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建筑結構的科學加固是建筑工程質量安全保障體系中的(de)一個重要(yao)組成部分。当建(jian)筑物因為地基沉降、荷载變(bian)化(hua)、材料老(lao)化(hua)、環境侵蚀等原因(yin)對满足某項功能的要求(qiu)產生懷疑或不能满足某項功能的要求時,就應對建筑物的(de)整體結構和其中的某些構件(jian)、某一部(bu)分進(jin)行详細的缺陷檢測和承载力評估。当建筑的被(bei)檢結構被判定存在安全隐患時,就需要根據檢(jian)測結论對其進(jin)行拆除或加固處理。加固處理的(de)技術方案選擇需要充分考虑建筑現状、使用功能需求和經濟成(cheng)本(ben)等多方面因素。
一、加大截面加固法
加大截面加固法是一種通過在混凝土構件的四周再包筑一層混凝土來增大結(jie)構受力截面积的加固技(ji)術,其核心原理在於通過擴大(da)截面面积進(jin)而提高結構的承载力。这種方法在鋼筋(jin)混凝土受弯構件受壓區加現浇混凝土層(ceng),可(ke)以增加截面的有效(xiao)高度,擴大(da)截面面积,从而全面提(ti)高構件正截面的抗弯能力、斜截(jie)面的抗剪能力以及截(jie)面整體剛度,最(zui)終達到加固补(bu)強的目的。加大(da)截面加固法(fa)因其施工工藝相對簡單、適應性強的特點,已形成了比较(jiao)成熟的設計理论(lun)和施工經驗體系,在實际工程中(zhong)得到廣(guang)泛應用。该加固方法特別適(shi)用於鋼筋混凝土受弯和受壓構件的加固(gu)工程,對於梁、板、柱等承载力相差较大且剛度不满足設(she)計要(yao)求的情况,采用增大截面的方式進(jin)行加固补強较為(wei)有效。在采用增(zeng)大截面加固法時,設計和施工都要求根據(ju)現場(chang)檢測結果確定的原構件混凝土強度等級不低於C10,以確保加固后的(de)結構性能。该方法施工的關键重點在於必(bi)须保證新旧混凝土界面的處理質量和粘結(jie)強度,因為新旧混凝土能否實現(xian)真正的协同工作直接關系到加固效果(guo)。只有当界(jie)面處理及其粘結質量完全符合(he)相關規範要求時,才能將新加混凝土與(yu)原有混凝土(tu)視為整體,按整體截面進行受力計算和(he)承载力評估。
施工範(fan)围及(ji)工藝方面,该法應用十分廣泛,施工工(gong)藝簡單成熟,適應範围廣,可(ke)廣泛應用(yong)於柱、梁、牆、板等各類混(hun)凝土(tu)構件的加固改造。增大截面法又可分(fen)為以增大截面尺寸為主和以增大截面配筋(jin)為主兩種形式。在增大截面尺寸形式中,為了確保后补浇筑的混凝土正(zheng)常的工作(zuo)性能,必须配置(zhi)適当的構造鋼筋,以防止新旧混凝(ning)土之間產生(sheng)收縮變形不协調。在增大截面配筋形(xing)式中,為保證后增加鋼筋的工作性能,必须浇筑一定厚度的(de)保護層(ceng),確保鋼筋不受(shou)環境侵蚀。現場施工的湿作業(ye)時(shi)間长,對生產(chan)和生活有一定的影(ying)響,且加固后的(de)建筑物净(jing)空有一定的减小,这是该(gai)工(gong)法需要重點考虑的實施因素。在材料選擇上,增大截面法加固(gu)通常采用普通混凝土進行(xing)外包,但若外包層比(bi)较薄、鋼筋较密集(ji)的情况(kuang)下,應该采用細石混凝土,確保混(hun)凝土的密實度和施工質量。增大配筋法則可采用鋼筋作為加固材料,也可根據實(shi)际受力需求(qiu)采用型鋼等高強度材料進行补強。
二、预應力加固法
(一)预(yu)應力加固法定義。该法(fa)是采用外加预應力鋼拉杆或型鋼(gang)撐杆對結構構件或整體進行加固的方法,特(te)點是通過预應力(li)手段強迫后加部分一拉杆或撐杆受力,改變原結構内(nei)力(li)分布並降低原結構。从而在原構件體外增設预應(ying)力鋼筋,通過對其(qi)施(shi)加预應力的方法,改變原結構的(de)内力分布状(zhuang)態,以達到提高結構承载力的目的。
施(shi)工範围及定義(yi)方面,预應力(li)拉杆加固法作為一種結構补強手(shou)段,能够(gou)有效降低被加(jia)固構件的應力水平,不仅使加固效果(guo)顯(xian)著,而且還能在较大幅度上提高(gao)結構整(zheng)體承载力。这種加(jia)固方法特別適用於大跨度或重型結構的加固(gu)工作,以及處於高應力(li)、高應變状態下的(de)混凝土構件补(bu)強。然而(er),该法不宜應用於混凝土(tu)收縮徐變较(jiao)大的結構,以及(ji)无法有效加固或加固效果很不(bu)理想的较高應力應變状態下的大型結構。此法也不宜用於處在高湿(shi)度環境下的(de)混凝土結構,因為潮湿(shi)環(huan)境會影響加固材料的长期性能和耐久性。采用预應力拉杆加固施工(gong)時,在安裝前必须對拉杆、箍板事先進(jin)行調直校正工作,確保拉杆、箍板尺(chi)寸和安裝位置準確无误(wu)。张拉前應(ying)對焊接接头、螺杆、螺帽等關键部件的質量進行(xing)逐一檢驗,保證拉杆(gan)、箍板傳力(li)正確(que)可靠,从而避免(mian)张(zhang)拉過程中发生断裂或滑動現象,防止造成安全(quan)和質量事故(gu)。
三、喷射混凝(ning)土技術加固法
(一)喷射(she)混凝土技術加固法定義(yi)。喷射混(hun)凝土是利用將空氣壓縮(suo),按照一定的配比的混凝土拌(ban)以及料通過管道輸(shu)送,並且高速喷(pen)射到受喷面上凝結硬(ying)化,近而形成混凝土支護層,是一種从巷道支護技術(shu)中演變到地上構(gou)筑物加固的一種快捷有效的加固手段。
施工範(fan)围及(ji)工藝方面,本項目采用(yong)的喷射混凝土加固工法遵循如下施工工(gong)序:凿除粉刷層——除尘(chen)——加(jia)固(gu)面喷水湿润——编設固定鋼筋網——拌混合料(liao)——喷射——养護(hu)。该施工工藝借助專業喷(pen)射機械裝置,以壓縮空氣作為核心動力源(yuan),將按照設(she)定配合比的水(shui)泥、石子、砂及各類外加剂等拌(ban)和料(liao),通過喷管精確(que)喷射至被加固結(jie)構的表面部位,能够在较短的施(shi)工周期内(nei)迅速達到较高的抗壓強度等級和良好的长期耐久性表現,从而有效達到結構加固增強(qiang)的预期(qi)目標。喷射混凝土工法一般采用(yong)高強度(du)混凝土配方並掺入高效外加速凝剂,以加快凝結速度。该(gai)技術(shu)最早應用於地下結構的護壁施工领域,主要依靠喷射時高速運動(dong)的集料進行反复的连(lian)續撞擊和壓密作用,使混凝土與(yu)砖(zhuan)石、混凝土(tu)、鋼材之間(jian)形成(cheng)高強度的粘結界面。当與鋼筋網(wang)聯合使用(yong)時,喷(pen)射混凝土能够在結合面上有效傳(chuan)遞拉應力以及剪應力,可以顯著提(ti)高砌體(ti)的整體承载力,增(zeng)強結構的整體性能(neng)。随着(zhe)喷射混凝土施工技術的逐步发展(zhan)和工藝改進,喷射(she)混凝土與混凝(ning)土、砖石、鋼材等多種結構材料之間(jian)均能(neng)實現良好的粘結效果,既能在結合(he)面(mian)有效傳遞各類應力,又能同時填补和封闭結(jie)構表面存在的裂縫,進一步提(ti)升加固效果。
四、裂縫修补技術
混凝土裂縫的產生機製涉及多個維度(du)的工(gong)程因素。混凝土在使用過(guo)程中產生裂縫的原(yuan)因衆多且复雜,一旦发現裂縫,應首先系(xi)統地分析(xi)開裂的根本原因,鉴別裂縫的性質(zhi)屬於結構性還是(shi)非結構性,並通過持續觀察判断裂縫是否處於稳定状態及其可(ke)能(neng)的发展趨勢。在進行縫隙(xi)評估(gu)時,需要綜合考虑構件的受力特點、建(jian)筑物所處的環境条件(jian)、裂縫在結構中的具體位置、出(chu)現時間(jian)、几何形態(tai)等多方面(mian)因素,形成綜合判断。
在(zai)建筑結構維護工作中,施工範围及工藝的科學確定是保證修复效果的基礎。對於一般裂縫既不至於危及結構安(an)全且已經稳定的裂縫,工(gong)程實践(jian)中常采用表面封闭法、灌浆法、填充密封法等裂縫修补方(fang)法進行處理,这些方法通過物(wu)理或化學手段將裂縫部位進行隔离或填充(chong),防止水分(fen)和有害物質(zhi)的侵入。對於受力引起(qi)的裂縫,除采用上(shang)述方法處理外,還應采取適当的加固方法進行結構承载力加固补強,以確保結構安全可靠。砌體(ti)裂縫修补是混合結構中的(de)重要環節,在進行裂縫修补前,應根據砌體構件的受力状(zhuang)態和裂縫的特征等因素,準確確(que)定造成砌(qi)體裂縫的原因,以便有针對性地進行(xing)裂縫修补或采用(yong)相應的加固措施。裂纹的修(xiu)复與加固需(xu)要重點關注的是,当(dang)結構因荷载反复作用及材料選(xuan)擇、構造(zao)、製造(zao)、施工安裝不当等原因(yin)產生具有擴展性或脆断倾向性裂纹损伤(shang)時,必(bi)须設法(fa)進行修复。在修复前,必须進行详細分析以確(que)定(ding)產生裂纹的原因及其影響的嚴重性,有针對(dui)性地采取改善結構實际工作状態或(huo)進行加固的措施。對(dui)於不宜采用修复加固的構件,應予拆除(chu)更换,以保(bao)證整體(ti)結構性能。该修补加固法也適用於已(yi)有(you)建筑物中各類裂縫的處理工程,但對受力(li)性(xing)裂縫,除修补外,尚應采用相應的加固措施,確(que)保(bao)长期使用安全。
五、有粘(zhan)結外包型鋼加固法
有粘結外包型鋼加固法是一(yi)種常见(jian)的結構加固技術,该法(fa)也(ye)称湿式外包鋼加固法,通過在(zai)原構件外侧(ce)用粘結剂粘贴鋼板或型鋼,形成整體受力(li)體(ti)系。这種加固方式具有受力可(ke)靠(kao)、施工簡便、現場工作量较小等優點(dian),但用鋼量较大,且(qie)不宜在无防護的情况下用於600°C以上高(gao)温場所。
施工工藝作為粘鋼加固的核心環節(jie),直接影(ying)響鋼板與混凝土(tu)界面的粘接強度。首先進行施工(gong)準(zhun)備,施工前應(ying)認真阅(yue)讀設計施工圖,必须要(yao)將結構面(mian)清理干净,按設計圖紙在混凝土粘鋼位置(zhi)測(ce)放打磨控製線,待(dai)打磨工作完成后补加粘鋼位(wei)置線,以確保后續操作的精度。其次是砼表面打磨阶段,打磨掉混凝土浮層直至完全露出坚實新結(jie)構面(mian),这一步(bu)骤對於粘接質量(liang)至關重要。對於混凝土(tu)表層出現的(de)剥落、空(kong)鼓(gu)、蜂窝、腐蚀等劣化現象的(de)部位應予以剔除,用(yong)指定材料修补,以消除粘(zhan)接(jie)薄弱點。同時(shi)對裂縫部位應首先進行封闭(bi)處理,防止胶液渗入。第(di)三阶段為鋼(gang)材表面打磨,鋼材粘接面须進(jin)行除锈(xiu)和粗糙處理,这是保證(zheng)粘(zhan)接可靠性的必要条件。用砂(sha)轮磨光機(ji)打磨出金屬光泽,打磨粗(cu)糙度越(yue)大越好,能够增強胶液與鋼材的機械咬合。
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