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淺談建筑工程加固設(shè)計(jì)的要點(diǎn)研究論文
隨著社會(huì)發(fā)展的需求，對(duì)原有建筑的改建或擴(kuò)建將日益增多。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固將會(huì)越來(lái)越多，其對(duì)于建筑整體性能的改善有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行了概述，并對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的方法進(jìn)行了分析。
前言
隨著人們生活水平與生活質(zhì)量的不斷提高，其對(duì)于居住環(huán)境也有了更高的要求，因而，其對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的使用功能同樣也提出了更高的要求，所以，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并不斷提高相關(guān)工作人員的專業(yè)技能與專業(yè)素質(zhì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.建筑工程結(jié)構(gòu)加固的意義
結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，就建設(shè)中通過(guò)采用各種技術(shù)措施提高建筑物的可靠性，滿足結(jié)構(gòu)的要求，提高建筑工程安全、耐久性和適用性。主要意義是反映在建筑結(jié)構(gòu)加固，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。按照規(guī)范，建設(shè)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)需要滿足應(yīng)用程序的需求結(jié)構(gòu)，保證剛度、強(qiáng)度和耐久性滿足設(shè)計(jì)要求。然而，在構(gòu)建應(yīng)用程序，可能會(huì)改變建筑功能，使載荷分布，和負(fù)載值變化和設(shè)計(jì)沖突，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度不能滿足應(yīng)用需求，或建筑結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中由于施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，存在安全隱患。在自然災(zāi)害或人為破壞，容易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的損壞，造成財(cái)產(chǎn)損失，甚至造成人員傷亡。要做到這一點(diǎn)，就需要采取加固措施。
2.建筑工程加固的原則
2.1全面考慮
建筑工程加固方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面地考慮與分析整個(gè)建筑的現(xiàn)狀及加固的效果，并綜合考慮，防止出現(xiàn)局部加固后影響整體的抗力。
2.2結(jié)構(gòu)與構(gòu)件加固并重
當(dāng)建筑的部分構(gòu)件出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行加固，同時(shí)要考慮結(jié)構(gòu)體系的加固。有時(shí)某個(gè)特定構(gòu)件加固完成后，其強(qiáng)度與剛度的分布會(huì)發(fā)生巨大的改變，從而影響整體結(jié)構(gòu)的安全性。另外，構(gòu)件連接點(diǎn)的加固同樣會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性。
2.3局部與整體加固并重
當(dāng)單個(gè)組件鋼筋加固不會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全，可以部分強(qiáng)化。建筑結(jié)構(gòu)的安全發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，需要建筑結(jié)構(gòu)的整體核算，重視結(jié)構(gòu)的完整性。首先評(píng)估組件的整體性能，從整體的角度強(qiáng)化設(shè)計(jì)，確保建設(shè)加強(qiáng)整體的安全性。
2.4臨時(shí)與永久加固區(qū)分
建立臨時(shí)加固效果保持時(shí)間短，可以適當(dāng)減少在設(shè)計(jì)加固方案的要求。但是對(duì)于那些需要永久性加固的施工部位，必須保持一個(gè)更高的水平，實(shí)現(xiàn)加固耐久性的設(shè)計(jì)效果。
2.5簡(jiǎn)易實(shí)用、安全可靠
加固應(yīng)做到簡(jiǎn)易可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和外觀規(guī)整，有一定的美觀效果。
2.6經(jīng)濟(jì)合理與趨利避害
加固應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)合理、縮短施工周期，降低影響正常使用時(shí)間，保留有用的結(jié)構(gòu)和組件的同時(shí)，減少和抵抗不利因素的影響(如高溫、腐蝕、凍融、振動(dòng)、結(jié)算等)，保證加固后結(jié)構(gòu)的耐久性。
3.建筑工程加固設(shè)計(jì)方法
根據(jù)加固施工機(jī)理不同，混凝土結(jié)構(gòu)加固施工可以分為直接加固法和間接加固兩類，在實(shí)際工作中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況選擇合適的技術(shù)和方法進(jìn)行加固施工，具體情況如下。
3.1直接加固法
3.1.1加大截面
加大截面加固方法也稱為外包增強(qiáng)法，它是增加截面面積等措施，使得增加部分和原來(lái)的部分能更好協(xié)調(diào)工作，最大限度地提高承載力。填補(bǔ)鑄造部位在一個(gè)變拉區(qū)中，為增加的鋼筋起到強(qiáng)化保護(hù)和粘結(jié)效果，一方面，增加了構(gòu)件等有效高度，使組件的抗剪和抗彎承載力得到提升，同時(shí)也增加剛度，加固的效果是非常明顯的。我們通常采用植筋錨固對(duì)新增添的鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。這種加固方法是經(jīng)濟(jì)、有效，具有廣泛的適用范圍，但是施工比較困難復(fù)雜，工作量也較大，工期的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)房屋的外觀、凈化會(huì)造成一定的影響。
3.1.2粘鋼
該方法主要用于建筑物中構(gòu)建承載力不能滿足實(shí)際載荷的位置，比如正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面等處的加固處理。其原理是通過(guò)在加固位置表面黏貼鋼板的方法來(lái)提高構(gòu)件承載能力，具有施工簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。
3.1.3粘貼纖維增強(qiáng)塑料
和鋼筋的粘度方法類似，該方法用于加固材料高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。材料主要由膠水粘合樹(shù)脂和纖維材料，具有重量輕、強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于金屬板、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料腐蝕、防潮、耐用，價(jià)格低廉。較大的缺陷是很容易燃燒，需要經(jīng)過(guò)專門的耐火處理才能使用，適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)。
3.1.4有黏結(jié)外包型鋼
有黏結(jié)外包型鋼，是在加固位置外邊緣包覆型鋼或鋼板，再使用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿處理，將鋼和需加固的對(duì)象密切聯(lián)系為一個(gè)整體，經(jīng)這樣處理的組件，拉伸和壓縮面積大大增加，對(duì)于正面載荷的承受力同步提高，截面剛度也明顯增加。
3.1.5繞絲法
此技術(shù)主要用于混凝土構(gòu)件斜截面承載力低的鋼筋的一部分，也可以使用在需要對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力的情況下。
3.1.6錨栓
此技術(shù)對(duì)需加固對(duì)象的鋼筋混凝土強(qiáng)度要求較高，一般用于強(qiáng)度等級(jí)為C20至C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造和加固處理。不能用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或風(fēng)化嚴(yán)重、強(qiáng)度下降的混凝土構(gòu)件。
3.1.7置換混凝土
該方法具有加固處理后對(duì)建筑物凈空沒(méi)有影響的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，主要用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度不足或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固處理。
3.1.8碳纖維布
碳纖維布材料，具有耐腐蝕、強(qiáng)度高、重量輕、溫度穩(wěn)定性和抗疲勞性等屬性，由專業(yè)人士的關(guān)注，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。實(shí)踐研究表明：碳纖維布能進(jìn)行抗震加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以提高梁抗剪和抗彎承載力，從而達(dá)到梁加固和改善機(jī)械的結(jié)果。碳纖維布強(qiáng)度高、彈性大，橫向加固時(shí)，可以有效提高結(jié)構(gòu)的伸展性和承載力。其機(jī)制主要是以下兩個(gè)方面：(1)碳纖維布橫向包(類似于抗剪鋼筋)，與鋼筋共同承受剪力。碳纖維具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、比鋼的抗拉強(qiáng)度好，這相當(dāng)于提高配筋率和剪切能力，出現(xiàn)開(kāi)裂后構(gòu)件的變形程度也能得到一定程度的改善。(2)碳纖維橫包，還能夠?qū)?nèi)部的鋼筋混凝土起到束縛作用，受壓部分的鋼筋混凝土達(dá)到最大值應(yīng)力后，橫向變形將大幅增加，使得環(huán)向約束力增大，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線逐步平緩下降，以減輕混凝土的破壞程度，明顯改善部件等的延展性。
3.2間接加固法
3.2.1預(yù)應(yīng)力水平拉桿
使用預(yù)應(yīng)力水平拉桿對(duì)混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行加固。在預(yù)應(yīng)力和外部載荷的作用下的增加同步效果，在沿軸向張力桿形式，通過(guò)桿端錨固力，傳遞給組件使其受到偏心壓縮作用。偏心壓縮的影響下，構(gòu)件所受外部載荷彎矩部分抵消，構(gòu)件所受凈外部載荷下降，提高了安全穩(wěn)定。
3.2.2增加支承
構(gòu)件受外部負(fù)載力臂長(zhǎng)度和負(fù)載的大小的影響，通過(guò)增加支點(diǎn)，減少桿的長(zhǎng)度，從而有效降低組件加載彎矩。增加錨固加固方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單和容易使用，缺點(diǎn)是最初的建筑結(jié)構(gòu)，削弱建筑勞動(dòng)力，減少使用空間。
3.3混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套技術(shù)應(yīng)用
3.3.1植筋技術(shù)
該技術(shù)用于對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行連接和錨固，方法簡(jiǎn)便易用，高效可靠，即可使用普通鋼筋也可使用螺旋式錨筋，是當(dāng)前房屋建筑混凝土加固改造工作中的主要方法。
3.3.2托換技術(shù)
該技術(shù)常見(jiàn)的具體實(shí)施形式有托梁拆柱、托梁接柱和托梁換柱等幾種。技術(shù)綜合性較高，也是目前常用的鋼筋工程的建筑技術(shù)之一。
3.3.3裂紋修復(fù)技術(shù)
該方法針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行處理。具體的處理，針對(duì)混凝土開(kāi)裂，嚴(yán)重形式的形成原因，采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行修復(fù)，保持建筑物的正常使用，保證其使用壽命。裂紋修復(fù)技術(shù)適用性廣泛，對(duì)當(dāng)前建筑混凝土裂縫問(wèn)題具有很好的效果。
4.結(jié)語(yǔ)
建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中所涵蓋的內(nèi)容十分豐富，對(duì)于設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平有著較高的要求，因此，需要設(shè)計(jì)人員在全面把握工程具體需求和實(shí)際情況的前提下，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)加固對(duì)象的原有結(jié)構(gòu)和新增體系進(jìn)行細(xì)致分析，科學(xué)規(guī)劃施工方案，綜合考慮方案技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最大限度地達(dá)到使用要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固效果。
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