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建筑结构需要加固的原因有很多种,主要是由于结构的承载力、刚度、抗震性能等不能满足安全使用的需要。虽然建筑结构在设计阶段都经过严格计算,建筑结构的强度、刚度、耐久性肯定是满足规范要求。但是由于施工缺陷、或者设计考虑不周全、现行设计标准提高等原因,造成建筑结构的承载力不足,安全储备降低,有的甚至产生一些安全隐患;建筑物在使用过程中,其使用功能可能产生改变,从而导致现在的荷载分布与设计不相符,从而导致建筑结构的强度、刚度不能满足使用功能的要求;遭受地震、火灾、洪水、冰雪、狂风等自然灾害的摧残,造成建筑结构不同程度的损坏;建筑物长时间的使用,部分建筑材料老化、一些质量通病的扩展,从而导致了结构的承载力下降等。这些,都是造成建筑结构需要加固的因素。
一、根据建筑结构加固方式及其加固补强的作用,混凝土结构的加固补强方法可以分为直接加固法与间接加固法。直接加固法包括加大截面法、外层包钢法、增加预应力法、外贴钢板法等;间接加固法包括增加支点法、增加支撑体系法、剪力墙加固法等。
1 加大截面加固法
顾名思义,加大截面法就是在混凝土构件的四周再包筑一层混凝土,增大结构的受力截面积,从而提高结构的承载力。该法,应用十分的广泛,施工工艺简单成熟,适应范围广,可应用于柱、梁、墙、板等混凝土构件。但是,增大截面法现场是作业量大,混凝土养护期长,而且构件的截面尺寸加大后会影响房屋的空间及美观。
增大截面法又可以分为以增大截面尺寸为主和以增大截面配筋为主两种形式。前者,为了确保后补浇筑的混凝土正常的工作性能,必须配置适当的构造钢筋;后者,为保证后增加钢筋的工作性能,必须浇筑一定厚度的保护层。增大截面法加固通常是采用普通混凝土,若外包层比较薄,钢筋较密集,应该采用细石混凝土,确保混凝土的密实度;增大配筋法可采用钢筋,也可以采用型钢等。
2 外包钢加固法
外包钢加固法是在建筑结构的四角用角钢进行包裹,提高构件的承载力。该加固法有干、湿两种形式,前者,外包型钢与原有构件间因为没有实质性的粘结,二者不能共同受力,因而其承载力提高效果较差;后者,外包角钢与原有构件采用乳胶水泥或者环氧树脂等粘结为一体,二者可以共同工作受力,其加固效果良好。
外包钢加固法施工简单,工作量不大,结构受力也比较可靠,适用不允许加大结构的截面,又可以较大幅度的增大承载力的构件加固,一般用于梁、柱、桁架弦杆等构件的加固。
3 预应力加固法
在原构件体外增设预应力钢筋,通过对其施加预应力的方法,改变原结构的内力分布状态,以达到提高结构承载力的目的。增设的预应力杆、撑与原结构有良好的共同工作性能,其承载力提高的幅度也比较大。
该法适用于大跨度结构以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固,但此法不宜用于处在高湿度环境下的混凝土结构或混凝土收缩徐变较大的混凝土结构的加固。
4 增设支点加固法
增设支点加固是增设支点从而使得结构的计算跨径减少,以此改变结构的内力分布,从而提高结构的承载力。比如,在梁、板等结构物的中间增加一个支撑点,增加了结构的跨数、减少了跨径,因此,结构的承载力大大的增加,而且可以增大结构的刚度,减少结构的挠度。这种方法对于空间要求不高的大跨度结构中的梁、板、桁架等水平结构的加固,其效果非常显著。该法唯一的缺点就是增设支点后,建筑结构的使用空间受影响较大。
5 粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是将特制的钢板用建筑结构胶粘于需要加固构件的表面,让二者共同工作受力,从而提高结构的承载力。其实,该法也就是一种体外配筋,增大其配筋率,以此提高结构的刚度、强度等。粘贴钢板加固法对粘接的胶水要求非常高,粘贴胶水必须具有强度高、粘接能力强、不易老化、受环境影响小、温度变形量小等特性。
粘贴钢板加固法具有快捷、简单、对结构的外观、空间影响甚小,其施工过程不影响建筑物的正常使用,因此,在建筑结构加固中应用十分广泛。
6 粘贴碳纤维材料加固
粘贴碳纤维材料加固是一种新的加固方法,纤维增强复合材料也是建筑工程建设者积极研究探索的新材料。纤维材料通常具有强度高、质量轻、抗腐蚀性强、非磁性等优点。近年来,随着科技的发展和产量的提高,纤维及其复合材料在土木工程中得到了越来越多的应用,尤其是应用于结构物的修补和加固中。
