既有建筑框架結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法的論述

1、關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；加固方法；加固設(shè)計(jì)；再利用；1引言建筑物的鑒定和加固是一個(gè)古老和傳統(tǒng)的專業(yè)。但從其內(nèi)涵來(lái)說(shuō)，它作為一門新的學(xué)科正在逐步形成。隨著社會(huì)發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)廢舊建筑的維護(hù)、改造加固再利用，節(jié)約建筑材料，走持續(xù)發(fā)展道路，是21世紀(jì)人類發(fā)展的主題。同時(shí)，我國(guó)已有的混凝土結(jié)構(gòu)目前大多數(shù)正在進(jìn)入維修、加固、改造的高峰期，亦由于以下一些特殊的原因，顯得十分重要和緊迫。1、我國(guó)是一個(gè)多自然災(zāi)害的國(guó)家：地震、風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、火災(zāi)，均造成過(guò)嚴(yán)重?fù)p失，尤其對(duì)建筑物造成過(guò)嚴(yán)重?fù)p失。2、我國(guó)五、六十年代修建的大批工業(yè)廠房、公用建筑和民用建筑，已有數(shù)十億平方米進(jìn)入中老年期，其鑒定維修加固，大量提到

2、議事日程以上。3、隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，在新建企業(yè)的同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)已有企業(yè)的技術(shù)改造，在改造過(guò)程中，往往要求增加房屋高度、增加荷載、增加跨度、增加層數(shù)，即實(shí)施對(duì)房屋的改造。4、設(shè)計(jì)或施工中發(fā)生差錯(cuò)引起工程質(zhì)量事故而又未達(dá)到拆除重建的程度，這種情況在新建工程和已建成投入使用的工程中都可能遇到。5、一些重要的歷史性建筑、有紀(jì)念意義的建筑結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行保護(hù)。建筑物的缺陷同時(shí)還有來(lái)自惡劣的使用環(huán)境：如重載、高溫、腐蝕（氯離子侵蝕）、疲勞、粉塵，違章在結(jié)構(gòu)上下部任意挖洞、開(kāi)孔、亂吊重物、亂割、超載、溫濕度變化、環(huán)境水沖刷、風(fēng)化、凍融、碳化以及由于缺乏對(duì)建筑物正確的管理、鑒定、檢查、維修、保護(hù)和加固的常識(shí)所造成的

3、對(duì)建筑物管理和使用不當(dāng)，致使不少建筑物出現(xiàn)不應(yīng)該有的早衰現(xiàn)象。綜上所述，無(wú)論是對(duì)新建筑物工程事故的處理，還是對(duì)已用建筑物是否危房的判定；無(wú)論是為了抗御災(zāi)害所需進(jìn)行的加固，還是為了災(zāi)后所需進(jìn)行的修復(fù)；無(wú)論是為適應(yīng)新的使用要求而對(duì)建筑物實(shí)施的改造，還是對(duì)建筑進(jìn)入中老年期進(jìn)行正常的診斷處理，都需要對(duì)建筑物進(jìn)行檢查和鑒定，以期對(duì)可靠性作出科學(xué)的評(píng)估，都需要對(duì)建筑物實(shí)施準(zhǔn)確的管理維護(hù)和改造、加固，以保證建筑物的安全性和正常使用功能。2 既有建筑框架結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法在建筑工程中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用比較廣泛結(jié)構(gòu)形式之一，從上個(gè)世紀(jì)中葉開(kāi)始，框架結(jié)構(gòu)開(kāi)始廣泛的應(yīng)用。對(duì)既有建筑框架結(jié)構(gòu)加固目的就是提高

4、框架結(jié)構(gòu)與其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、延性、穩(wěn)定性和耐久性，確保其安全使用，延長(zhǎng)壽命。且對(duì)既有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)加固措施，可減少大量的基建投資，可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2.1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法現(xiàn)階段，隨著人們對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)與構(gòu)件加固研究的深入，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固的方法比較多，目前工程上常用的加固法如下：1）加大截面加固法加大截面加固法是采取增大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積或增配鋼筋，以提高其承重力和滿足正常使用，或改變其自振頻率的一種加固方法。采用這種方法在提高構(gòu)件承載力的同時(shí)，還在一定程度上使原來(lái)的強(qiáng)梁弱柱改變?yōu)閺?qiáng)柱弱梁。試驗(yàn)表明，在核心區(qū)增加一至兩道封閉箍筋，將有效地

5、減緩節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的開(kāi)裂，提高節(jié)點(diǎn)的抗震能力，同時(shí)通過(guò)對(duì)加密區(qū)的處理可提高構(gòu)件的延性，此外也能在一定程度上提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。但加大截面尺寸會(huì)使用空間減少，有時(shí)還受到使用上的限制。2）外包鋼加固法外包鋼加固法是指混凝土柱或梁的四角或兩角包以型鋼或內(nèi)部灌注粘結(jié)劑，以達(dá)到整體受力的一種加固方法。同加大截面加固法相比，外包鋼加固法可使原構(gòu)件截面基本不變，并且施工便捷，但是混凝土構(gòu)件的承載力可大幅度提高。3）改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法即在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中間部位增設(shè)支點(diǎn)、托梁或?qū)⒍嗫绾?jiǎn)支梁變?yōu)檫B續(xù)梁等方法。在框架結(jié)構(gòu)中，該法實(shí)際上是通過(guò)在適當(dāng)部位增設(shè)剪力墻，將原的框架結(jié)構(gòu)改變?yōu)榭蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)

6、。一方面提高了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，從而減小結(jié)構(gòu)在地震作用下的側(cè)移，原有建筑物的變形縫可不作處理；其二由于剪力墻承擔(dān)了大部分的地震力，減小了原框架梁柱的內(nèi)力，從而避免了大量的加固梁柱；第三，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)體系，將使原框架梁柱的抗震等級(jí)降低，配筋構(gòu)造要求也會(huì)隨著降低。增設(shè)剪力墻法是目前使用得較為普遍的一種加固方法，采用該方法時(shí)首先需考慮兩個(gè)方面，一方面是剪力墻位置與數(shù)量的確定，其次是新增剪力墻與原有框架結(jié)構(gòu)的連接。4）預(yù)應(yīng)力加固法預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿，使原結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力得到改善或調(diào)整的一種間接加固法。采用預(yù)應(yīng)力加固框架梁，在加固前已經(jīng)受荷且大部分已出現(xiàn)裂縫。通過(guò)預(yù)應(yīng)力拉桿橫向收

7、縮法加固后，使原梁的裂縫減小甚至閉合，并使原框架梁產(chǎn)生反拱抵消部分原梁的荷載撓度，從而改善了框架梁結(jié)構(gòu)的受力性能，提高原有框架梁的承載力。5）粘鋼加固法粘鋼加固法是將鋼板采用高性能的建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)于混凝土構(gòu)件表面，使鋼板與混凝土形成一個(gè)整體，達(dá)到加固和增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的目的有效的提高結(jié)構(gòu)的承載力，增強(qiáng)抗剪、抗震和穩(wěn)定性，改善受力狀態(tài)。這種加固方法施工周期短，粘鋼所占空間很小，幾乎不改變構(gòu)件原有外形。該技術(shù)主要應(yīng)用于混凝土斷梁、斷柱，減震以及生命線建筑物的抗震加固等。6）粘碳纖維布加固法碳纖維加固方法是一種新興的、技術(shù)含量高的結(jié)構(gòu)加固方法。碳纖維材料的強(qiáng)度一般為普通鋼筋的十幾倍，彈性模數(shù)是

8、鋼筋的數(shù)倍，是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)加固材料。因此可利用高性能結(jié)構(gòu)膠將碳纖維材料粘帖與原有構(gòu)件表面，達(dá)到對(duì)原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)及改善原有構(gòu)件的抗震性能。同時(shí)碳纖維加固方法具有高強(qiáng)高效，材質(zhì)薄，重量輕，施工便捷，耐久耐腐蝕等特點(diǎn)。但采用碳纖維加固方法對(duì)粘結(jié)膠性能要求比較高，目前無(wú)論是碳纖維布還是粘結(jié)用膠主要依賴與國(guó)外進(jìn)口，相應(yīng)造價(jià)較高，如大面積推廣這種方法還存在一定難度。7）混凝土置換技術(shù)當(dāng)梁、板或柱等構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或相差較多時(shí)，可將不符合質(zhì)量要求的混凝土鑿除，換上符合要求的新混凝土，對(duì)于梁板只要設(shè)置好模板及支撐，同時(shí)調(diào)整好鋼筋就較容易實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于柱子，整根或某區(qū)域，特別是當(dāng)其上面已

9、經(jīng)建有多層柱子時(shí)，混凝土置換就相當(dāng)困難。因此必須做好支撐設(shè)計(jì)， 滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)應(yīng)滿足穩(wěn)定變形要求,施工過(guò)程必須監(jiān)測(cè)，確保加固過(guò)程的絕對(duì)安全。而置換用的混凝土應(yīng)比原有建筑物的混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)，同時(shí)采用微膨脹混凝土。2.2 加固修復(fù)既有混凝土框架結(jié)構(gòu)研究應(yīng)用現(xiàn)狀幾十年來(lái)，對(duì)既有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固越來(lái)越受到有關(guān)科研和工程技術(shù)人員的重視。對(duì)促進(jìn)我國(guó)混凝土框架結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用起到了很大的推動(dòng)作用。同時(shí)形成了比較系統(tǒng)的規(guī)范、規(guī)程。但多年來(lái)，人們習(xí)慣于已有的加固方法，在混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中往往就事論事，缺乏更深層次的理論研究，從而使加固技術(shù)水平提高不快。我國(guó)混凝土框架結(jié)構(gòu)加固方法雖然已形成了比較系統(tǒng)的、配套的施工工藝和技術(shù)。但總的來(lái)說(shuō)，施工工藝和技術(shù)仍然相對(duì)落后。如在以碳纖維為代表的新型材料在加固工程中的應(yīng)用還沒(méi)有普及，與其相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工還存在較多問(wèn)題。其次，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的檢測(cè)設(shè)備技術(shù)水平相對(duì)較低，在檢測(cè)軟件及設(shè)備系統(tǒng)方面，存在著較大差距。目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始采用一種智能化的檢測(cè)監(jiān)控分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行持續(xù)和準(zhǔn)確的檢測(cè)和分析，目前國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)使用。同時(shí)在我國(guó)鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)通過(guò)滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范即可，但在地震中鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)成為了框架最易受損的部分。因此損傷鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)的加固理論和實(shí)驗(yàn)的研究