浅析结构加固技术在改造工程中的运用

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:高文斌
[导读] 摘要:房屋建筑工程是建筑工程体系的重要组成部分,近年来,随着对老旧建筑加固改造项目数量的不断增多,加固改造技术应用的科学性与合理性受到了社会各界的高度关注。
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        摘要:房屋建筑工程是建筑工程体系的重要组成部分,近年来,随着对老旧建筑加固改造项目数量的不断增多,加固改造技术应用的科学性与合理性受到了社会各界的高度关注。
        关键词:结构加固技术;改造工程;运用
        1房屋建筑工程结构加固改造作业的必要性
        在当前新市场经济常态下,房屋建筑工程作为一项重要的民生工程,其工程施工质量和施工效率一直以来受到了社会各界的高度关注,而对房屋建筑工程中钢筋混凝土结构进行加固改造,是近年来建筑企业的重点内容,其必要性主要体
        现在如下方面:
        保障居民的生命财产安全。作为建筑工程体系的重要组成部分,房屋建筑工程一直以来与人们的生命财产安全存在一定紧密联系,随着建筑使用年限的不断提高,房屋建筑工程整体的稳固性在慢慢降低,使用寿命在缩短,对建筑的安全使用造成了不利的影响。加固房屋建筑工程不仅能从根本提高房屋建筑质量,并且在保障人们生命财产安全、延长房屋使用寿命等方面具有重要意义。
        2结构加固技术的基本原理
        2.1结构加固的受力特点
        加固构件受力与原结构构件受力不同,多数加固方法属于二次受力,由胡克定律可知,只有当后增加的结构构件发生被压缩或拉伸变形时,新增加的材料产生应力后方与原结构构件共同工作,因此,被加固构件在后续加载受力过程中,新加部分材料的应力始终滞后于原结构构件的累计应力,当原构件达到应力极限时,新增部分的材料应力还比较低,易发生逐一破坏,因此加固设计不能完全等同于新建设计,应考虑其特殊性,采取适当卸荷等措施,使新增材料部分与原结构材料共同受力,以此来保证结构安全。
        2.2新增部分与原有构件共同工作措施
        新老结构的结合面处理好坏是加固工程成败的关键因素之一。结合面主要承担剪力和拉力,因此,结合面能否承担并传递这部分应力是加固效果的关键所在。
        以增大截面法为例,影响新老结合面应力传递的主要因素有混凝土强度、结合面的粗糙度、界面剂的使用、以及抗剪摩擦筋的设置。(1)混凝土强度影响。根据国内外研究成果,当原有构件混凝土强度较高时,新增混凝土采用高标号混凝土可以提高结合面的粘结性能,一般提高1~2个标号,当混凝土强度提高幅度较大时,结合面粘结性能提高并不明显。(2)结合面粗糙度影响。根据国内外研究人员对结合面的粗糙程度研究结果可知,结合面的处理方式对粘结强度影响非常大,当结合面粗糙度大时,新老结合面能够获得较好的粘结效果,但当继续增加构件粗糙度,对提高粘结性能影响不大。(3)界面剂的影响。界面剂的主要作用是通过粘结剂增加范德华力,从而提高界面结合效果。根据国内实验结果可知,环氧类对新老结合面的粘结力提高明显,水泥基类效果一般,整体来看,界面剂的使用对新老结合面均有所提高。(4)抗剪摩擦筋的设置。设置抗剪摩擦筋可有效提高结构延性和抗剪能力,有效传递结合面应力,保证结构新老构件共同受力。
        2.3结构加固的原因和目的
        结构加固的原因主要有以下几个方面:(1)设计、施工缺陷;(2)建筑改造;(3)自然灾害、火灾等;(4)结构耐久性降低;(5)保护建筑移位。
        其中建筑改造与结构缺陷处理是既有建筑改造中最常遇到的问题,既有建筑改造主要包括,增层改造、改扩建工程、加固托换工程、移位工程、纠倾工程、结构裂损加固处理等。结构加固的目的主要是增强结构构件的强度、刚度和稳定性,保证结构改造及裂损处理的安全性,延长结构的使用期限,保证结构能够可靠工作。


        3房屋建筑工程结构加固改造技术
        3.1粘贴碳纤维材料加固
        目前,对于中国建设工程项目的施工,这种施工方法的使用频率非常高,是现代工程技术中常见的施工工艺。碳纤维材料粘贴技术主要应用于建筑工程结构的施工。采用碳纤维材料的增强技术修复可以加强建筑工程结构。CFRP材料在建筑工程结构的强化过程中具有一定的优势,材料强度高,且CFRP材料具有拉伸性能好、整体质量轻的特点。将CFRP材料置于建筑工程结构的强化处理上的应用,可以提高建筑结构的结构强度。建筑施工单位不受较大影响,结构自重也不增加。
        目前,施工工艺的发展水平大大提高,其工艺技术的发展比较成熟,应用也更加明显。由于碳纤维材料的化学性质非常稳定,价格也便宜,而且施工也非常方便,所以应用比较广泛。但是,材料同时存在一定的缺陷,材料的损伤形式更加脆弱。在实际施工中,材料的极限抗拉强度需要测试,影响系数增加,纤维布的强度降低,强度不能有效地发挥,泥质量得到改善,不会发生剥落和破坏现象。如果发生剥离和破坏,建筑材料的应力就可以连续滑动,从而大大降低了结构的增强效果。同时要注意结构温度,应制定相应的防护措施。
        3.2加大截面加固法
        该增强技术是目前建筑结构增强中最成熟的技术之一。施工技术比较简单,建设价格较低,因此在建筑行业中应用广泛。在建筑结构的主载荷部分,通过适当增加结构材料的截面面积来实现应力分散,从而有效避免了因应力集中大小引起的材料开裂和变形的问题。在实际施工中,截面加固的方法也
        面临着两个问题,一个是由于大楼结构的复杂性,有很多地方需要增加,实质上压缩了大楼内的空间,影响了发展商的经济效益;二个运营时间长,必须在后期投入专家来检查各级的质量。因此,在几个高层、复杂的建筑中,增加截面加固方法的适用性不高。
        3.3外包钢加固法
        外包钢法是指用型钢加固结构所需的四个角连在一起的加固方法,将该型钢与固定板连接起来。外包钢法采用了两种湿热包裹法:湿法和干法。方钢和原部件通过感光性粘接剂、水泥或环氧树脂粘接,在包型钢与原部件之间形成整体的粘接力,完整性好,但工作量大。在干式钢包钢的加固方法中,型钢与原构件之间没有粘接。有时它用水泥砂浆填充,外部型钢和原始结构承受应力,不是整体应力。干式外包装法虽然施工简单,但支撑力有所提高。外注钢法在不改变原结构的横断面的情况下,可以大大提高结构的承载能力,可用于混凝土柱、梁、屋顶等结构的加固。特别是对于受压构件的加固,截面尺寸的变化是不允许的,结构承载力的变化也是不允许的。上述方法施工速度快,安装工作量小,加固效果显著,施工成本高。
        3.4增补受拉钢筋加固
        在建筑物的混凝土结构中,如果混凝土结构的整体应力不均匀,则会降低混凝土结构的安全性及稳定性。因此,有必要通过使用混凝土建造房屋,使混凝土各部分的力量变得均等,从而延长整个建筑物的使用年限。在钢筋技术的应用中,对建筑相关人员进行充分补充,通过钢筋的加入,提高结构集中区域的支撑力,并且根据实际情况采用钢筋与梁结构的焊接方法进行连接,选择外被包钢以达到较好的加固效果。
        结束语
        总而言之,随着近年来城市化、工业化建设进程的不断加快,对原有建筑进行加固是现阶段基层产业机构和相关主管部门的核心发展方向,尤其在房屋建筑使用一段时间后,钢筋混凝土结构屋体裂缝、墙体剥落、梁柱损毁等问题的存在给人们的生命财产安全造成了极大的威胁,故而为规避房屋坍塌事故的发生,加快加固方法的研发是现阶段基层产业机构的重要战略性手段。
        参考文献
        GB 50010-2010 混凝土结构设计规范(2015版)
        GB 50367-2013 混凝土结构加固设计规范
        [1]王俊云,李强.浅谈房屋建筑结构加固技术[J].门窗,2014(5).
        [2]王胜男,卢元刚.浅谈房屋建筑结构的加固方法[J].江西建材,2015(10).
        [3]何俊祥,何民.多层砖混老住宅抗震加固改造技术方案分析[J].建筑技术,2017,48(S1):65–66.
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