁连接。既要保证连接的可靠性,又要避免对原结构构件造成过多的损伤。新设剪力墙需有暗柱和暗梁,设计时有两种处理方法。
第一种方法是利用原结构梁柱做其暗梁暗柱,这种方法不会对原有构件造成损伤,但外包部分的混凝土会影响室内观感和使用。近年来随着钻孔、植筋技术在结构加固领域中的应用,这一矛盾逐步得到解决。
第二种方法是新增墙体采用相对独立的暗梁暗柱体系,这种方法的特点是在新增剪力墙的两端设新暗柱(或称端柱),暗柱配筋按计算和现行规范构造要求配置,暗柱与原框架柱间用锚筋相连,即似连非连的构造措施。抗震墙竖向分布筋穿原框架梁时,其中一排筋从梁边穿楼板直接伸入上一楼层,另一排竖向筋则在原框架梁位置按等强度原则等代,减少穿筋数量,从而减少对原框架梁的损伤。此外,在原框架梁上下各做一道暗梁,与原框架梁连接为一体,既增强了新增抗震墙的稳定性,又保证了抗震墙的上下连续性。
(3)框架梁柱的加固
有时,由于受建筑使用功能的限制,无法采用剪力墙加固。消能减震技术也无法使用,在这种情况下,分别对原结构梁柱进行加固是最好的加固方法。
4.构件的一些常规加固方法
(1)增大截面加固法
(2)置换混凝土加固法
(3)外部粘贴加固法
(4)绕丝加固法
(5)高强钢丝绳网片―复合砂浆外加层加固法
(6)预应力加固法
(7)增设支点加固法
5.与结构加固方法配合使用的技术
(1)裂缝修补技术
主要有两类:一是以保护钢筋不受侵蚀、混凝土不渗漏为目的的表面封闭法和填充密封法。二是在保护钢筋的同时,还要求通过注入补强作用的胶粘剂以恢复混凝土强度的压力注浆法或注射法。
(2)锚固技术
主要指植筋技术和锚栓技术。
(3)阻锈技术
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。
6.构件加固应注意的问题
对结构进行抗震加固涉及的因素很多,根据现有的研究成果,结合切身体会,我对在构件加固中应注意的主要问题初步归纳如下。
(1)深入调查,全面掌握待加固结构的情况,为抗震加固提供可靠的原始资料,总体方案上要么侧重于提高承载力,要么侧重于提高结构的变形能力,或者两者兼备,也可改变结构体系,而不必进行梁、柱的普遍加固,如增设抗震墙等。
(2)抗震加固结构的受力特点与新建结构不同,加固结构属于二次受力结构和二次组合结构,新旧两部分存在应力、应变滞后的问题,加固前因结构抗震承载力不够,构件截面的应力水平相当高,当卸载后原结构已经受力,第二次加载,新加部分才开始受力,因此原结构的截面应力、应变值始终高于新加部分的应力、应变值,当原结构部分已经达到截面承载力时,新加部分的承载能力还没有完全发挥出来;新加部分和原结构整体工作时,结合面受力特别复杂,剪切破坏最易发生,因此两部分共同受力是否良好取决于结合面的做法。抗震加固中考虑到以上两个因素是客观存在的,采用折减系数0.85考虑其影响。有关试验发现,卸载对加固结构承载力提高的影响与原结构在加固时的应力、应变水平关系很大,原结构应力、应变水平越低,加固部分的承载力就越能发挥出来。因此,加固前应尽量对原结构卸载。
(3)遵循结构抗震设计原则。钢筋混凝土框架结构的加固,要从提高房屋整体抗震性能出发,防止加固后形成楼层承载力、刚度分布不均匀,遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强结点、强锚固”的原则,保证加固后的结构具有较好的延性,在地震作用下具有较大的内力重分布和耗散地震能量的能力。
7.结语
综上所述,结构抗震加固,往往不是单一采用某一种方法,而是多种方法相互配合使用,但无论采用何种方法,我们都要根据结构具体情况,遵循抗震设计基本原则,采用先进理论和技术,利用结构抗震基本原理,给予具体分析和处理。
参考文献:
关键词:地基基础;加固改造;加固方法
一、引言
已有结构由于设计施工不当,周围环境的影响或使用功能的改变以及进行增层改造等原因,常常需要进行地基基础加固。加基基础加固和上部结构密不可分。工程实践表明,在进行地基基础加固设计时,采用加强上部结构刚度和强度的方法,有利于减小地基的不均匀沉降。因此,在选择地基基础的加固方案时,应统筹考虑上部结构、基础、地基的共同作用,获得最优方案。
二、地基基础加固时应注意的问题
1、根据对原基础的复核结果决定基础是否需要进行加固。房屋经过一段时间使用后,随着时间的增长,地基土逐渐被压实,孔隙率和含水量逐渐减小,重度逐渐增加,地基土变硬,承载力日益提高。因而已有结构原基础的复核除了应满足现行《地基基础设计规范》(GBJ7-89),《砼结构设计规范》(GBJ10-89)等国家有关规范标准外,地基承载力等技术参数宜根据现场地质勘察确定。当现场地质勘察有困难,也可根据房屋的使用情况结合当地实践经验,对原房屋设计时的地基承载力标准值进行适当提高。
如果原房屋经长期使用(粉土、粉质粘土地基使用6a以上;砂土地基使用4a以上;粘土地基使用8a以上),未出现沉降裂缝和异常变形,地基沉降均匀,上部结构刚度较好,原基底地基承载力在80kPa以上时,地基承载力标准值可按下式给予提高:
fk=μ1fok(1)
式中fk――基础复核时地基承载力标准值;
Fok――房屋原设计时的地基承载力标准值;
μ1――地基承载力提高系数,
2、对于扩展基础,基础底面积扩大对原基础的抗冲切和底板的抗弯是不利的。即使原基础的抗冲切承载力和底板抗弯承载力满足设计要求,基础底面积扩大后也需要重新复核。如果复核结果不满足规范要求,则需要在增加底面积的同时增加载面高度。单位长条形基础底板任一截面的弯矩为:
(2)
式中Pn地基净反力;
a1底板边缘离任一截面的距离。
底板增大后弯矩的变化量为
弯矩变化量可以表示为:
由于a1小于原基础宽度b,所于ΔM>0,即弯矩增加。
3、截面增大后钢筋混凝土基础的承载力计算可按《建筑地基基础设计规范》和《混凝土结构设计规范》的有关规定进行,但对混凝土和钢筋的强度设计值乘0.8的折减系数。
4、基础新增部分与原来基础之间必须有可靠的连接,以保证上部结构荷载能有效地传递给新加基础,使新旧基础共同工作,具体可采取以下措施:①新旧基础接触面应清洗干净,涂刷净水泥浆等界面剂;②原混凝土基础表面凿毛处理;③原混凝土底板钢筋与新加混凝土底板钢筋应焊接,有条件时也可采用结构胶植筋的办法;④对于柱下独立基础,必要时可以在原基础上打膨胀螺栓或植短钢筋;⑤基础高度加大时, 对柱下条形基础,可通过凿出原钢筋与新加钢筋焊接的办法,也可采用三面外包的方法。
5、为了不扰动原地基,新加基础的埋深不应超过原基础,一般与原基础相同。
6、对条形基础应按长度1.5-20m划分成单独区段,分批、分段、间隔分别进行施工,决不能在基础全长上挖成连续的坑槽或使坑槽内地基土暴露过久而使原基础产生和加剧不均匀沉降。
7、对加宽部分,地基上应铺设厚度和材料均与原基础垫层相同的夯实垫层。
8、灰土垫层的强度随着时间的推移而提高,压实系数为0.93-0.95时,承载力标准值可达200-250KPa,在进行基础加固时可按次值选用,并应进行下卧层承载力验算[1]。
三、基础加固的技术措施
基础加固设计原理:原有建筑在使用过程中,由于地基土已经长期压缩,承载力有所提高,但是随着层数的增加,上部荷载加大,从而使得作用在地基上的附加压力也随之增大甚至超出地基承载力f。要使地基附加应力不超过f,只有增加基础底面积,让基底的平均应力减小。
1.托换法
托换法就是在原有的基础底面以下重新浇筑钢筋混凝土,形成扩大的基础,从而满足地基承载力的要求。托换法比较适用于墙下条形基础的加固处理, 同时要求上部结构具有较强的刚度和整体性。先将原基础两侧的土挖至基底标高,留开工作面空间,再分段掏开基底的地基土,将原基础表面清理干净,吹净灰屑,砼表面用水湿润。扩展部分的地基上铺10cm厚的碎石层或含砾石的砂层并夯实。用纯水泥浆将基底的砼表面刷两遍,然后浇筑新混凝土。由于原基础已经完成了收缩、徐变和受力变形(含弹、塑性变形),考虑到新托换部分在硬化过程中所伴随的收缩,将削弱新旧接触面的粘结作用。所以要在砼中加入水
泥重量1/10000的铝粉作微膨胀剂,以保证新旧砼的紧密结合。施工中应当采取分段跳跃式施工,每1m为一个施工段。一个施工段施工完毕后,隔开2m进行下一个施工段. 分段浇筑的基础之间设置预留钢筋以加强混凝土的整体性[2]。
2.套法
套法就是在旧基础中埋设钢筋锚杆,再重新浇筑钢筋混凝土,通过锚杆将基础新旧混凝土联结成为一个整体,形成一个扩大的基础来满足地基承载力的要求。套法比较适用于柱下独立基础的加固,并且施工相对容易一些。
先将基础外侧土挖至基底标高,使旧基础完全显露出来,将原基础混凝土表面凿毛,如有抹灰或松动缺陷部位一并剔除。吹净灰屑,凿毛的混凝土表面用金属刷子刷净,再用水冲洗湿润(要求渗入混凝土表面20mm厚),再在基础侧面每隔500mm钻出深约300mm、直径50mm的孔,用空气压缩机吹净孔内灰屑,用水冲洗干净,然后插入14钢筋,并且用高标号砂浆(内掺微膨胀剂)将孔洞填实。然后浇筑套混凝土[3]。
四、加固方法
1、抬梁法
(1)基本原理。在原墙体大放脚处,每隔一定距离开凿一洞,新加的钢筋混凝土梁横穿墙洞,并与新加的钢筋混凝土底板整浇在一起,墙体荷载通过抬梁直接传递到新加底。
(2)使用。多用于墙下条形基础,有时因为新加基础与原有基础之间的连接构造难以处理,无法确保荷载从旧基础传给新加基础,也采用抬梁法。
(3)计算方法。抬梁可按倒悬臂梁进行抗弯、抗剪计算,新加底板则按以抬梁为支座的连续反梁进行设计,此外尚需验算与抬梁接触处砌体的局部受压承载力。
2.变换基础类型
(1)将柱下独立基础改为柱下条形基础
①方法:通过增设基础梁或加固原有联系梁;
②要求:为了达到条形基础的工作状态,基础梁的高度必须达到柱距的1/4-1/8,当原联系梁上砌有砖墙时可采用双梁连成整体。
2.将原条形基础改成片筏基础
①方法:通过增设底板、增加次梁将原条形基础改成片筏基础。
②要求:新旧钢筋要保持可靠连接[4]。
3.基础托换法
①原理:当原地基持力层的工程性能较差,通过加大原基础截面无法满足要求时,可改变基础持力层,将全部荷载或部分荷载通过竖向构件传递到好土层。
②方法:桩式托换法;灌浆托换法。
五、结论
地基加固可以使建筑结构达到稳定目的,加固工程设计合理,施工措施得当,为加固厚淤泥地层积累了经验,为业主免除了大的损失。本文中就基础底面扩大后的抗冲切验算、新旧基础施工时注意事项,基础加固的技术措施及常用地基基础加固方法进行了阐述。
参考文献
[1]、曹双寅.结构可靠性鉴定与加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,2002.
[2]、叶观宝,叶书麟.地基加固新技术[M].北京:机械工业出版社,1999.31-54.
关键词:房屋结构;构件加固
建筑物结构加固是一项非常系统和重要的工程,除了设计和技术上的严格要求外,还有很多需要注意的方面。建筑工程人员应做好建筑物前期的设计工作,并运用先进的科学技术和知识进行结构损伤客观规律和程度的评估,创造有效的方法进行结构的加固,随着当前科学技术的不断进步,先进的加固方法还会不断提出,加固改造设计方案的选择范围也将具有更广泛的发展空间,做好房屋建筑工程结构加固设计与施工,从而确保房屋建筑质量达到更好的安全性与稳定性。
一、混凝土柱加固方法
1.1加大柱截面加固法
加大柱截面加固法是根据柱子的受力情况,在混凝土柱的单侧、两侧或四周外包混凝土,增大柱截面面积和配筋量的一种加固方法,从而达到提高构件承载能力、增加柱的强度和刚度的目的,以满足正常使用的要求
1.2柱外包钢加固法
柱外包钢加固法是以型钢(一般为角钢)外包于混凝土柱两角或四角,角钢焊在扁钢箍上,以增强其刚度和受力性能的加固方法,在框架柱的加固中使用较为广泛。柱外包钢加固法分为干式和湿式两种,干式加固是在角钢和原柱之间无任何连接,或者虽塞有水泥砂浆仍不能确保结合面剪力有效传递,角钢与柱之间的变形难以协调。湿式加固是在角钢与原柱之间采用乳胶水泥、聚合物砂浆或环氧树脂化学灌浆等方法,使之达到型钢与柱能够整体工作、共同受力。干式外包加固施工简单,但湿式外包加固在承载力提高方面效果明显,因此在实践中湿式外包加固应用较为广泛。
1.3碳纤维布加固法
使用碳纤维布对钢筋混凝土柱进行加固常采用横向包裹的方式,碳纤维布对混凝土的约束作用于箍筋的约束作用类似,可使其包裹的混凝土处于三向受压状态。碳纤维布的约束作用是一种被动约束,随着混凝土轴向力的增长,横向膨胀式碳纤维布产生环向伸长,从而达到侧向约束混凝土的目的。加固柱的内核心混凝土受到箍筋与外包碳纤维布的双向约束作用,在混凝土达到峰值应力时仍有较好的变形性能。
1.4粘钢加固法
粘钢加固法是用高强胶凝混凝土少量增大柱子截面,并外包粘角钢和包粘钢板,在新增加截面的部分提高柱子承载力的同时,还因新增钢板箍的横向约束作用,是原混凝土柱产生良好的三向应力状态,因而可以大幅度提高柱子的承载力,同时也提高了柱子的抗变形能力。这种加固方法的优点是在柱子的横截面面积增大不多的情况下,大幅度提高柱子的承载力。
二、混凝土梁加固方法
2.1加大梁截面加固法
加大梁截面法是指在构件的上面或下面浇一层新混凝土土和补加相应的钢筋,以提高梁的承载力。在梁的受压区补浇混凝土时,可以有效的增加梁的有效高度,从而提高梁的抗弯、抗剪承载力,增大构件的刚度;在梁的受拉区补浇混凝土,可以对补浇的钢筋起到粘结和保护作用。加大截面法的加固效果与原结构在加固时的应力水平、材料特性、施工工艺、结合面构造处理、是否卸载加固等因素直接相关。此方法的优点是工艺简单、适用面广,缺点是梁截面增大后对房屋净空也有一定的影响。
2.2外包钢加固法
外包钢法加固梁具有补强幅度较大、适用范围广的优点,但也存在设计计算与实际受力情况差别较大、节点处理要求高、加固施工造价相对较高等局限。外包钢法加固梁时,为保证应力传递,两端必须与受力柱可靠锚固,这在实际工程中往往形成部分额外的柱包钢费用,所以这种方法比较适合在梁、柱同时需要加固的工程中采用。
2.3预应力加固法
预应力加固法即采用外加预应力钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法,通过施加预应力使拉杆或撑杆受力,影响并改变原结构的内力分布,从而降低结构原有应力水平并提高结构的承载能力。特点是通过预应力手段强迫后加部分受力,改变原结构的内力分布,降低原结构的应力水平,使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,具有加固、卸载和改变结构内力的三重效果,后加部分和原有结构能够较好地共同工作,结构承载能力能够得到较大的提高。
2.4增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支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。在梁的跨中增设支点后,减小了跨度,从而能较大幅度地提高承载力,并减小和限制梁的挠曲变形。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中的梁的加固。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的影响。
2.5粘贴钢板加固法
粘钢加固法是在混凝土梁的表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,使其共同工作、整体受力,以提高梁承载力的一种加固方法。这种加固方法的实质是一种体外配筋,提高原混凝土梁的配筋量,从而相应提高梁的刚度、抗拉、抗压、抗弯、抗剪等方面的能力。采用此法加固对结构胶的要求较高,结构胶必须强度高、粘结力强、耐老化、弹性模量高、线膨胀系数小,具有一定弹性。
2.6碳纤维布加固法
碳纤维布加固法通常是在梁的底面用高性能粘结剂粘贴碳纤维布,使两者共同工作,提高梁的抗弯、抗剪承载力,由此达到对梁进行加固、补强的目的。在粘贴碳纤维布之前,首先应将梁底粘贴区域进行表面处理,目的在于去除混凝土表面的薄弱层,露出坚实的混凝土层并打磨平整,以保证碳纤维布与混凝土间粘结可靠。碳纤维布加固梁的优点是能大幅度提高梁的承载力、增大梁的刚度,且由于碳纤维自重轻,加固后基本不增加结构的自重和梁的截面面积。
三、板的加固方法
3.1粘贴碳纤维布加固法
粘贴碳纤维布加固原理是用高强结构胶将碳纤维布粘贴到楼板表面,是碳纤维与楼板混凝土构件共同受力,从而起到提高楼板承载力的作用。碳纤维具有强度高、耐腐蚀、施工方便、加固后基本不改变构件尺寸的优点,因此广泛应用于楼板的加固中。
3.2粘钢加固
粘钢加固是通过建筑结构胶,将钢板粘贴到混凝土楼板表面上,从而提高楼板承载能力与变形能力的一种加固方法。粘钢加固可改善楼板的抗弯、抗拉、抗剪、抗压等力学性能。
近年来因用途变更而对建筑物原有结构、构件进行改造、加固补强的工程也日渐增多。经过工程技术人员长时期的努力,逐渐形成了一套较为完善的切实可行的工程加固方法,在实际的加固工程中得到广泛的应用和发展。■
参考文献
[1]唐勇.探讨建筑工程结构加固改造技术[J].工程建筑,2011(89).
关键词:砌体结构;加固;改造;
Abstract: This paper,with the theory of understanding reinforcement masonry structure, give several methods to the masonry structure strengthening, and puts forward the masonry structure reinforcement for attention to problems.
Keywords: masonry structure; Reinforcement; Modification;
中图分类号:U457+.3文献标识码: A 文章编号:
一、砌体结构加固原理
相对于普通结构,加固结构受力状况存在着很大不同。在加固前,一定的载荷已经作用在砌体结构上,当载荷过大,砌体结构需要加固时,其截面存在加大而且复杂的应力,如拉应力,剪切力,压应力等,而且产生较大的应变。因此,加固结构属于二次受力结构,而且只有再次加载时,作用在原有结构的载荷才能分担一部分作用到加固结构,所以相对原有结构的应力和应变,加固结构的应力和应变相对滞后。只有当原有部分和加固部分之间的组合合理,能够构成有机整体,才能够使受力经结合面传递给加固结构,是原有结构和加固结构共同承担载荷,充分发挥加固结构的潜力。如果原有结构和加固结构结合不合理,则加固结构的潜力无法发挥。而这又取决于结合面的构造处理和施工方法,所以需要良好的砌体结构加固方法。
二、砌体结构加固方法
砌体结构主要用于普通民宅、办公及学校校舍,其大量出现于20世纪60至90年代,而目前新建房屋较少采用砌体结构。砌体结构加固方法主要包括两种方法:静承载力加固和抗震承载力加固。
静承载力加固重点是结构的安全性和房屋的正常使用性;抗震承载力加固重点是房屋结构的整体抗震性能。加固方法包括基础补强、上部损伤结构的补强、既有建筑功能改造加固、单体构件截面承载力加固及墙体抗震性能加固等。砌体结构主要的加 固方法如下:
1)地基基础加固。地基基础加固方法包括基础底面积扩大法、补强注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法等。基础底面积扩大法适用于既有房屋的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求的情况,一般采用混凝土外包套或钢筋混凝土套加大基础底面积的方法;基础补强注浆法适用于基础因受不均匀沉降、冻胀等原因引起的基础裂损时的加固;锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土和人工填土等地基基础加固及纠偏加固;树根桩法也称压浆灌注桩,适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土和人工填土等地基土加固及纠偏加固。
2)墙体加固方法。对于砌体结构而言,其承重体系主要部分是墙体,因而墙体加固在砌体结构加固中扮演着相当重要的角色。
1 .1 水泥砂浆或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。
1 .2 混凝土板墙加固技术
该法与钢筋网水泥面层加固法类似,属于复合截面加固法的一种。其优点是施工简单、适应性强,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、带壁柱墙的加固;其缺点是施工现场湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的缩小。
1 .3 增设墙体加固技术
在满足使用用途的前提下,当原有结构不能满足承载力要求时, 可考虑增设墙体作为支撑。如果是提高抗震性能,其数量由抗震横墙面积率计算确定。墙体厚度应不小于 240mm, 墙下面做基础, 墙顶要用细石混凝土与大梁顶紧, 并与原纵墙妥善拉结。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。
1 .4 连结与拉结技术
该技术是砌体结构加固中的一个重要内容。通过基本措施——连与锚, 使后加构件 (如外加柱、 后加圈梁 )与原有构件 (如墙体 )连成整体, 或使原来连结不好的构件连成整体, 并提高某些构配件 (如山墙、 非承重构件、 瓦等 )的抗震能力, 防止地震时坠落伤人。
1 .5 增设扶壁柱加固技术
这种方法是目前最常用的加固方法,它能够有效提高砌体的承载力和稳定性,根据使用材料的不同,又分为砖扶和混凝土两种方法。 两种方法基本原理类似,都注重于新旧柱或者扶壁柱与原砖墙的链接。以砖扶壁柱法为例,其与原砖墙的链接,可采用插筋法和挖镶法,插筋法是在砖墙的灰缝中,按照水平间距小于120mm、 竖向间距大于240mm,小于300mm的标准打入Φb4或Φb6的连接插筋,然后按照宽度≥240mm,厚度≥125mm的标准砌扶壁柱,将链接插筋砌入,当砌至楼板或梁底时,用膨胀水泥砂浆填塞,从而保证扶壁柱充分发挥作用。挖镶法与此类似,只不过新墙和旧墙之间的链接不适用连接筋,而是用“镶砖”链接。混凝土扶壁柱也是插筋法类似,只不过扶壁柱不是采用砖砌的方式,而是采用混凝土浇筑的方式。目前,这方面的设计和施工经验也比较成熟,常用于原墙没有裂缝并以剪切为主的实心砖墙、 多孔空心砖墙和240mm厚的空斗砖墙。
1 .6 墙体裂缝处理技术
砌体中发生裂缝的原因是地基不均匀沉降、 温度变化引起伸缩、 地震灾害作用、 砌体本身承载力不足以及施工质量和使用材料不合格等多方面原因。处理办法通常有: 一是通过卸载方法减轻墙体荷载。对由于荷载过大、 砌体强度低,已经产生裂缝的墙体, 可采用减轻上层结构自重与使用荷载的方法, 或在其顶部砌体内增设钢筋混凝土梁, 承担上部荷载。二是对结构加固补强。对由于荷载较大、砌体截面尺寸较小、承载力不足并已产生裂缝的墙体, 可在不损害主体立面的情况下适当加大截面尺寸,以提高其承载能力。
3)增加构造柱和圈梁。由于过去施工及设计及 水平的限制,既有砌体结构未按照现有规范设置构造柱和圈梁的情况比较普遍。这种情况无疑削弱了 砌体结构整体抗震性能。增设构造柱和圈梁可以加 强房屋的整体性,提高房屋的抗震能力。既有砌体 结构增加构造柱和圈梁的方法较多,主要依据现有 规范的构造要求在房屋四角、主要纵横墙交接处、楼梯间设置构造柱。构造柱形式有两形、矩形、砖混 凝土复合构造柱等,新增构造柱可以设置在建筑外 部,也可以和砖墙组合形成复合构造柱;圈梁可以在 条件允许时,设置在房屋外部,也可以增设在房屋内 部,内墙处可以采用钢拉杆代替圈梁的作用,一般而 言,增设的构造柱和圈梁应与原结构有可靠连接。
4)砖柱加固。砖柱常用加固方法有外包钢加固 法、混凝土围套加固法。当构件截面的抗弯和抗剪承载力不满足要求时,可采用混凝土围套加固法;当截面抗弯承载力不足而不适宜增大截面尺寸时,可采用外包钢加固。
5)楼屋盖加固。对于砌体结构采用混凝土预 制楼屋盖的情况,通常采用角钢板托和新作混凝土整浇层的方法。角钢板托可以增加预制板的搁置长度,避免结构整体因较大位移导致预制板脱离承重墙。而增加混凝土整浇层可以增加结构整体性,在不允许在房屋设置圈梁时,还可以通过新作整 浇层提高楼板承载力及整体性。
三、加固需注意的问题
由于砌体加固方法有许多种,而每一种的适用范围又不一样,因此在工程实践中必须要注意如下两方面问题:首先,加固前必须要对结构进行可靠性分析,对结构的受力状况、 安全性、 后续年限等方面做出全面的评价,以此为依据,制定合理的加固方案; 其次,加固方案的制定必须遵循安全第一,功能第二的原则,要尽可能避免损坏建筑的结构原件,不能为了功能的合理而较大程度的改变原建筑的功能分割,这样不仅增加了投资,也会给结构增加不安全因素。并且加固方案更要进行多方案比较从技术的可行性、施工的可操作性以及经济型等方面对方案做出全面的评判,避免加固的无效和资金浪费。
四、 结语
随着我国经济建设和社会的快速发展,房屋的各种破坏或损坏也越来越受到人们重视。 对于砌体房屋来说,作为工程技术人员应以 “预防为主” 作为首要原则,确保建筑产品的质量,能够经受起各种破坏因素的考验,但砌体结构毕竟容易产生这样或那样的破坏,对此,应针对其破坏机理、 破坏程度以及房屋的功能需要采用合适的加固方法,从而使得砌体房屋的使用质量得以保障。
参考文献:
刁凌, 杨冬. 砌体结构加固方法探讨[J]. 科技创新导报, 2011,(09).
廖宇飞. 砌块结构体系加固方法及优越性分析[J]. 科技咨询导报, 2007,(07)
李晓霞. 浅谈某砌体结构的加固设计[J]. 山西建筑, 2006,(21) .
【关键词】砖混结构;抗震
1 引言
由于砖混结构选材方便,施工简单,工期短,造价低,耐火耐久性能较好,因此,迄今为止,多层砖混结构房屋是我国现存既有民用建筑中主要的结构形式之一,约占我国既有民用建筑总量的百分之六十以上。然而,由于组成砖混结构的基本材料和连接方式决定了其脆性性质,变形能力小,导致房屋的抗震性能较差,因此砖混房屋在历次地震中的震害比较严重。为了确保人民生命财产的安全,充分利用原有旧房,对旧房分期分批进行抗震鉴定,对不符合抗震要求的进行加固处理,以满足抗震设防要求,是十分必要的。我国人口众多,地震灾害频繁,因此,多途径研究和探索既有建筑物的抗震加固方法,对保证国家和人民的财产和人身安全具有重大的社会意义和经济意义。
2 砖混结构房屋震害破坏的原因分析
从许多有关震害破坏实例、破坏试验和有关资料分析研究中可以发现,多层砌体结构房屋震害破坏的主要情况有以下几方面:
2.1 承重横墙的破坏特征及成因分析。
承重横墙破坏情况主要表现在由剪切变形引起的剪切破坏,一般呈斜向交叉的x型,也即通常所说的交叉裂缝。当墙体高宽比不同时,裂缝的变形形式也有所不同。多层砌体建筑的承重横墙破坏具有以下特点:
2.1.1 一般表现为底层横墙比上层横墙破坏严重,且大部分发生在底层,特别是当上层结构无大开间时尤为严重;
2.1.2 横墙破坏与圈梁设置有重要关系。调查资料表明,遭受震害的砖混结构房屋,在上下圈梁间墙体往往会发现锯齿形塌落破坏,说明圈梁设置对墙体有显著地约束作用。
圈梁可增强纵横墙连接,增加建筑整体性及整体刚度,增加墙体稳定性,提高墙体抗剪能力,约束墙面裂缝开展,抵抗建筑不均匀沉降对建筑造成破坏等;
2.1.3 与横墙门洞大小及布置的影响。横墙墙肢是以其抗侧移刚度的比例来分别承担水平地震作用的。因此,砖墙开洞要适当控制且洞口位置尽量上下对齐,保持一致。开洞位置不能影响纵横墙体整体连接、不要在砖墙上任意预留施工洞。
2.1.4 墙体之间的连接是通过砂浆实现的,砌筑砂浆具有一定的抗压强度,但抗拉强度只有抗压强度的1/10左右,无法抵抗地震时因地震剪力而产生的拉应力,从而使得墙体产生裂缝并迅速扩大。
2.2 纵墙的破坏特征及成因分析。
纵墙破坏形式有以下几种情况:
2.2.1 外纵墙整片倒塌。主要原因是施工中内外墙没有同时咬槎砌筑,交接处留有直缝或马牙槎;
2.2.2 外纵墙窗间墙剪切破坏。其破坏情况与承重横墙破坏情况相似且多发生在底部1—2层墙体,主要原因是窗间墙抗剪能力较差,外纵墙受内横墙顶推破坏。
2.2.3 墙角的破坏特征及成因分析。
墙角破坏主要原因是地震对建筑扭转作用在墙角容易产生应力集中,加之墙角位于建筑尽端,建筑对它的约束作用相对偏弱,其破坏形式按墙肢高宽比不同而不同。特别当建筑端部存在在楼梯或大开间建筑,由于其整体刚度相对较弱,墙角破坏更为严重,甚至会出现天棚墙角被局部抛出,也即通常说的“鞭端效应”的现象,危害特别严重。
2.2.4 楼梯间墙体破坏。
大量震害调查资料表明,楼梯间部位的墙体破坏往往比其它部位墙体破坏严重的多,而楼梯构件本身则很少破坏。其主要原因是由于该部位墙体横向支撑较少,其整体刚度相对较弱,从而导致该部位容易产生较大变形而破坏。特别是当楼梯设置在建筑端部时,这种破坏更为明显。
2.3 砖混结构房屋抗震加固机理分析
从结构抗震机理出发,抗震加固可以分为减小地震作用加固法、增大结构抗震能力加固法、多道防线抗震加固法。其加固机理如下:
2.3.1 减小地震作用。它主要是通过增大结构周期或加大结构阻尼来实现,一般应用于大型公共建筑的抗震加固,如北京火车站中央大厅、北京饭店西楼的抗震加固等。
2.3.2 增大结构抗震能力。如增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层(俗称夹板墙加固法)、钢筋网水泥砂浆面层加固法、及砖柱外包加固等构件加固法;增设圈梁、构造柱及钢拉杆的整体加固法;通过增设抗震墙的区段加固法来提高房屋的抗震能力等。这些方法施工相对简单,大量应用于多层的砖混结构当中,尤其是民用建筑中。
增设构造柱,能显著提高砖砌体的延性。延性的提高意味着房屋抗震能力的提高,特别是构造柱与各层圈梁一起形成砖墙的边框,可箍住开裂的墙体,阻止裂缝进一步开展,限制开裂后墙体的错位,使砖墙的竖向承载力不至于大幅度地下降,从而防止砖墙的坍塌。另外,设置构造柱,可增大房屋的抗侧向变形能力。在墙体开裂后,以其塑性变形和滑移、摩擦来消耗地震能量。特别是构造柱在限制破碎墙移方面具有突出的作用,它使墙体被约束在其自身的平面内滑移,若摩擦作用继续存在,墙体仍能承担竖向压力和一定的水平地震力,这就是对砖混结构在大地震时所企求的目标—裂向不倒。
增设圈梁的加固机理有如下几个方面:
(1)加强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用,减小了预制板散开及墙体出平面倒塌的危险性,使纵、横墙能保持为一个整体的箱形结构,可充分发挥各片墙体的平面内抗剪强度,有效抵御来自任何方向的水平地震作用;
(2)圈梁作为楼盖的边缘构件,提高了楼盖的水平刚度,同时箍住楼(屋)盖,增强了楼盖的整体性;
(3)圈梁可限制墙体斜裂缝的开展和延伸,使墙体裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生,使墙体的抗剪强度得以充分发挥,使墙体的稳定性得到提高;
【关健词】砌体结构 加层加固 墙体验算
中图分类号:TU318 文献标识码:A 文章编号:
房屋结构经过长期使用存在耐久性问题,受到环境因素的影响,随着时间的推移,结构的性能将会发生退化,使用寿命也会受到影响。在此基础上,若需要在原有结构上加层加固改造,如何保证原有结构的安全尤为重要。砌体结构房屋的加固方法有很多,其中增大截面加固法是最常用的加固方法之一。因房屋原有墙体本身处于受力状态,加层后属二次受力,而加大截面后的新墙体部分为第一次受力,新旧两部分截面存在应变之后和应力超前问题。目前,砌体房屋加固墙体仍沿用新建房屋结构设计概念进行复核计算,这可能造成原结构与后加部分结构先后破坏的各个击破现象,不能保证加层房屋的使用安全。针对上述问题,从保证砌体房屋加层后的安全角度出发,在参照相关资料的基础上,提出以下墙体复核计算的方法。
一、合理构造法
本方法适用于钢筋混凝土面层或水泥砂浆层加固的方法。
1、基本思路
(1)加层前原有房屋砖墙承担的荷载在加层后仍然全部由这些墙承担,不传给加固时加大的截面上。
(2)因加层增加的荷载由加固墙中的新旧截面共同承担,并按加固墙中新旧墙体各自承载力占总承载力的比例,分配给新旧墙体承担。轴心受压破坏时,组合砖砌体截面的砖砌体、混凝土层面(或砂浆面层)和纵向受压钢筋,都能在不同程度上达到其自身的极限应力状态,故可按下式进行强度计算:
(1)
式中:
——组合砖砌体构件的稳定系数;
——砌体抗压强度设计值;
A——砖砌体的截面面积;
混凝土的轴心抗压强度设计值;
——混凝土的截面面积;
——受压钢筋的强度系数;
——钢筋的抗压强度设计值;
——受压钢筋的截面面积;
上式左边为加固墙承载力,由旧墙体承载力与新墙承载力两部分组成,既然可按上述两项承载力各占的比例共同承担总荷载,说明可按以上比例分担。
(3)加层后加固墙中旧墙截面承担的轴向力加层前旧墙承担的轴向力+加层新增荷载设计值产生的轴向力+分担给旧墙承担的轴向力 (2)
加层后加固墙中新墙截面承担的轴向力加层新增荷载设计值产生的轴向力分配给新墙承担的轴向力(3)
(4)求出加固墙中新旧墙在加层后分别承担的轴向力后,分别验算加固墙中新旧墙的承载力是否符合要求。
3、公式推导和计算步骤
第一步:求分配系数
设加层新增轴向力分配给旧墙承担的分配系数为,分配给新墙承担的分配系数为,因、则
由式(1)知:
(4)
(5)
第二步:求加层后加固墙中新旧墙分别承担的轴向力
由式(2)知:
旧墙承担的轴向力: (6)
由式(2)及式(4)可得:
(7)
将式(7)代人式(6)得:
(8)
由式(3)知:
新墙承担的轴向力: (9)
由式(3)及式(5)得:
(10)
将式(10)代入式(9)得:
(11)
第三步:验算加固墙中旧墙截面承载力由式(1)说明及式(8)得:
(12)
考虑到房屋上下层墙体可能有偏心情况及梁端约束弯距,将墙承担的轴向力承以增大系数1.25。则式(12)变为:
(13)
考虑混凝土的极限变形小于砌体极限变形,在混凝土压碎时,砌体强度尚未充分发挥,将旧墙截面承载力承以0.85降低系数,这样偏于安全,则式(13)变为:
(14)
第四步:验算加固墙中新墙截面承载力由式(1)说明及式(11)得:
(15)
考虑轴向力有偏心及梁端约束弯距,将墙承担的轴向力承以增大系数1.25,则式(15)变为:
(16)
应当指出:加层房屋加固墙的承载力即可直接用式(14)及式(16)分别进行验算。式中符号说明如下:
A——旧砖砌体的截面面积;
——构件抗力调整系数;当加固墙中新旧墙总截面面积小于0.3时,;当验算有吊车房屋和跨度不小于9m的多层房屋时,;当旧砖墙用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时,。
注意:为查计算墙高厚比时,墙厚应按加固墙中的新旧墙总厚度计算。
二、新墙承担法
合理构造法计算虽然比较合理,但当旧墙承载力无潜力可挖时已不适用,为确保加层房屋的安全使用,假定加固墙体的承载力全部由加固墙体中新墙截面承担,加层时不考虑旧墙的承载能力作用,故称新墙承担法。这样房屋加层后即使旧墙被压坏退出工作,荷载全部由新墙来承担也能保证使用安全,不会出现各个击破现象。
由式(1)知:当假设时得:
(17)
考虑轴向力有偏心及梁端约束弯距,将墙承担的轴向力承以增大1.25,加层后全部轴向力N=N2十N3均由新墙截面承担,则式(17)变为:
(18)
应当指出:加层房屋加固墙的承载力即可直接用式(18)进行验算。
房屋加层时墙体强度不足主要是在房屋下部墙体,而下部墙体由于轴向力一般偏心距很小,故本文公式推导中按中心受压计算,偏于安全地将轴向力承以1.25的增大系数,这样可使计算简化。
在现有结构的维修、加固设计中,应保证原有结构的性能得到有效的改善和提高,满足可靠度要求。为了使结构的维修、加固最终取得良好的综合效益,在墙体加固设计中尚应遵守以下原则:
1、尽可能保留和利用原结构构件,发挥原结构的潜力,避免不必要的拆除和更换。
2、加固结构承载力验算应考虑加固后结构的实际工作状态,结构计算简图的选取应根据实际受力状态和结构的实际尺寸,构件截面面积应采用扣除缺陷的实际有效截面面积。应考虑结构在加固时的工作应力,加固部分应变滞后的特点,新旧材料协同工作的程度,及附加内力影响,应对加固部分材料强度设计值适当折减,若加固后重量增加,尚应对相关结构和地基基础进行验算。
3、当原结构材料经检验与原设计相近,可按规范或原设计取值;当原结构材料强度资料散失,可通过实测后,按现行规范取值。
4、结构荷载的取值。一般情况,在鉴定阶段按原规范取值,加固设计按现行荷载规范取值,规范未作规定的永久荷载,可根据抽样实测确定。
参考文献
[1]《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)
[2]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
[3]《砌体工程现场检测技术标准》(GB/T 50315-2011)
[4] 侯汝欣. 提高砌体结构设计可靠度的几点意见[J]. 四川建筑科学研究, 2000, 26(2):5-7
关键词:木结构;抗震性能;加固措施
中图分类号:TU366.2文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)05A-0172-01
木结构具有较好的抗震性能,一是因为木结构建筑的层数一般较低,且质量较轻,地震作用较小;二是因为木材的韧性较好,承受冲击荷载和重复荷载的能力较强,结构在地震作用下有较好的延性性能。对大量的农村民房采用“因地制宜、简易有效”的措施,防止“倒墙塌架”,达到“避免死亡、减少伤害”的目标。
一、材料的选择
用于普通木结构的原木、方木和板材可采用目测法分级。分级时选用木材应符合规定,不得采用商品材的等级标准替代。主要的承重构件应采用针叶材;重要的木制连接件应采用细密、直纹、无节和无其他缺陷的耐腐的硬质阔叶材。
材料的选择对木构件的强度有重要的影响。一般,材料的选择主要从材料规格、强度和材质等方面进行选择,而且在不同设防烈度下,对材料最低要求也不同。对单层的穿斗木房屋而言,应选择通长、干燥,含水量控制在25%以内的原木。
二、构件虫蛀、腐朽加固处理
(一)表面虫蛀、腐朽处理
对于中心完好,仅有表层腐朽的梁、柱等构件,将腐朽部分剔除干净,经防腐处理后用干燥木材依原样和尺寸修补整齐,并用环氧树脂胶粘剂粘接。如果是沿截面一周均进行剔补修复,或剔补部分占构件截面1/3以上,则在剔补范围内另采用双向CFRP布包裹约束。
(二)内部虫蛀、腐朽处理
木构件内部因虫蛀或腐朽形成中空时,若柱表层完好厚度不小于50mm,采用不饱和环氧树脂浆液进行灌注。在灌注前将朽烂木块、碎屑清除干净,并在柱中应力小的部位开孔。柱构件通长开孔时,先在柱脚凿方洞,洞宽不大于120mm,再每隔500mm凿一洞眼至中空的顶端。当柱中空直径大于150mm时,在中空部位填充木块,以减少树脂的收缩。为防止木结构建筑受潮腐朽或遭受虫蛀维修时还应采取下列措施:
1.从构造上改善通风防潮条件使木结构经常保持干燥;
2.对易受潮腐朽或遭虫蛀的木结构用防腐防虫药剂进行处理,应能防腐又能杀虫或对害虫有驱避作用且药效高而持久,二对人畜无害不污染环境,三对木材无助燃起霜或腐蚀作用。
木柱的防腐或防虫应以柱脚和柱头榫卯处为重点并采用下述方法进行防腐防虫处理:
(1)柱脚表层腐朽处理剔除朽木后用高含量水溶性浆膏敷于柱脚周边并围以绷带密封使药剂向内渗透扩散;
(2)柱脚心腐处理可采用氯化苦熏蒸施药时柱脚周边须密封药剂应能达柱脚的中心部位一次施药其药效可保持年需要时可定期换药;
(3)柱头及其卯口处的处理可将浓缩的药液用注射法注入柱头和卯口部位让其自然渗透扩散
三、增强木构架节点抗震性能的施工措施及方法
1.木柱与基础连接
木柱基础可采用柱脚石和钢筋混凝土基础。柱子在石墩上面的浮搁作用有很好的减震、隔振效果,为保证木构件在地震中良好的抗震性能,可以将柱子做成浮搁形式。这种浮搁形式有利于木柱脚在柱基石表面滑动,以起到摩擦、耗能、减震作用。
2.为防止木柱的折断可以采取以下措施
应确保木柱的截面尺寸足够大,木柱的梢径不宜小于150mm,确保柱子在开榫后的截面积不少于柱径的50%,并且应避免在柱子的同一高度处纵横向开榫。竖柱加侧脚(也称收分),四周柱子,稍微内倾,柱子在面阔方向每高一尺收一分,在侧面前后檐柱向里每高一尺收八厘,以利于抗震。柱子应避免接长,柱子不可以有接头。震害表明,木柱无接头的旧房屋损坏较轻,而新建的有接头的房屋却倒塌。
3.加强梁、柱、檩等构件的连接
在地震作用下,构架节点的受力比较复杂,加上各种原因综合到一起,榫接节点的榫头容易松动和脱落,易造成构架的倾斜和倒塌,所以加强穿斗木结构榫连接很重要。要做到扣榫认真,做工严谨,装上要紧密。如果在制作施工的时候不够认真使得扣榫成了形式,在地震发生时,就会出现拔榫或者拉断榫头。檩条在穿斗木构架柱柱头上采取对接时,应采用燕尾椎对接方式,且檩条与柱头应采用扒钉连接。这种连接对柱子的截面削弱较小,具有较好的抗震性能。
4.穿枋的设置
穿斗木构架房屋的横向和纵向均应在木柱的上下柱端和楼层下层设置穿枋,并贯通木构架各柱,使木构架横向的强度和刚度得到保证。穿枋应保证足够的横截面积,至少为50mm×150mm。将一榀屋架上各柱串联起来的叫“穿枋”。地面处将各榀屋架的各柱和各举架的前后檐柱串联起来的叫“地脚枋”。穿枋则应采用透椎贯穿木柱。当穿枋的长度不足时,可采用两个穿枋在木柱中对接,并应在对接处两侧沿水平方向加设扁钢;扁钢厚度不宜小于2mm,宽度不宜小于60mm,两端应采用两根直径不小于12mm的螺栓夹紧。
对梁枋脱榫的维修应根据其发生原因采用下列修复方法:
(1)榫头完整仅因柱倾斜而脱榫时可先将柱拨正再用铁件拉结榫卯;
(2)梁枋完整仅因榫头腐朽断裂而脱榫时应先将破损部分剔除干净并在梁枋端部开卯口经防腐处理后用新制的硬木榫头嵌入卯口内,嵌接时榫头与原构件用耐水性胶粘剂粘牢并用螺栓固紧。榫头的截面尺寸及其与原构件嵌接的长度应按计算确定并应在嵌接长度内用玻璃钢箍或两道铁箍箍紧。
四、结束语
以上列举了一些木结构房屋抗震构造措施,目的旨在不增加或少量增加造价的基础上,使木结构房屋在原有的基础之上提高其抗震性能,尽量减少木结构房屋在地震过程中的破坏。⑤①
参考文献:
[1]中华人民共和国建设部.GB 50005-2003木结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]中华人民共和国建设部.GB50165-92古建筑木结构维护与加固技术规范.北京:中国建筑工业出版社,1992.
时代大厦工程位于市武林门商业中心,南接移动通信枢纽大楼、大厦,公寓,东侧和北侧紧临密渡桥路,地理位置极为优越。本工程是集现代化、智能化为一体的商业写字楼,总建筑面积45374㎡,地下二层,主楼地上二十七层,建筑高度99.2m,为框筒结构;裙房地上七层,建筑高度25.25m,为框架结构,框架抗震等级为三级,剪力墙为二级,为A级高度的高层建筑,结构设计使用合理年限50年。
本工程由时代房地产开发有限公司开发,新中环建筑设计有限公司设计,建设监理有限公司监理,省建工集团有限责任公司总承包。工程质量目标为确保省“钱江杯”优质工程,安全目标为确保省级标化工地。
建筑物地基结构基础为二层地下室,采用柱下承台、下翻地梁及筏板的结构形式。地下室板面标高(1-10轴副楼)为-8.40m,板厚为700mm;11-14轴主楼为-9.50m;板厚为800mm;承台面标高即为地下室板面标高;最大承台高度为2400mm、4150,位于核心筒体部位。在5—6轴位置设一条后浇膨胀加强带。地下室落地面积约4200M2。
二、地下室JS防水涂料施工应符合下列规定
1、JS防水涂料材料经检验合格,施工单位有防水施工专业资质,操作人员有上岗证。
1.防水涂料厚度1.5MM,JS防水涂料二层,粘贴无纺布一道、JS防水涂料二层,粘贴无纺布一道、JS防水涂料二层。(JS防水涂料共六层,粘贴无纺布共两道)
2.涂刷前要先将底子光刷一遍,然后刷二层粘结层(JS防水涂料),将无纺布粘贴上去,再刷JS涂料(按工序要求施工)。
3.涂膜应多遍完成(6遍),涂刷应待前遍涂层干燥成膜后进行。
4.每遍涂刷时应交替涂层的涂刷方向,同层涂膜的向后搭接宽度宜为30—50MM。
5.涂料防水层的施工缝应注意保护,搭接缝宽度应大于100MM,接涂前应将施工缝表面处理干净。
6.涂料防水层中铺贴的胎体增强材料,同层相邻的搭接宽度应大于100MM。
7.涂料防水层的平均厚度应符合设计要求,最小厚度不得小于设计厚度的80%。
8.涂料防水层的保护层与防水层粘结牢固,结合紧密,厚度均匀一致。
9.施工条件:不能在0℃以下或雨天施工。
三、地下室JS防水涂料施工顺序
1、基层处理:基层必须洁净、平整、不得有空鼓、松动、起砂和脱皮现象,无明水。不平整及裂缝处须先处理,阴阳角应做成圆弧角。
2、基层处理剂配料:打底涂料层重量配比液料:涂料:水=1:1:0.5—1。
3、中间涂层2层重量配比为液料:涂料:水=1:1:0—0.2。斜面或立面施工应不加或少加水,配料准确,搅拌应均匀至无粉粒。涂覆用滚子或刷子涂覆,每遍间隔时间因气温高低、湿度大小而定,以前一遍涂膜干固不粘为准。涂料防水层应与基层粘结牢固,表面平整,涂刷均匀,不得有流淌、皱折、鼓泡、露胎体和翘边等缺陷。
4、铺设一层胎体(无纺布),胎体应刮平排除气泡,并与涂料粘牢。
5、中间涂层2层同第三条做法同。
6、清洗:施工机具用后应尽快用水清洗,短时不使用应浸入水中。
四、地下室JS防水涂料施工的几个要点:
1、查清地下室容易发生渗漏的薄弱部位(如:后浇带位置、侧墙管道),必须进行附加补强处理,增涂2遍中间涂层。
关键词:房屋建筑;加固技术;方法
Abstract: With the development of China's economic construction, the types and quantities of the construction projects are more and more, the building structure diversified development trend. Concrete structures, masonry structures, steel and other forms of durable and widely applied in construction works. However, because there is a serious problem, but off of the construction materials and construction quality, resulting in buildings, cracks, deformation, fracture, dislocation structure, which seriously affect the safety of buildings use. Here are some structural reinforcement technology has the structure of disease must be thoroughly governance.Keywords: building; reinforcement techniques; methods
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
1混凝土结构加固方法与技术
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
1.1 直接加固的一般方法
1.1.1 加大截面加固法
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间长,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。
1.1.2 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缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
1.1.3 有粘结外包型钢加固法
该 法 也 称 湿 式 外 包 钢 加 固 法 ,受 力 可 靠 、施 工 简 便 、现 场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600℃以上,高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承截能力的混凝土结构加固。
1.2 间接加固的一般方法
1.2.1 预应力加固法
该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下不 能 用 于 温 度 在 600℃以 上 的 环 境 中 ,也 不 宜 用 于 混 凝土收缩变形大的结构。
1.2.2 增加支承加固法
该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
1.3 与混凝土结构加固改造配套使用的技术
1.3.1 托换技术
托 梁 (或 桁 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;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,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。
1.3.2 植筋技术
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,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
1.3.3 裂缝修补技术
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 ,但对受力性裂缝,除修补外, 应采用相应的加固措施。
2 砌体结构加固方法
砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类 ,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。
2.1 适用于砌体结构的直接加固方法
2.1.1 钢筋混凝土外加层加固法
该法属于复合截面加固的一种。其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,并具有成熟的设计和 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,且加固后的建筑物净空有一定减小。
2.1.2 钢筋水泥砂浆外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
2.1.3 增设扶壁柱加固法
该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。
2.2 适用于砌体结构的间接加固方法
2.2.1 无粘结外包型钢加固法
该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固 ;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。
2.2.2 预应力撑杆加固法
该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力 ,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在 600℃以上的环境中。
2.3 砌体结构构造性加固与修补
2.3.1 增设圈梁加固
当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬槎有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增高圈梁进行加固。
2.3.2 增设梁垫加固
当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。
论文摘要:根据升板结构房屋的特点,结合工程实例,通过对该类房屋进行现场调查、构造分析和结构复算,对房屋的检测和加固方法进行了研究,从而使升板结构房屋满足现行设计规范要求,进而推广升板结构形式的应用。
0引言
升板结构是二十世纪七八十年代的一种乡昭些结构形式,其主要特点为现场湿作业少、构件统一、易于预制、板底平整等。正是由于这些特点和当时施工技术等原因,所以建设了较多的这种结构形式的房屋。在当前城市改造过程中,或多或少地会遇到这类房屋。其主要缺点为水平刚度较小,柱板连接节点较弱等。本文结合工程实例对这类房屋的特点进行分析,并对加固设计方法进行研究。
1工程概况
某商场为一幢4层混凝土结构房屋,建筑面积8 000时。房屋结构形式为柱板结构,柱形式为角钢劲性柱;1层,2层采用密肋楼板升板结构,3层,4层采用平板升板结构。柱设计截面尺寸为350 x 350,内配4艺80x8等边角钢。密肋板的肋梁截面尺寸为120 x 250 @ 615,柱边肋梁负弯矩处配2小18,跨中正弯矩配2似5,箍筋为双肢怀@ 150;跨中肋梁负弯矩配砷18,正弯矩配125,拉结筋为S形拓@ 150。后浇方形柱帽,柱帽尺寸为1 500 x1 500 x 400。平板设计板厚为200,内配X14)150钢筋双层双向配置,板底、板顶钢筋的断开位置均在跨中1 /3处。后浇锥形柱帽,柱帽尺寸为1 800 x 1 800 x 300。混凝土设计标号为300号。升板与柱之间的连接采用型钢承重销、型钢与提升环中的预埋型钢焊接。房屋采用柱下条形基础,基础埋深2.000 m,电梯井及楼梯间位置的基础为筏片基础,基础埋深为2.000 m,混凝土设计标号为200号,结构平面图见图1,图2。
2现场调查
由于房屋使用历史较长,在平时使用过程中没有按照原设计荷载要求进行使用,曾多次对房屋进行改造,楼层面装饰层厚度达到300~,远远大于原始设计荷载。在现场将所有楼层装饰层全部拆除后,发现原有平板呈现明显的凹凸现象,与无梁楼板在均布荷载作用下的变形情况完全一致,说明长期荷载作用下,混凝土楼板已经出现了永久变形。1层大部分混凝土柱的混凝土质量较差,钢筋锈蚀较严重,混凝土表面已经发现有部分保护层剥落,2层混凝土柱的混凝土质量略好于1层框架柱。角钢劲性柱由于保护层厚度较薄,钢材表面已经锈蚀,锈蚀量不大,楼板的钢筋锈蚀情况不明显。1层的混凝土标号比原设计200号混凝土低,1层可评定为C15,2层可评定为C25;3层,4层的混凝土标号离散性较大,可以评定为C25。
升板结构现场发现部分外露型钢承重销出现较为严重的锈蚀现象,个别构件锈蚀量已经大于5 mm,严重影响了承重销的承载能力。
3构造分析
按照现行建筑抗震设防等级分类标准,房屋为丙类建筑,框架的抗震等级为二级。
现行GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)对结构体系的要求:结构体系尚宜符合下列各项要求:1)宜有多道抗震防线;2)宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;3)结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。对板柱一抗震墙结构而言,规范要求:房屋的周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架;房屋的屋盖和地下1层顶板宜采用梁板结构。板柱一抗震墙结构的抗震墙应承担结构的全部地震作用,各层板柱部分应满足计算要求,并应能承担不少于各层全部地震作用的20 0%。显然本工程的结构体系不能满足规范要求。
4结构复算
1)根据计算结果,大部分框架柱的轴压比以及配筋不能满足使用要求,其中最大值为1.75,远远大于规范规定的0. 85。地基基础承载能力基本能够满足使用要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明,楼层集中质量较大,结构的侧向刚度较弱,层间位移最大值为1 /397,是规范规定的2倍多。3)框架柱的箍筋设置亦不满足抗震设计规范的要求。
5小结
1)从整个结构来看,本房屋结构体系均为板柱结构。原结构设计没有考虑抗震设防,柱板连接节点构造、框架柱的抗震构造措施等均不能满足抗震构造要求。结构的承载力达不到7度抗震设防要求。因此房屋整体抗震性能不符合现行抗震设计规范要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明,结构的侧向刚度明显较弱,层间位移均超过规范规定限值。
6加固方法研究
根据验算结果并依据GB 50367-2006混凝土结构加固技术规范,建议对整个建筑结构采取如下加固措施:
1)由于结构的侧向刚度较小,层间位移不能满足规范要求,应当在适当的位置增设抗侧力构件,提高结构的侧向刚度,减小层间位移。结构加固平面图见图3。结构层间位移和动力特性计算结果见表1,表2。从表1,表2中可以看出,增加抗侧力构件(抗震墙)后,房屋的结构体系由原来的板柱体系转化为板柱一抗震墙体系。层间位移计算明显减小,房屋振动周期缩短,结构整体水平刚度有了较大的提高。结构体系相对而言比较合理,且满足了现行设计规范要求。
2)楼板应当全面凿除装修层,减轻结构的恒载。
3)对于密肋楼板应当进行结构加固。密肋楼板的加固方法可采用加固密肋的方法,在板肋正负弯矩区粘贴高强片材,如钢板或碳纤维材料。
4)混凝土柱,应首先凿除混凝土柱表面已经碳化、酥裂部分,采用扩大截面法进行加固。为了保证框架柱的连续性,柱钢筋应穿楼板至屋面,并增设箍筋加密区。
5)对于升板结构与混凝土柱之间的连接,应增浇柱帽,提高楼板的抗冲切能力。
【关键词】抗震加固;方法;造价
近年来,由于世界各地地震频发,已经给人类造成了巨大的损失。我国是一个地震多发的国家,近年来的四川汶川、青海玉树等大地震,无不牵动着亿万国人的心。我国政府也于近几年将房屋建筑抗震加固提上了日程,已经逐步对中小学校进行了抗震加固,并逐步向医疗及民用建筑推广。
根据我国的国情及房屋建筑现状,我国房屋建筑加固目前常用的方法主要有:板墙加固、增大柱梁截面加固、碳纤维加固、粘钢加固、阻尼加固、隔震加固等,板墙加固主要适用于砖混结构,增大柱梁截面加固、粘贴碳纤维、粘钢板、阻尼加固等主要适用于框架结构,隔震加固适用于砖混及框架等常见结构类型,适用范围较广。
下面主要就以上施工方法及相关造价内容进行简要阐述分析。
1 板墙加固
板墙加固分为单面板墙和双面板墙两种,根据建筑物构造、布局及有关检测报告,经有资质的专业单位分析计算,确定选用单面或双面板墙方式进行加固。
1.1 单面板墙加固工艺
1.1.1 拆除原装修至结构层,主要指墙面装修及与墙面相交的天棚、地面的拆除;
1.1.2 墙面打孔、拉结钢筋及钢筋网的制作及固定;
1.1.3 门窗洞口等的防护及模板支护。
1.1.4 墙面喷射混凝土。
1.2 单面板墙加固造价要点
1.2.1 拆除工程施工本身相对较简单,但由于涉及渣土的倒运及场外运输和销纳,故在计价中要结合工程及地域特点重点考虑渣土的处理费用;
1.2.2 钢筋网的制作安装会涉及穿墙穿板植筋和钢筋的搭接等造价重点关注因素,在计价中要给予充分考虑;
1.2.3 墙面喷射混凝土由于受每次喷射混凝土用量较少,作业面变化大,不能连续施工等多种因素的影响,实际施工中多采用干拌豆石混凝土,其市场价格高于预拌混凝土,且实际施工中,喷射的回弹料通常会达到30%~50%左右,施工损耗大,现有定额水平无法满足,计价时要充分考虑。另,在施工条件允许的条件下,回弹料经过处理,可及时用于地面及屋面垫层和基础回填等,以达到降低造价的效果。
双面板墙与单面板墙工艺和造价要素基本相同,仅拉结钢筋工艺与单面板墙差距较大,由于双面板墙的拉结筋贯通墙体,两侧拉结,故常用水泥砂浆灌孔,而不用植筋胶。
2 增大梁柱截面
增大梁柱截面指通过在原梁柱的再增加钢筋混凝土结构,使原梁柱截面尺寸变大,从面增加结构的强度,提高抗震能力的一种加固方法。
2.1 增大梁柱截面加固工艺
2.1.1 拆除原柱梁及其周边结构和装修至结构层;
2.1.2 根据设计要求植筋、制作安装钢筋;
2.1.3 模板支护及浇筑混凝土。
2.2 增大梁柱截面造价要点
2.2.1 增大梁柱截面工作内容简单,但由于受作业面及现场条件制约,钢筋绑扎和混凝土的浇筑都比较困难,应充分考虑措施项目费用的计价。同时这种加固方式还要根据现场情况确定使用何种混凝土(商砼、现场搅拌砼、干拌料、灌浆料等),这些都要在计价中予以考虑。
3 粘贴碳纤维及粘钢加固
粘贴碳纤维和粘钢加固形式及原理均较类似,均为通过在构件表面粘贴工艺,提高构件的整体性能的方法。主要不同为碳纤维抗拉强度高、抗剪性能差、厚度薄,粘钢抗拉强度相对碳纤维较低,抗剪性能好。
3.1 粘贴碳纤维及粘钢工艺
3.1.1 拆除需加固构件的装修层至结构层;
3.1.2 在进行基层处理后,粘贴碳纤维布或粘钢板;
3.1.3 检验和维护。
粘贴碳纤维与粘钢由于材质不同,实际施工细部工艺也不同,但大体上都是按以上所述施工的。其各自详细施工工艺不在此赘述。
3.2 粘贴碳纤维及粘钢造价要点
粘贴碳纤维和粘钢加固由于施工工期短、效果好而在近些年来被广泛采用,但由于选用的主材,尤其是碳纤维布市场材料参差不齐,质量差距较大,价格差距也较大。因此,选用何种档次和品牌的材料是计价应重点关注的问题。
4 隔震加固
隔震加固是指在建筑物基础与上部结构间设置隔震橡胶支座,通过隔震橡胶支座使结构上下层分开,达到在地震时,地震的能量在通过隔震橡胶支座时大幅降低,从面减少地震的破坏的一种抗震方式。该方法具有工期短,费用低,不影响上部空间正常使用等优点。
4.1 隔震加固工艺
隔震加固会因建筑的不同结构类型而采用不同的工艺,主要包括框架结构、砖混结构,每种结构又细分有地下室和无地下室两种情况,通常有地下室的建筑较适合采用隔震加固,而无地下室则需根据具体情况确定。
对于框架结构,采用隔震加固工艺如下:
4.1.1 四周土方开挖及地下室隔墙拆除;
4.1.2 四周隔震沟墙体砌筑及围护;
4.1.3 分批次分部位对框架柱进行支撑、断柱、增大柱截面、放置隔震垫等工作;
4.1.4 强度达到要求后拆除支撑;
4.1.5 做好全面的沉降观测。
对于砖混结构,采用隔震加固工艺如下:
(1)底层外墙四周土方开挖;
(2)拆除底层装修至结构层;
(3)分批次分部位制作上部销键、上托梁、下部销键、下托梁;
(4)按图示在相应位置进行支撑,制作钢筋混凝土柱,并放置隔震垫;
(5)强度达到要求后拆除支撑;
(6)延隔震垫所在位置水平方向拆除部分砖墙(使隔震上部和下部结构分离);
(7)做好全面的沉降观测。
以上均按有地下室的情况简述,无地下室的情况工艺原理与上述基本相同,只是要先做部分工作,使建筑具有地下空间。
4.2 隔震加固的造价要点:
4.2.1 由于在建筑四周需设置隔震沟,故隔震沟四周及顶部的围挡措施要按施工方案进行计价;
4.2.2 拆除工作要重点考虑渣土的运输和销纳费用;
4.2.3 砼构件的制作由于工程量少,作业空间小、工难度大,要重点考虑用料及相关措施项目;
4.2.4 由于支撑及模板等措施项目均无法实现多次利用,故基本上不考虑摊销;
此外,目前还常采用外墙增设圈梁构造柱、工业化加固等方式进行加固,这两种方式对内部影响较小,仅需在建筑外部施工,且工业化加固有利于室内空间的拓展。这两种加固方式造价较低、不破坏室内居住,较适合在住宅项目加固中使用。
以上就目前常用的加固方式及造价特点进行了简要阐述,在实际施工中会因每个单体的个性不同致使工艺有所不同,但总体思路和原理基本一致。
参考文献
[1]程玉姣,建筑物加固技术:碳纤维结构加固及质量控制,商品与质量,2011年第10期
[2]李小栓,李伟,建筑物加固前景分析及加固方法,企业导报,2011年第13期
关键词 房建工程 砌体结构 加固技术 施工技术 加固方法
所谓砌体结构,通常是指由黏土砖、混凝土砌块等砌成的结构。由于砌体是一种脆性材料,其抗拉、抗剪强度均较低,因而砌体房屋的抗震性能相对较差,在国内外的历次强烈地震中,砌体结构的破坏率相当高。因其材料脆弱、延性较差,地震烈度为6 ℃时,对砌体结构就有破坏性,对设计不合理或施工质量差的房屋就会产生裂缝。当遇到7 ℃~8 ℃地震时,砌体结构的墙体大多会产生不同程度的裂缝,抗震性能差的一些砌体房屋还会因之发生倒塌。因此,砌体结构是中国房屋结构中抗震加固的主要对象。另外,由于砌体结构是中国居住、办公、学校等建筑中普遍使用的一种结构形式,特别是在低烈度区,更是量大面广。基于此,在低烈度区加强砌体房屋的抗震加固尤为重要。
一、砌体房屋结构抗震的加固原则
首先,保证必要的抗震整体性,基本上不损伤原有结构的强度。建筑物的抗震整体性就是所有承重构件共同承受和合理传递地震作用荷载的性能。抗震整体性好的建筑物,能减少由于局部破坏造成建筑物倒塌或部分倒塌的危险性。
其次,使结构和构件的强度满足抗震要求。砖砌体的抗弯强度和抗剪强度约为其抗压强度的10%,当砖砌体结构承受水平地震作用时,抗弯强度和抗剪强度常常不能满足要求,这就使较多的砖砌体构件要经过加固之后才能达到所需要的抗震强度,或者增加抗震作用的构件(如后加抗震横墙等),以使之达到所需的抗震要求。
再次,防止局部刚度突变和质量不均匀分布的不利影响。不仅要防止由于房屋加固以后产生的刚度突变和质量不均匀分布,而且对原有的刚度突变和质量分布不均匀情况要通过加固使其有所改善。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的抗震能力不超过同一层楼层承重墙体加固后的抗震承载力。当超过下一楼层综合抗震能力指数的20%时,同时应增强下一楼层的抗震能力。
另外,选用合理抗震加固方案。对非刚性结构体系的房屋,选用合理抗震加固方案时应特别慎重。当采用加固柱或墙垛,增设支撑或支架等非刚性结构体系的加固措施时,应控制层间位移和提高其变形能力。
二、砌体结构房屋抗震加固的技术方法
1.增设抗震横墙加固技术。当原有墙体不能满足抗震需要时,可考虑增设抗震横墙,数量由抗震横墙面积率计算确定。为了使增设的抗震横墙能真正分担地震荷载,抗震砖横墙的厚度应不小于240 mm,墙下面做基础,墙顶要用细石混凝土与大梁顶紧,并与原纵墙妥善拉结。增设抗震墙是提高建筑抗震能力的有效措施,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.水泥砂浆或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.混凝土板墙加固技术。砖房的混凝土板墙加固与钢筋网水泥面层加固法类似,属于复合截面加固法的一种,其优点是: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,且加固后的建筑物净空有一定的减小,具有较大的灵活性。
4.增设扶壁柱加固技术。该技术属于加大截面加固法的一种,其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般在非地震地区应用,它属于砌体结构的间接加固方法。一般有两种做法,第一种为无黏结外包型钢加固法,该法属于传统加固方法,其优点是:施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠,适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为:加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施;第二种为预应力撑杆加固法,其优点是:能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠,适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在 600 ℃ 以上的环境中。
5.联结与拉结技术。做好联结和拉结是砌体结构抗震加固中的一个重要内容,联结和拉结的措施是连与锚。通过连与锚,使后加构件(如外加柱、后加圈梁)与原有构件(如墙体)连成整体,使原来联结不好的构件连成整体,并提高某些构配件(如山墙、非承重构件、瓦等)的抗震强度,防止地震坠落伤人。实现联结和拉结的主要工具有钢筋、销键、螺栓和锚杆,可按照不同条件和需要采用。
6.隔震及减震消能加固技术。目前最常用的隔震材料为叠合橡胶隔震垫,其作用是使地面水平地震加速度在隔震层处中断,或使向上传递的地震加速度大大减小。在设计计算中,其表现形式是上部结构周期加长,因而地震作用减小,结构反应亦减小,从而达到抗震加固的目的。该方法的原理很简单,然而用于加固时的技术难度却很大。首先必须将上部结构与基础完全切开,并要放入有一定阻尼的叠合橡胶垫。其必要条件是上部结构整体性好,因此并非所有结构都能用此方法进行加固。
隔震减震技术用于加固砌体结构,目前国内外还不多见,原因是除了技术上存在着尚需解决的问题之外,比如砌体结构刚度很大而自振周期很短,用改变原结构的刚度而使其自振周期改变以减少地震反应的方法很难获得成效,在经济效益比较方面,与其他常规加固技术相比,存在着加固投资较大的问题。所以,用隔震减震技术来加固砌体结构,还需进行大量的实用上的研究分析。
三、结束语
总而言之,上述砌体房屋结构的加固方法对绝大部分的砌体房屋进行抗震加固是可行的,但对为数不少的特殊房屋和更多的其他类型房屋(特别是古建筑、木结构等)还需进一步的研究,特别是对用隔震减震技术来加固砌体结构,还需进行大量的实用上的研究探讨。
【关键词】老旧房屋;加固维修;技术研究分析
老旧房屋由于设计和施工不当、材料质量不符合要求、房屋使用功能改变、遭受灾害、耐久性差等原因,造成建筑物不能满足安全性、适用性、耐久性中某项或几项功能的要求。为了更好的满足建筑使用要求,减少房屋的空置与浪费,为建设方节约投资、创造良好的经济效益。对建筑物进行维修、加固并延长其使用寿命,将成为一种势在必行的趋势。
1老旧房屋加固策略分析
1.1加固目的
静力加固的目的是提高结构承载能力和改善房屋使用功能;抗震加固的目的是提高结构的延性和增强房屋的整体性。要根据可靠性鉴定结果、可靠性差异程度和原因,结合该结构特点及施工条件,按安全可靠、经济合理原则选择。
1.2房屋加固的程序
对已有的房屋,按照抗震鉴定和加固的要求,适时进行鉴定和加固。房屋抗震加固应按照下列程序进行:原结构可靠性鉴定、加固设计、设计审批、施工组织设计、加固施工、工程验收等。未经鉴定的房屋,不得作加固设计;没有设计或设计未审查批准的工程不得施工;施工未完成或施工质量不合格的工程不得验收。
1.3加固设计
力求概念清楚正确,技术先进可靠,工艺简便可行。包括加固简图、加固前后结构内力分析及承载力计算、截面设计、构造措施、建议采用的施工方法及工艺要点等。
1.4加固材料
钢材一般选用HPB235或HRB335等低强钢材。混凝土强度等级不应低于C20,并宜采用收缩性小、微膨胀、粘结性强、早期强度高的混凝土。砌体加固所用块材及砂浆强度应高于原结构所用材料的强度等级,烧结黏士砖的强度等级不应低于MU10,砂浆强度等级不应低于M5,墙面加固砂浆强度等级不应低于M10。
2砖混房屋维修加固技术探讨
2.1地基加固技术应用
1)灌浆加固法。灌浆加固法是利用液压、气压和电化学原理,把某些能固化的浆液注入土体孔隙或岩石裂隙中,将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,能显著改善土的物理力学性能及水理性能的一种加固方法,灌浆加固法运用于砂土、粉土、粘性土或人工填土等地基加固,一般用于防渗堵漏,提高地基土的强度和变形模量以及控制地层沉降等。在一些比较发达的国家,电子计算机监测系统已较普遍地在灌浆施工中用来收集和处理诸如灌浆压力、浆液稠度和耗浆量等重要参数,这不仅可使工作效率大大提高,还能更好地控制灌浆工序和了解灌浆过程本身,促进灌浆法从一门工艺转变为一门科学.
2)高压喷射注浆法。高压喷射注浆技术是由化学注浆法结合高压水射流切割技术发展起来的一种软土地基处技术。当建筑物地基承载力不足,或地基变形偏大,特别是产生过大不均匀沉降时,通常采用高压喷射注浆法。高压喷射注浆法运用于处理淤泥,淤泥质土,流塑或软塑粘性土、粉土、砂土、人工填工和碎石工等地基,高压喷射注浆法以高压喷射流直接破坏并加固土体,固结体的质量明显提高。它既可用于工程新建之前,也可用于工程修建之中,特别是用于工程落成之后,显示出不损坏建筑物的上部结构和不影响运营使用的长处。因此运用的地层较广。
2.2砖混结构主要承重构件的加固
2.2.1面层的加固
面层加固适用于墙体无裂缝,并多是以剪切为主的实心墙。对有轻微破坏的砖墙,应先将裂缝填补后再做面层。面层可以做成水泥砂浆面层和钢筋网水泥砂浆面层两种。水泥砂浆面层加固时,厚度宜为20mm~30mm,强度等级宜为M7.5~M10,水泥砂浆必须分层抹至设计厚度,每层厚度不大于15mm;钢筋网水泥砂浆面层加固时,厚度宜为25mm—40mm,钢筋外保护层厚度不应小于10mm,钢筋网钢筋直径宜为4~8,网格宜为方格布筋,间距不宜小于150mm,水泥砂浆强度等级宜为M7.5~M10,钢筋网用4-6的穿墙S筋(双面加固时)或用4U形筋(单面加固时)与墙体固定。做面层前,应将抹灰清除干净,剔刮砖缝,将油漆或瓷砖等光面表层铲除。但切忌将砖表面打毛。以免打酥和松动墙体。做面层前要用水润湿墙面,面层做好后应洒水养护,以防干裂或与原墙面脱开。
2.2.2增设抗震墙
当多层砖墙因横墙间距过大或刚性多层砖房墙体抗震强度不足时,可以增设抗震墙使其满足要求。新增设抗震墙可以是砖砌体,也可以是钢筋混凝土墙或配筋砖砌体。
为了使新增设的抗震墙起到良好的抗震作用,施工新增设墙体时,要使墙体上下与楼板或梁顶紧,保证能够传递剪力,两端要与原有的墙体或柱子尽可能地拉结。在刚性地面上砌砖墙时,如承载力不足应重做基础或加固基础。
2.3加强房屋整体性加固措施
2.3.1圈梁加固
采用外加圈梁加固多层砖房,以提高其整体性,效果显著。外加圈梁应靠近楼(屋)盖设置,并应在同一标高的内闭合。内墙圈梁加固可采用钢拉杆,钢拉杆设置的间距应适当加密,且应贯通房屋的全部宽度,并应设在横墙处,同时应锚固在纵墙上。
横墙承重的房屋,除顶层必须每开间设钢拉杆外,其他情况下房屋楼层钢拉杆宜隔层每开间设置;纵墙承重和纵、横墙承重的房屋,作为内圈梁的钢拉杆,宜在横墙两侧各设一根,无横墙处可不设。一般宜在每层隔间设置钢拉杆。多层砖房的每道内纵墙均应用钢拉杆与外山墙拉结。钢拉杆与墙体或圈梁的连接,可以在外墙上或圈梁内通过钢垫板用螺帽拧紧。当拉杆较长时,宜在中段用花篮螺丝作为系紧装置,将拉杆拧紧。外加钢筋混凝土圈梁与砖墙的连接方式有砂浆锚筋、普通锚栓、胀管螺栓及钢筋混凝土销键等几种方式。
2.3.2楼盖、屋盖加刚性面层
在多开间设置的横墙房屋,当楼、屋盖采用装配式钢筋混凝土梁板,而其整体性特别差时,可在楼、屋盖上做30mm~40mm厚的钢筋网细石混凝土面层(内配双向Φ6@200钢筋网),使其成为整体装配式楼、屋盖。对单开间和间设置的横墙房屋,为减少结构自重增加对结构抗震不利的影响,一般做20mm的面层即可。
2.3.3增设钢筋混凝土构造柱
当房屋的总高度超过规定的限值较多和楼梯间在房屋的尽端时,除按要求增加圈梁外,还需要在外墙的阳角处、每隔4m~8m内外墙交接处的外侧以及房屋尽端楼梯间两侧横墙的外侧,增设钢筋混凝土构造柱与圈梁及墙连接在一起,以增强房屋的整体性,新增设的钢筋混凝土构造柱的截面尺寸一般为300mm×250
mm,柱内的竖向钢筋一般采用4根Φ12-Φ16的钢筋,箍筋间距为250mm。在外墙的阳角处,一般宜设置截面为L形(其截面的一般尺寸为600m×600mm×200mm)的钢筋混凝土构造柱,其配筋的数量需适当增加。钢筋混凝土构造柱的下部要做基础,新基础与原外墙基础用压浆锚杆进行拉结。
3框架结构主要承重构件的加固方法
3.1加大截面法
加大截面法是采用同种材料来增大构件的截面面积,达到提高截面承载能力和构件刚度的目的。加大截面法施工简单,实用性强,但施工周期长。适用于梁、板、柱、墙等构件的加固。为保证新旧混凝土整体工作共同受力,应设置一定数量的贯穿结合面的剪力筋。该剪力筋须与新增钢筋有可靠的连接。为增强新旧混凝土的结合能力,原构件结合面应进行凿毛处理,露出坚实的基层,并在此基础上凿毛,然后用水冲干净。浇筑混凝土前宜涂刷混凝土界面结合剂一道,随涂随浇。
2.4.2外包钢法
外包钢法用于加固梁时,在梁底两角外包通长角钢及在梁顶板面外包通长扁钢,以提高梁的正截面受弯承载力;在梁两侧竖向用穿板螺杆,上下两面横向用缀板,形成闭合螺杆箍,以提高梁的斜截面受剪承载力。
外包钢法用于加固柱时:当为独立柱时一般用“角钢+缀板”搭配方式;当为壁柱时,墙面一侧角钢改为扁钢,保留螺杆和缀板,但梁底两角应以短角钢作螺杆和缀板的焊接连接件。所用角钢的最小规格,梁为∠50×5,柱为∠75×5,缀板为∠40×4,间距不大于20i(i为角钢最小回转半径),节点区适当加密包角钢两端应有可靠锚固。
4结束语
房屋的加固、增层改造是近年来城市房屋改建工程中的一种重要形式,它具有投资少、收效快、不占地、不须拆迁、美化城市等。在实际工程中要根据对房屋鉴定、检测结果,从技术、经济多方面分析比较,选择适宜的维修、加固方案,可维持、改善或提高建房物抗震性能、设计功能及标准,对发展生产、改善人民生活具有重要的经济意义和社会效益。
参考文献:
关键词:建筑工程;房屋建设;地基加固处理;方法与技巧
中图分类号: TU198 文献标识码: A 文章编号:
一、房屋建筑施工地基加固处理的必要性
为了确保建筑的安全,在建筑结构的荷载大,地基土质强度不足或压缩性大,无法成为天然地基时,就需要工程相关部门以及施工部门,根据工程的实际情况,进行地基加固处理。通过合理的手段,进一步增强地基承载力、稳定性,同时进一步减小地基变形和基础埋置深度。从总体上看,“将土质由松变实,将土的含水量由高变低”是地基加固的基本方向。挤密桩法、化学加固法、如机械碾压法、预压固结法、重锤夯实法等都是基于此加固原理。落实到施工执行之前,需要应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则,要从整体上考虑地基加固的措施,包括地基处理、建筑、结构设计和施工方面,不能够只对地基进行加固处理。
二、房屋建筑施工地基加固处理的方法与技巧
事实上,由于工程的实际情况各有差异,因此,并没有固定的地基加固原理或者是原则,当然也就没有固定的方法。但是,从归类上看,我们可以按照地基加固的一般原理,采取不同的加固方法。这一系列的加固方法,可归纳为“挖、填、换、夯、压、挤、拌”。
1、“挖”
所谓的‘挖“其实就是挖去软土层,将基础埋置在承载力大的基岩或坚硬的土层中。一般来说,这种方法适用于软土层不时,通过挖去软土层,就能够利用坚硬的土层作天然地基的情况,总体来说方便又甚为经济。
2、“填”
这种方法主要是软土层很厚,但是需大面积对地基进行加固处理的情况。此时,就可以在软土层上直接回填一层一定厚度的好土,以便有效的增强地基的承载力,尽可能的减小软土层的承压力。
3、“换”
具体来说,就是把基础下面一定范围内的软弱土层挖去,然后通过人工填筑的垫层作为持力层。垫层的材料主要有砂石、碎石、三合土(石灰:砂:碎砖(石)=1:2:4)、灰土(石灰:土=3:7)、矿渣、素土等,我们可以称之为砂石地基、三合土地。换土垫层可提高持力层的承载力,减小软土层的承压力,加速软土层排水固结,且减少基础沉降量。图1是砂石垫层的施工方法,垫层厚H一般为0.5~2.5m,不宜大于3m、小于0.5m:
图1:砂石垫层剖面图
1:基础;2:砂垫层基、粉煤灰地基。
一般来说,在解决中小型房屋工程中,地基的处理方法常会采用换土垫层法,因为,这种地基处理方法可以就地取材,而且施工工艺简单,工期也比较短,可以有效地降低工程造价水平,因此常会使用到。
4、“夯”
强力夯,是最常用的方式,其就是用起重机械将大吨位夯锤(一般大于8t)起吊到很高处(一般大于6m),自由落下,完成土体的夯实。事实上,其就是通过很大的冲击能,使土中出现冲击波和很大的应力,造成土中孔隙压缩,实现土体的局部液化,而在夯击点周围产生裂隙,通过形成的排水通道,确保土体快速固结。这种方法主要适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的深层加固,效果是比较明显的。但是,其缺点在于,强力夯所产生的振动,会对现场周围已建成或在建的建筑物及其他设施,造成巨大的影响,甚至会导致其他建筑物出现裂缝,甚至倒塌。因此,如果有必要使用,就需要采取防震措施。
5、“压”
对房屋地基采用压实牢固的方法,就是所谓的“压”,在施工过程中,常常使用轮胎碾、羊足碾、压路机等机械碾压地基土壤,使地基压实排水固结。此外,还可以使用预压固结法,具体地说,就是先在地基范围的地面上,堆置大量的重物,预压一段时间,使得地基的土质变得密实,这种方法可以有效地提高土壤的承载能力,减少沉降量。同时,也可以在比较短的时间里,取得让人满意的地基土壤密实效果,所使用的重物一般塑料排水带堆载、袋装砂井堆载、砂井堆载等进行预压,还要注意预压层的排水条件,这样才能达到预计的预压效果。
(1)砂井堆载预压法
砂井堆载预压法,就是在房屋地基预压层的表面铺砂层,并且,使用砂井穿过该土层,以预压土壤,使其变得密实,提高土壤的抗剪强度,如图2所示:
图2:砂井地基剖面图
一般来说,砂井的直径为300~400mm,间距为砂井直径的6――9倍。
(2)袋装砂井堆载预压法
这种方法,就是将砂先装入用聚丙烯编织布或玻璃纤维布、黄麻片、再生布等所制成的砂袋中,然后,再将砂袋置于井中。井的直径通常在70~120mm之间,间距为1.5~2.0m,采用这种方法,不仅透水性好,而且不会产生缩颈、断颈的现象,施工的费用也比较经济,速度较快。
(3)塑料排水带堆载预压法
使用塑料排水带堆载预压的方法,就是在软土层中插入塑料排水带用插排机,构建其水平和垂直的地基排水体系,然后进行堆载预压,将土壤中的饱和的水分压出来,并且通过土中塑料带的沟槽,溢出地面,达到地基沉降固结的目的。
(4)真空预压法
这种方法就是利用大气的压力作为地基土壤预压的载荷,使用这种方法时并不需要堆载加荷。它是在地基表面砂垫层上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布,四周密封,与大气隔绝,然后用真空设施进行抽气,使土中孔隙水产生负压力,将土中的水和空气逐渐吸出,从而使土体固结。
6、“挤”
就是首先实用带桩靴的工具式桩管打入到地基的土壤中,挤压土壤形成桩孔,然后拔出桩管,再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实,或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。这种方法常常用于加固土质松软并且饱和的地基,其工作原理就是挤密土壤,排水固结,以提高地基的承载力,所以也称为挤密桩。桩的填充料是水泥、石屑、碎石、粉煤灰和水的拌合物,是一种低强度混凝土桩,是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法,具有较好的技术性能和经济效果,不但能提高地基的承载力,还可将荷载传递到深层地基中去。此外,根据地基土质不同,亦可采用振动成孔器或振冲器成孔后灌入砂石挤密土壤。
7、“拌”
就是利用旋喷法或深层搅拌的方法来加固地基土壤,工作原理就是用高压射流切削土壤,旋喷浆液(水泥浆、水玻璃、丙凝等),搅拌浆土,使浆液和土壤混合,凝结成坚硬的柱体或土壁。同理,化学加固中的硅化法、水泥硅化法和电动硅化法均是将水玻璃(硅酸钠Na2O・nSiO2)和氯化钙(CaCl2)或水泥浆注入土中,使其扩散生成二氧化硅的胶体与土壤胶结“岩化”,从而达到加固地基的目的。
三、小结
综上所述,在房屋建筑施工过程中,要根据实际情况而定,采用不同的方法进行加固地基,提高土壤的承载力与密度,以保证房屋建设的安全及质量。施工管理人员要实事求是,根据不同的土壤情况与施工规模,有选择性地使用以上的加固方法,这样才能有的放矢,并且减少工程的造价水平,使得企业获得更大的经济利益。
参考文献:
[1]《建筑地基基础处理技术规范》jGJT9―2002.北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2] 《建筑地基基础设计规范》GB50007―2002.北京:中国建筑工业出版社,2002.