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摘要:钢筋混凝土结构是目前建筑中使用最广泛的一种结构,由于施工质量、设计、功能等多种原因,需要进行加固来保证结构安全性和可靠性。钢筋混凝土的加固问题一直是国内外致力研究的一个课题,即使是在科技高度发达的今天,其研究仍处于探索和发展阶段。加固技术的应用涉及的问题很多,不仅要遵循现行的规范、标准,还牵涉到过去的工程做法、标准的材料。因此,合理、有效的开展钢筋混凝土加固技术的工程应用研究,具有重要的经济和社会意义。
关键词:建筑结构;钢筋混凝土;加固技术
一、建筑结构钢筋混凝土结构加固的重要性分析
随着建筑物使用时间的变化,必然会出现常规性的损耗和脱落,为了提高建筑物的使用寿命,必然要采取相应的加固举措。
1.实践研究理论的客观需求
我们国家就加固理论已经进行了多年研究,也取得了一定的成果,但相关的成果转化还需要时间和过程。加固技术具有极强的专业性和复杂性,在应用过程中,不仅涉及到法律规范的要求,还涉及到相关的施工标准、施工工艺和施工材料的应用。受技术水平、审美观念和评判标准等因素的影响,在加固技术的应用方法上,也不尽相同,所以需要我们在积极的实践中,去实现理论向成果的转化。
2.确保建筑主体安全性能的重要举措
世界范围内,最为广泛的建筑结构形式就是钢筋混凝土,虽然经历了上百年的发展,但在实际应用当中,还存在很多不足之处。比如钢筋混凝土的使用规范化不够,在施工当中擅自改变配比;也有的由于技术原因,钢筋混凝土结构设计不够合理,造成事故隐患。很多建筑都是在使用过程中,逐渐发现隐性问题的。所以,加固技术的应用是确保建筑主体安全性能的重要措施。
3.提高建筑质量的根本要求
我们现有建筑物由于施工时间不同,施工设计和施工技术都或多或少的存在一定的缺陷,随着时间的推移,损坏、老化以及自然灾害造成的结构承载力不足、抗震性不良、开裂等问题。针对这些问题,我国相关学者就加固理论进行了深入的研究,所以,对钢筋混凝土建筑结构进行必要的加固,是确保建筑质量最根本的要求。
二、几种常见的钢筋混凝土加固方法
1.增大截面加固法
增大截面加固,也称为外包混凝土加固,是通过增加原构件的受力钢筋,同时在外侧新浇筑混凝土以增大构件,来提高构件的强度、稳定性和抗裂性。一些简单的情况也可以用来修补裂缝。这种加固法适用范围较广,可用于加固混凝上受弯和受压构件,如板、梁、柱、基础、屋架等。根据构件受力特点和加固目的、构件几何尺寸等因素,可设计为单侧、双侧或四面包套的加固。
2.置换混凝土加固法
置换混凝土加固法用于各种结构构件的局部加固处理时,其优点为构件加固后能恢复原貌,不改变原使用空间;其缺点是剔除旧混凝土的T作量大,易伤及原构件的钢筋,且湿作业时间较长。置换混凝土法是对于原混凝土结构受眶区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。对于环境情况恶劣,受到腐蚀结构耐久性降低,火灾后混凝土出现剥落、龟裂,地震、强风后等结构加固,效果尤为突出。为了确保置换混凝土施工全过程中原结构、构件的安全,必须采取有效的支顶措施,使置换工作在完伞卸荷的状态下进行。这样做还有助于加阍后结构更有效地承受荷载,对柱、墙等承重构件完全支顶有困难时,允许通过验算和监测进行全过程控制。
3.预应力加固法
预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力,影响并改变原结构应力分布,并降低结构原有应力水平,致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果,适用于大跨度结构加固,以及采用其他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。预应力加固法是一种加固效果好而且费用低的加固方法,具有广阔的应用前景。该法的缺点是增加了施加预应力的工序和设备。
4.外包钢加固法
外包钢加固法是以型钢外包于构件四角(或两角)的加固办法。在我国工程加固领域,外包钢加固法是一种使用面较广的常规加固方法。由于其现场工作量较小、施工简便、结构受力较为可靠,因此适用于使用上原构件截面尺寸不允许增大,却要求截面承能力有大幅提高的混凝土结构加固。
5.绕丝加固法
绕丝加固法是通过缠绕退火钢丝使被加同的受压构件混凝土受到约束作用,从而提高其极限承载力和延性的一种直接加固技术。作为工程补强加同,该法重点是提高混凝土构件的位移延性。其优点是构件加固后增加自重较少、外形尺寸截面变化不大,这对构件所处环境空间要求不高。缺点是对矩形截面混凝土构件承载力的提高不显著,故在某种意义上限制r该法的应用范围。绕丝加固法在工程中多用于薄蹙圆筒构件,诸如埋设墙下或混凝土坝体内的某些输电及输水管线,以及水厂的水池圆周加固。
三、建筑结构钢混凝土加固技术的发展趋势
由于科学技术日新月异,建筑结构钢筋混凝土的加固技术也在不断的发展之中。用发展的眼光来分析,其技术发展趋势表现如下:
1.纤维复合材料加固法
纤维复合材料加固法引入我国时间还很短,但已显著地显现出其优势,成为科研院所、大专院校研究的热点,并得到了广泛的实际应用。尤其是粘贴纤维加固法较成熟,应用也比预应力纤维加固法及嵌入式纤维加固法广泛。
根据研究现状,这三种纤维加固方法有待解决的共同问题主要有以下几方面:纤维材料加固构件的长期受力性能的深入研究;纤维材料对节点加固性能的研究;用纤维加固的结构在较高温度下强度严重退化,如何改进加固材料性能和加固构件的防火耐温措施是有待研究的课题;加强非碳纤维(玻璃纤维、芳纶纤维)材料加固构件的试验及理论研究;如何简化施工工艺,加强质量保证,降低工程造价是一件十分紧迫的事情。纤维嵌入式加固法在国外研究较多,在国内则刚刚起步,其有待研究的问题较多,主要有加大纤维嵌入式加固法的试验及理论研究、新型粘结材料的研究、粘结材料对界面粘结能力的研究、界2.钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法从历史的观点来看,用钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固钢筋混凝土结构,虽然已有20多年的研究历史,但在土木工程中的应用仍处于开创性研究阶段,国内在这方面的研究更属刚起步。但用无机复合砂浆(或水泥砂浆)粘贴钢丝网加固钢筋混凝土构件的方法,比起用有机胶做粘结剂的方法有其独有的优势(砂浆与基材间有更好的相容性、协调性、相互渗透性,而且比有机加固片材抗老化、耐火、耐久性更好),其应用前景较好。
总之,以上介绍的几种加固方法是钢筋混凝土工程实际中最常应用的加固方法,在建设过程中,我们应该结合各自工程的特点,通过结构计算并按有关构造要求,确定适宜的实施方案。随着现代建筑科学技术的不断进步以及新型建筑材料不断出现,混凝上结构加固技术一定会有更大发展,那么加固办案的选择范围也将具有更为广泛的空间,加固技术必然带来更加巨大的社会效益和经济效益。
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