建筑結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設(shè)計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。
一、直接加固法是通過一些加固補(bǔ)強(qiáng)措施,直接提高構(gòu)件截面承載力和剛度的一種方法,工程中常用以下幾種方法:
1、加大截面加固法
該法施工工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng),并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固;但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、置換混凝土加固法
該法的優(yōu)點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點;適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。
3、有粘結(jié)外包型鋼加固法
該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護(hù)的情況下用于600C以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
4、粘貼鋼板加固法
該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
5、粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法
除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
6、繞絲法
該法的優(yōu)缺點與加大截面法相近;適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場合。
7、錨栓錨固法
該法適用于混凝土強(qiáng)度等級為C20~C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造加固;不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
二、間接加固
間接加固是通過一些構(gòu)件和局部措施,改變原結(jié)構(gòu)的受力途徑,減少荷載效應(yīng),發(fā)揮構(gòu)件的潛力,達(dá)到減少結(jié)構(gòu)失效概率,加固結(jié)構(gòu)的目的,工程中常采用的方法是:
1、增設(shè)構(gòu)件法
增設(shè)構(gòu)件法是在原結(jié)構(gòu)的構(gòu)件與構(gòu)件間增設(shè)一個新的構(gòu)件(如兩榀屋架間加設(shè)一榀新的屋架,兩個大梁間增設(shè)一個新梁,柱網(wǎng)間加設(shè)一個新柱等)。以減少作用在原構(gòu)件上的荷載,達(dá)到加固結(jié)構(gòu)的作用,該方法一般適用于單層工業(yè)廠房,或增設(shè)新構(gòu)件后不影響使用要求的多層房屋的樓面梁、柱的加固。該方法施工時不破損原結(jié)構(gòu),因此施工安全。
2、增設(shè)支點法
增設(shè)支點法是在梁、板、柱上增設(shè)支點以減少結(jié)構(gòu)的計算跨度,達(dá)到減少荷載效應(yīng),發(fā)揮構(gòu)件潛能,提高承載力,加固結(jié)構(gòu)的目的。按支撐結(jié)構(gòu)的受力性能,梁的增設(shè)支點加固法分為剛性支點和彈性支點法。剛性支點法是通過支撐構(gòu)件的軸心受壓把荷載直接傳遞給基礎(chǔ)劃其他承重構(gòu)件,此時,支點的變形相對被加固梁的撓度而言非常小,可忽略不計。彈性支點加固法是以支撐構(gòu)件受彎或桁架作用來間接傳遞荷載,此時,支點的變形不能忽略,柱的支點法加固可采用柱間橫向支撐法,增設(shè)支點法適用于房屋凈空不受限制的大跨度梁、板或高度較高的柱的加固。
3、增加結(jié)構(gòu)整體性加固法
增加結(jié)構(gòu)整體性加固法是通過增設(shè)支撐使多個構(gòu)件形成空間整體,共同工作,因為整體破壞的概率小于單個構(gòu)件破壞的概率,因此在不加固當(dāng)中任何一個構(gòu)件的情況下提高了結(jié)構(gòu)的可靠度。
4、改變剛度比值加固法
在房屋結(jié)構(gòu)中,改變構(gòu)件的剛度比值,調(diào)整原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布,改善結(jié)構(gòu)受力狀況,也可以達(dá)到結(jié)構(gòu)加固的目的,該方法多用于提高結(jié)構(gòu)水平抗力的能力。
加固分類
加固工程從所使用的加固材料來分類,可分為四大類。
1、鋼材
為了保證鋼骨架連接、型鋼構(gòu)架連接和預(yù)應(yīng)力加固法采用橫向張拉施工時,有利于鋼筋、型鋼和鋼板的焊接,砼結(jié)構(gòu)加固所用的鋼筋宜采用一、二級鋼,型鋼、鋼板、扁鋼和鋼管宜選用3號鋼或16錳鋼。對大跨度預(yù)應(yīng)力加固法,也可根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況合理選用三、四級鋼筋、碳素鋼絲或鋼絞線等強(qiáng)度較高的材料,宜采用千斤頂張拉。
2、砼
為加強(qiáng)構(gòu)件新、老砼的結(jié)合,同時考慮到原結(jié)構(gòu)砼強(qiáng)度一般較低,砼結(jié)構(gòu)加固所用砼強(qiáng)度等級,設(shè)計時應(yīng)比原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的強(qiáng)度高一級,當(dāng)原構(gòu)件砼強(qiáng)度較高時,一般也可采用與原構(gòu)件相同的砼強(qiáng)度等級,但應(yīng)采取技術(shù)措施以保證新、老砼間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度,為加快施工進(jìn)度,減少對使用的影響,保證加固效果,宜采用早強(qiáng)砼。
3、軟材料
軟材料主要以布為代表的軟性材料。
特點是:1、性能穩(wěn)定,一般無腐蝕問題。2、重量輕,不增加結(jié)構(gòu)靜載。3、強(qiáng)度高。4、容易手工操作,不需專門機(jī)械設(shè)備。5、施工無灰塵和噪聲污染,并可不間斷生產(chǎn)運(yùn)營。
采用碳纖維加固鋼筋混凝土短柱,可防止斜裂縫出現(xiàn)或限制斜裂縫開展,顯著提高柱的受剪承載力。碳纖維布加固混凝土柱的破壞具有一定的突然性,但破壞前有聲音預(yù)兆,使破壞具有可預(yù)測性。先包碳纖維再加軸力,碳纖維對柱的約束更為有效,對柱的抗剪強(qiáng)度的提高幅度較大。加固鋼筋混凝土短柱在反復(fù)荷載作用下的荷載—位移滯回曲線是穩(wěn)定的,與普通混凝土柱相比,具有良好的耗能能力及更小的強(qiáng)度退化。
4、連接材料
當(dāng)采用化學(xué)漿液灌漿連接時,宜采用可灌性好、收縮小、粘結(jié)強(qiáng)度高、固化時間可調(diào)整、耐久性好,且無毒的漿液。漿液固化后與砼的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)高于被粘結(jié)結(jié)構(gòu)砼抗拉抗剪強(qiáng)度。