混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(混凝土加固法,有粘結(jié)外包型鋼加固法(濕式外包鋼加固法))
混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計是提高現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)安全和承載能力的重要手段。有粘結(jié)外包型鋼加固法(濕式外包鋼加固法)是一種常見的加固方法,通過在混凝土構(gòu)件外部包裹型鋼來提高其承載力和剛度。這種方法可以有效抵抗由于材料老化、荷載增加或環(huán)境變化等原因引起的結(jié)構(gòu)性能下降。,,實施有粘結(jié)外包型鋼加固法時,首先需要對原有混凝土結(jié)構(gòu)進行評估,確定是否需要加固以及加固的范圍和深度。根據(jù)設(shè)計要求選擇合適的型鋼規(guī)格,并確保型鋼與原結(jié)構(gòu)之間具有良好的粘結(jié)性。進行現(xiàn)場施工,包括型鋼的安裝、固定和連接等步驟。對加固后的混凝土結(jié)構(gòu)進行檢驗和驗收,以確保其滿足設(shè)計和使用要求。,,有粘結(jié)外包型鋼加固法具有施工簡便、成本較低、效果顯著等優(yōu)點,適用于各種類型的混凝土結(jié)構(gòu)加固工程。
一、混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的原因
- 施工質(zhì)量問題:對于尚未建成的工程,如果存在施工質(zhì)量問題,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)達(dá)不到預(yù)期的強度、剛度、抗裂度以及穩(wěn)定性等要求,需要進行加固設(shè)計。
- 結(jié)構(gòu)變更:在混凝土結(jié)構(gòu)還未封頂時,若結(jié)構(gòu)用途改變需要調(diào)整結(jié)構(gòu)形式或承載能力,就必須進行加固設(shè)計。
- 到達(dá)安全期限:當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到安全使用期限后,結(jié)構(gòu)的各項性能可能衰退,為了繼續(xù)安全使用,需要進行改造加固。
- 災(zāi)害損傷:地震、火災(zāi)、臺風(fēng)、水災(zāi)、冰雪和戰(zhàn)爭等自然災(zāi)害會造成混凝土結(jié)構(gòu)不同程度的損壞,為恢復(fù)結(jié)構(gòu)功能和安全性,需要加固設(shè)計。
- 設(shè)計規(guī)范提高與設(shè)計不當(dāng):按照極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計的結(jié)構(gòu)必須滿足強度、剛度和耐久性要求,但由于設(shè)計規(guī)范要求提高或者設(shè)計本身不當(dāng),可能造成結(jié)構(gòu)物承載力和剛度不足,甚至存在嚴(yán)重安全隱患,這種情況下需要加固設(shè)計。
- 使用功能變化:建筑物改變用途后,荷載分布和大小可能與原設(shè)計不同,原結(jié)構(gòu)的強度和剛度不能滿足要求,從而需要進行加固設(shè)計。
二、混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的常用方法
(一)直接加固法
- 加大截面加固法
- 在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層,能增加截面有效高度、擴大截面面積,提高構(gòu)件正截面抗彎、斜截面抗剪能力和截面剛度,起到加固補強作用。在原構(gòu)件正截面配筋率不太高時,增大主筋面積可有效提高原構(gòu)件正截面抗彎承載力。在截面受拉區(qū)加現(xiàn)澆混凝土圍套增加構(gòu)件截面,新加部分和原構(gòu)件共同工作可提高構(gòu)件承載力,改善使用性能。該方法施工工藝簡單、適應(yīng)性強,有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗,適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土加固,但現(xiàn)場施工濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)生活有影響,且加固后建筑物凈空會減小。
- 置換混凝土加固法
- 優(yōu)點與加大截面法相近,加固后不影響建筑物凈空,但也存在濕作業(yè)時間長的缺點。適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。
- 有粘結(jié)外包型鋼加固法(濕式外包鋼加固法)
- 把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件外邊,加固鋼筋混凝土梁一般采用濕式外包法,即通過環(huán)氧樹脂灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體。加固后受拉和受壓鋼截面面積大幅提高,正截面承載力和截面剛度也大幅提高。該方法受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,不宜在無防護情況下用于600°C以上高溫場所,適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但要求大幅提高承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
- 粘鋼加固法
- 在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載力不足區(qū)段(正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面)表面粘貼鋼板,可提高被加固構(gòu)件的承載力,且施工方便。施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有少量濕作業(yè),對生產(chǎn)生活影響小,加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
- 粘貼纖維增強塑料加固法
- 用膠結(jié)材料把纖維增強復(fù)合材料貼在被加固構(gòu)件的受拉區(qū)域,使其與被加固截面共同工作,達(dá)到提高構(gòu)件承載能力的目的。除了具有與粘貼鋼板相似的優(yōu)點外,還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
- 繞絲法
- 其優(yōu)缺點與加大截面法相近,適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場合。
- 錨栓錨固法
- 適用于混凝土強度等級為C20 - C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固,不適用于已嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
(二)間接加固法
- 預(yù)應(yīng)力加固法 - 預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固法
- 對于混凝土受彎構(gòu)件,預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固時,由于預(yù)應(yīng)力和新增外部荷載共同作用,拉桿內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力,該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構(gòu)件上(當(dāng)拉桿與梁板底面緊密貼合時,拉桿會與構(gòu)件共同找曲,此時尚有一部分壓力直接傳遞給構(gòu)件底面),在構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用,克服部分外荷載產(chǎn)生的彎矩,減少外荷載效應(yīng),從而提高構(gòu)件的抗彎能力。同時,拉桿傳給構(gòu)件的壓力作用能緩解、控制構(gòu)件裂縫發(fā)展,斜截面抗剪承載力也隨之提高。加固后構(gòu)件的承載力主要取決于壓彎狀態(tài)下原構(gòu)件的承載力。
三、混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計的原則
- 安全性原則:結(jié)構(gòu)安全性是建筑物存在的基本要求,在混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計中,加固方案的選擇、材料選用、施工質(zhì)量控制等都要充分考慮結(jié)構(gòu)的安全性。
- 經(jīng)濟性原則:在滿足結(jié)構(gòu)安全性和使用功能的前提下,應(yīng)盡可能降低加固工程的成本,例如考慮施工方法的簡便性和易行性以降低成本。
- 環(huán)保性原則:注重環(huán)保,減少加固工程對環(huán)境的負(fù)面影響。
四、混凝土結(jié)構(gòu)加固施工中的質(zhì)量控制
- 施工過程中必須嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量、施工工藝和施工質(zhì)量,確保最終的加固效果符合設(shè)計要求。這對提高施工人員的技能和質(zhì)量意識具有很好的指導(dǎo)作用。
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