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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.