探讨工业与民用建筑的抗震加固 袁治刚

发表时间:2020/6/8   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:袁治刚
[导读] 摘要:地震是危及人民生命财产的突发性灾害,它具有多年不遇、无法预报、破坏严重的特点。
        华电四川发电有限公司攀枝花西区分公司  四川省攀枝花  617000
        摘要:地震是危及人民生命财产的突发性灾害,它具有多年不遇、无法预报、破坏严重的特点。在我国,工业与民用建筑是应用最广泛、涉及面最宽的建筑形式之一,提高其抗震能力,是预防和减轻地震灾害的有效途径。
        关键词:工业建筑;民用建筑;抗震加固
        1.工业建筑抗震加固的措施
        本工程为某一钢筋混凝土框架厂房,该厂房建筑面积4900平方米,后期随着加工量的增加,堆积的货物越来越多,厂房需要承载更多的荷载。
        1.1对厂房的检测
        (1)混凝土结构体系的检查
        该厂房为钢筋混凝土框架结构形式,总共有四层,地下一层,地上四层。其结构平面形状是为规则的矩形,厂房结构的基础都是采用柱下独立桩承台基础以及桩采用的是预应力高强混凝土管桩,该厂房自建造投入使用以来,都没有再进行功能上的改造和加固。
        (2)混凝土强度的检测
        采用超声-回弹综合法来检测该厂房的混凝土强度,确定该厂房混凝土强度推定值为31.13MPa,符合设计方案中混凝土强度为C30的要求。
        (3)不均匀沉降检测
        采用DS3自动安平水准仪,检测出该厂房各测点的最大不均匀沉降率为3.00‰,符合《建筑地基基础设计规范》的要求。
        (4)整体倾斜检测
        采用J2光学经纬仪,检测出该厂房各测点的最大倾斜率为0.74‰,符合《建筑地基基础设计规范》中对房屋整体最大倾斜率低于4‰的规定要求。
        (5)主体承重构件的损伤情况
        该厂房仅建造于2015年,投入使用时间比较短,该厂房外观完好,不存在主体承重结构明显损失情况,也没有发现裂缝、露筋、钢筋锈蚀等情况。
        1.2房屋上部结构抗震鉴定
        1.2.1房屋上部结构抗震措施鉴定
        (1)该厂房的混凝土构件没有发现有明显裂缝、漏筋、锈蚀、开裂情况,建筑主体结构构件不存在变形、倾斜或者歪扭等情况,能够满足《建筑设计抗震规范》中的相关规定要求。
        (2)该厂房后期需要增加各层楼面的活荷载,该厂房为乙类建筑根据《建筑设计抗震规范》中相关规定要求,需要按照比本地区设防烈度提高一级的要求来对它进行检测。鉴定检测结果为:该厂房部分框架柱的计算轴压不符合抗震鉴定标准,超过了0.75的要求,而其结构布置、梁柱尺寸、混凝土材料、钢筋配筋构造等其它检查项目,都是能够满足抗震鉴定标准的。
        1.2.2增加荷载后房屋的抗震验算
        厂房部分框架梁的纵向实配钢筋不符合计算要求,另外还存在部分框架梁箍筋配筋不符合规范要求;各层增加荷载之后,较大部分的楼板无法满足抗震要求。
        1.2.3部分框架柱实配钢筋面积不满足抗震要求。
        1.3抗震加固方法以及措施
        (1)通过计算对比,得出该厂房多处的框架梁实配钢筋小于计算得出的钢筋量,处理方法为:采用粘贴碳纤维或者粘钢法来进行加固处理。碳纤维粘贴加固法指的是把抗拉强度极高的碳纤维布用环氧树脂粘贴剂,沿着纤维材料的受拉方向或者垂直与裂缝的方向粘贴在要修复或者加固的结构构件上,使它增强成为一个新的受力复合体,以便让纤维材料和原有的钢筋混凝土构件共同承受外力作用;而粘钢法指的是采用高性能的环氧类粘贴剂把钢板粘贴在混凝土构件表面,从而让钢板和混凝土形成一个整体,这样能够有效发挥钢板的抗拉强度,增大承载能力和刚度。
        (2)按照《建筑设计抗震规范》中相关规定要求,该厂房的抗震设防烈度必须为乙类。其楼、屋面的使用活荷载增加了,导致部分框架柱轴压比无法满足要求。处理方法:采用增大截面法加固那些轴压比超限的框架柱。增大截面法主要是通过加大截面来提升混凝土结构构件的承载力和刚度,能很大程度的改变构件的自振频率,一般用来混凝土结构的梁、板、柱等构件加固中。


        (3)结合各类数据进行验算得出,该厂房多处屋面板的配筋量不足,处理方法为:采用粘贴碳纤维或者板底托梁的方式进行加固处理。板底托梁法是通过对楼板下方托钢梁来减小板跨,从而有效提高楼板的承载力。
        (4)厂房各层楼面增加活荷载之后,部分柱下独立承台的单桩反力超过了桩的承载力特征值,需对桩基础进行加固处理。
        2.民用建筑的抗震加固
        某民用建筑的长等于25.32m,宽等于12.64m,总面积共1250m2:包含四层主楼,其中一层属于框架结构,高度达到4m,将其用于商业功能:其余三层属于砖混结构,每层高度为3.20m。整体高度等于14.26m。选择普通砖砂浆砌筑得到承重墙,楼板与底层柱都是由钢筋混凝土进行浇筑形成。
        2.1建筑抗震鉴定
        (1)墙体的抗震承载能力鉴定
        此项目的砌墙砖使用的是烧结普通砖,尺寸大小是240mm×115mm×53mm。以随机方式从现场选择一组砌墙砖进行力学强度测试,总共选出10块,通过压力测试得到,砌墙砖形成了明显离散分布的抗压强度测试结果,经计算可知平均抗压强度等于8.02MPa,最低等于4.96MPa,标准差等于4.04MPa。同时,选择回弹方法测试了对水泥砌筑砂浆的强度数据,根据实际测试结果可知,该墙体具有较低的砌筑砂浆抗压强度,经测试发现基本都介于0~0.26MPa之间。根据之前经验进行分析发现,对砌筑砂浆进行手捏较易发生粉化的现象,说明其强度较小。
        (2)建筑混凝土构件的抗震鉴定
        在结构测试方面,对钢筋混凝土构件实施检查,依然选择从现场进行随机抽取的模式,其中,梁、柱需要检查的项目包括箍筋距离、钢筋数量、保护层厚度。选择钻芯方法来实现批量测试混凝土强度的目的,钢筋混凝土梁强度通过回弹法完成测试,以钢筋探测仪与钢尺测试梁柱配筋结构,并利用酚酞、游标卡尺测量钢筋混凝土的板、梁、柱形成的碳化层深度:同时从现场以随机方式选择钢筋混凝土梁、柱测试对象,将构件上的混凝土全部去除,使其主筋与箍筋呈裸露状态,同时测试构件的主筋与箍筋外径尺寸:以钢尺测定钢筋混凝土截面大小。以目测方法检查钢筋混凝土外观状态,同时判断此结构体系能够跟图纸要求一致。
        在抗震鉴定测试过程中,测定主楼包含的钢筋混凝土构件并对检查数据进行了收集,同时检查了构件外观并对整个结构体系实施了检查。通过现场测试发现,此项目各结构参数测试结果符合设计图纸的规定要求。不过并没有出现因为基础偏差过大而引起整体结构发生不均匀切斜的问题,通过检查钢筋混凝土的外观可以看到,有些混凝土构件上形成了麻面与混凝土裂缝。
        (3)砖砌体验算、分析及评级
        现场测试根据《抗震设计规范》实施,同时计算了底部框架和砖混结构载荷特性。设定楼面的标准荷载:走廊、住宿、楼梯都为2kN/m2:卫生间与厨房都选择2kN/m2,将阳台载荷设定为2.5kN/m2,设定上人屋面的活荷载为2.0kN/m2,设定阳台栏杆的标准载荷为3kN/m。通过计算发现:底部有些区域的钢筋混凝土构件不能达到设计的抗震承载条件。2~4层的许多墙体无法满足设计的抗震承载要求。
        2.2抗震加固方法以及措施
        (1)建筑砖混结构的加固措施
        对2-4层的砖混构件实施优化加固改进。考虑到本项目砌体或墙体无法满足强度的设计要求,可以为墙体设置双侧加钢筋网砂浆面结构来加固无法达到设计条件的墙体。对于面层部分要求使用的砂浆强度至少达到M10等级,并设置厚度达到10cm以上的砂浆,选择8mm外径钢筋按照双向排列的模式构建网状防护结构,将钢筋间距设定在200mm。同时加固包含门窗结构的墙体,当有横向钢筋对门窗洞口进行穿过时,应使钢筋在门窗洞口部位发生闭合。如果有竖向钢筋穿过楼板时,为充分减小楼板受到的损伤,对钢筋穿过楼板部位实施集中配筋处理,使用12mm外径的钢筋,控制间距等于500mm,并设定上下钢筋不超过500mm的搭接长度。因为本建设项目并没有为墙体构建构造柱,因此需对合适位置设置构造柱,同时构建水平与竖向排列的配筋加强带。
        (2)建筑钢筋混凝土构件的加固措施
        本项目选择外粘型钢加固方法来提高钢筋混凝土柱抗震性能,通过此方法可以使钢筋混凝土柱抗震性能与载荷承受能力获得显著提升,充分满足了加固抗震区域钢筋混凝土柱的需求,尤其需要对钢筋混凝土柱实施裹钢处理,由此形成更良好的受力状态,并显著降低现场工作量,而且并不会引起截面尺寸的大幅提高。
        3.结语
        地震,给我们国家造成的经济损失无可估量,就一个汶川地震给我们国家造成了非常大的损失。因此,工业与民用建筑的抗震加固意义重大。
        参考文献:
        [1]梁广,振任.工业与民用建筑的抗震加固分析探讨梁广振.建筑设计及理论,2019-10.
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