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現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)加固方法評(píng)述

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現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)加固方法評(píng)述

發(fā)布日期:2016-08-15 00:00 來源:http://m.4008884821.cn 點(diǎn)擊:

一、傳統(tǒng)的加大截面加固法

加固機(jī)理:通過增大構(gòu)件截面和配筋,達(dá)到提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性。

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優(yōu)點(diǎn):是“混凝土加固混凝土”的加固工法,具有相同的材性和彈性模量,能共同協(xié)調(diào)工作。

1、可有效加固梁、板、柱、墻各種構(gòu)件

2、解決梁柱節(jié)點(diǎn)加固的難點(diǎn)問題

3、對(duì)提高構(gòu)件抗壓、抗彎和抗剪承載力效果可靠

4、結(jié)合化學(xué)植筋技術(shù),能較好解決框架節(jié)點(diǎn)加固問題

5、對(duì)抗震加固尤為合適:  

1)柱加大截面可有效控制軸壓比、提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度、易于實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱”的加固理念;

2)可方便解決梁、柱的配筋和箍筋加密等構(gòu)造要求。

缺點(diǎn):

1、施工困難,材料應(yīng)用不配套。采用配套設(shè)備為大型機(jī)械,混凝土澆筑和振搗不便,現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量大,養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng),影響施工速學(xué)植筋技術(shù),能較好解決框架節(jié)點(diǎn)加固問題。

2、截面加大較大,單邊加大一般需要大于10cm方可施工。往往引起構(gòu)件截面明顯增大而影響房屋裝修和使用。

3、新加混凝土有收縮變形,使新舊構(gòu)件無法共同受力,從而產(chǎn)生新的問題。

4、新舊界面粘結(jié)性能差,容易產(chǎn)生新舊界面之間的破壞。

5、強(qiáng)度發(fā)展慢,施工工期長(zhǎng)。

鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法,也屬于加大截面加固方法。由于聚合物砂漿粘結(jié)性能好,鋼絲繩柔軟易于操作而受到關(guān)注。但鋼絲繩網(wǎng)片需要特殊的錨具,成本和施工難度大。施工操作技術(shù)要求專業(yè)性高,而且應(yīng)用范圍也受到較大限制(只適合于板加固,在進(jìn)行梁柱加固時(shí),不能解決節(jié)點(diǎn)加固問題)。

砌體結(jié)構(gòu)承重墻體采用面層或板墻加固也是一種傳統(tǒng)的加大截面加固法,是目前砌體結(jié)構(gòu)加固最為安全可靠的技術(shù)。可有效提高砌體的抗剪和抗壓承載力。所配鋼筋通過縱橫墻體的穿墻拉結(jié),還可有效解決砌體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造問題,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。但這種加固方法需要分層抹灰,費(fèi)工費(fèi)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)較難保證施工質(zhì)量。施工周期長(zhǎng)。


二、粘貼纖維復(fù)合材料是目前最為流行的加固方法  

加固機(jī)理:用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑,將碳纖維布(或板)粘貼在原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面,本質(zhì)上是在結(jié)構(gòu)外部增加構(gòu)件配筋。

目前粘貼纖維復(fù)合材料主要包括碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)、芳綸纖維(AFRP)和玄武巖纖維BFRP)等,尤以碳纖維應(yīng)用最為普遍,一般使用纖維布材,也有使用纖維板材的。

優(yōu)點(diǎn):

1、施工簡(jiǎn)便,特別是粘貼纖維復(fù)合材料,由于其輕質(zhì)、高強(qiáng)、柔軟,相對(duì)粘貼鋼板不需要固定夾具和等待膠粘劑固化,更受歡迎。

2、易于梁柱增設(shè)“箍筋”抗剪加固和“箍筋加密”;梁(板)底和梁(板)頂增設(shè)“縱筋”抗彎加固。

缺點(diǎn):

1、耐久耐火性能差。碳纖維通過結(jié)構(gòu)膠傳遞力,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)膠的主要材料為環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂的耐久耐火性差,導(dǎo)致被加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久火性差。  截面加大較大,單邊加大一般需要大于10cm方可施工。往往引起構(gòu)件截面明顯增大而影響房屋裝修和使用。

2、承載力提高幅度不超過40%。碳纖維加固是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的,原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度??刂铺岣叱休d力幅度是為了避免出現(xiàn)受剪破壞先于受彎破壞。由于粘貼碳纖維之前,構(gòu)件已經(jīng)受到應(yīng)力并有一定的應(yīng)變。即使粘貼幅度提高再大,也不能同步受力,粘貼碳纖維只能作為安全儲(chǔ)備。

3、應(yīng)用受混凝土基材強(qiáng)度限制。原結(jié)構(gòu)基材混凝土強(qiáng)度太低,使碳纖維布和原結(jié)構(gòu)的粘結(jié)后,容易在基材本身或界面出現(xiàn)破壞。

4、不能解決梁柱節(jié)點(diǎn)問題。由于碳纖維粘貼在梁柱節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的端部,很難形成圍箍或連通的鋼板作為受力鋼筋,不能解決整體建筑復(fù)雜系統(tǒng)受力問題。


施工過程中容易出現(xiàn)的問題:

1、碳纖維布、結(jié)構(gòu)膠材料的質(zhì)量保證較難。  

市場(chǎng)上材料魚目混珠,有些不法生產(chǎn)商用玄武巖纖維布代替碳纖維布使用。結(jié)構(gòu)膠種類繁多,不同膠有不同用途,且不同品牌結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量參差不齊。

2、碳纖維布粘貼過程中容易浸潤(rùn)不到位。  

操作工人一般會(huì)希望碳纖維膠固化的盡可能快,以便盡快進(jìn)行下一道工序。其實(shí),碳纖維加固質(zhì)量很大程度上取決于膠浸潤(rùn)布的程度,在某種意義上有效浸潤(rùn)、充盈比膠強(qiáng)度高幾兆帕更為重要。盡管碳纖維膠黏度較低、纖維布也較薄,但纖維束由眾多細(xì)密的單絲組成,保證一定持續(xù)浸潤(rùn)、滲透的時(shí)間是必要的。碳布每束絲由12000根極細(xì)的單絲組成,像鋼筋混凝土構(gòu)件所配鋼筋必須被混凝土有效包裹才能發(fā)揮作用一樣,碳布單絲之間充滿膠液才能保證應(yīng)力的有效傳遞并分布均勻,最終讓碳纖維高強(qiáng)特性得以發(fā)揮。

3、結(jié)構(gòu)膠需要現(xiàn)場(chǎng)配制,可操作施工時(shí)間短。  

若操作人員沒有較好的質(zhì)量意識(shí),就容易出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)膠失效后再施工的情況,很難保證施工質(zhì)量。

4、碳纖維布加固效果的檢測(cè)方法有缺陷。

5、冬季施工選膠問題。  

一般當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)日最高溫度低于5℃時(shí),就應(yīng)按冬季施工考慮。結(jié)構(gòu)膠的性能跟使用環(huán)境溫度有較大關(guān)系,因?yàn)闇囟扔绊戨p組分結(jié)構(gòu)膠的固化速度與最終固化程度。5~40℃范圍使用較好。溫度升高,固化反應(yīng)加快;溫度降低,固化反應(yīng)放慢。低于5℃,固化較慢,固化程度也受影響,因此應(yīng)選用冬季用結(jié)構(gòu)膠或采取適當(dāng)?shù)募訙?、保溫措施?/p>


三、粘貼鋼板加固法

加固機(jī)理:粘貼鋼板加固法跟粘貼碳纖維布加固法的加固機(jī)理相似,用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板粘貼在原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面,本質(zhì)上是在結(jié)構(gòu)外部增加構(gòu)件配筋。

圖片7.png

優(yōu)點(diǎn):

施工快捷、構(gòu)件截面尺寸增加較小。  

缺點(diǎn):

1、加固機(jī)理有缺陷。

2、容易產(chǎn)生界面破壞。界面采用結(jié)構(gòu)膠使鋼板與原結(jié)構(gòu)表面連接,其強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)膠的壽命和強(qiáng)度,因結(jié)構(gòu)膠為有機(jī)材料。

3、施工過程中膠的厚度很難控制。如果膠多,容易出現(xiàn)膠的剪切破壞;如果膠少,則容易出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象,空鼓容易出現(xiàn)集中應(yīng)力而提前破壞。

4、加固后的效果無法檢測(cè)。一般都用錘子檢測(cè)鋼板是否空鼓,對(duì)于膠多厚的情況更無法檢測(cè)。  

5、承載力提高幅度不超過40%。鋼板加固是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的,原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度??刂铺岣叱休d力幅度是為了避免出現(xiàn)受剪破壞先于受彎破壞。由于粘貼鋼板之前,構(gòu)件已經(jīng)受到應(yīng)力并有一定的應(yīng)變。即使粘貼鋼板幅度提高再大,也不能同步受力,只能作為安全儲(chǔ)備。

6、耐久耐火性能差。鋼板和原結(jié)構(gòu)連接和受力性能通過結(jié)構(gòu)膠傳遞。由于結(jié)構(gòu)膠材料本為環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂的耐高溫及耐紫外線的性能差,導(dǎo)致被加固構(gòu)件的耐久耐火性差。施工過程中膠的厚度很難控制。 

7、應(yīng)用受混凝土基材強(qiáng)度限制。原結(jié)構(gòu)基材混凝土強(qiáng)度太低,使鋼板和原結(jié)構(gòu)的粘結(jié)后,容易在結(jié)構(gòu)材料本身或界面發(fā)生破壞。

8、不能解決梁柱節(jié)點(diǎn)問題。由于鋼板粘貼在梁柱節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的端部,很難形成圍箍或連通的鋼板作為受力鋼筋,不能解決整體建筑復(fù)雜系統(tǒng)受力問題。


四、外包型鋼加固方法  

加固機(jī)理:在構(gòu)件的四周沿通長(zhǎng)或某一段設(shè)置一角鋼,橫向用綴板焊接形成整體。外粘型鋼的膠縫使用環(huán)氧砂漿進(jìn)行灌注。外包剛構(gòu)架可以完全或部分替代原結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作。

外包型鋼加固法有干式包鋼法和濕式包鋼法,前者主要用于柱承壓加固,形成鋼和混凝土組合斷面共同承載。后者借助于粘鋼技術(shù)使二者共同受力。

優(yōu)點(diǎn):

施工較方便,構(gòu)件截面尺寸增加不多。  

缺點(diǎn):

1、加固系統(tǒng)有缺陷。

2、焊接問題。角鋼和綴板之間的連接需要焊接,若綴板和角鋼先焊接后灌膠,容易出現(xiàn)縫隙空鼓;若先灌膠后焊接,環(huán)氧砂漿在高溫下老化失去結(jié)構(gòu)性能。

3、共同受力性能值得推敲。原結(jié)構(gòu)構(gòu)件與角鋼、綴板的連接采用環(huán)氧砂漿灌注。要保證原結(jié)構(gòu)和新增結(jié)構(gòu)之間的共同工作完全依靠環(huán)氧樹脂傳遞結(jié)構(gòu)內(nèi)力。無論先焊接還是先灌注都會(huì)出現(xiàn)連接不可靠問題。

4、耐久耐火性能差。角鋼和原結(jié)構(gòu)連接后共同受力通過環(huán)氧樹脂傳遞。由于環(huán)氧樹脂為有機(jī)材料,其耐久和耐火性能差。

5、不能解決梁柱節(jié)點(diǎn)問題。由于角鋼粘貼在梁柱節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件的端部很難形成圍箍或連通的角鋼作為受力鋼筋,不能解決整體建筑復(fù)雜系統(tǒng)受力問題。


五、增設(shè)支點(diǎn)加固法  

增設(shè)支點(diǎn)加固法屬改變結(jié)構(gòu)傳力路徑加固,在抗震加固中還包括增設(shè)抗震墻加固。

改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固技術(shù)依賴于被加固結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與受力特點(diǎn),還受現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)使用條件的限制。


六、外加預(yù)應(yīng)力加固法  

外加預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)目前還主要用于對(duì)單根構(gòu)件的加固,特別適用于橋梁等大跨度構(gòu)件,對(duì)房屋結(jié)構(gòu)縱橫交錯(cuò)的梁柱構(gòu)件情況,其應(yīng)用受到很大限制。

外加預(yù)應(yīng)力加固法在砌體結(jié)構(gòu)(尤其是磚木結(jié)構(gòu))整體性加固方面有應(yīng)用前景,但目前這方面還有待研究。


上述方法結(jié)構(gòu)加固,無論在施工速度、加固成本或是加固效果方面都存在明顯的不足:

1、加大截面法加固范圍廣、加固效果好,但施工速度慢。

2、粘貼纖維復(fù)合材料和粘鋼板法施工快捷但成本高,同時(shí)還受到加固范圍限制。

3、外包型鋼法、外加預(yù)應(yīng)力法、繞絲法、置換混凝土法、鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法等加固范圍受到限制。

4、增設(shè)支點(diǎn)加固法(包括增設(shè)抗震墻)利于抗震加固,但使用到限制。

5、除加大截面法外,目前方法無法有效加固框架節(jié)點(diǎn)。  

結(jié)論:對(duì)于結(jié)構(gòu)加固,目前最有效的方法還是傳統(tǒng)的加大截面加固法。


相關(guān)標(biāo)簽:加固施工

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