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建筑结构的加固方法及发展趋势

作者: 发布时间:2020-01-22 16:46:39 阅读: 56 次

【摘要】随着建筑技术的迅猛发展,新建筑物拔地而起。与此同时,如何能让既有建筑安全、可靠的使用,这个问题也日益受到关注。我国从上世纪50年代就开始了建筑结构的加固与维修,本文就建筑结构加固的重要性、各种加固方法的适用范围及未来的发展方向做一分析与展望。

【关键词】 建筑结构  加固方法   重要性   前景   发展趋势

1 引言

建筑结构在使用过程中,随着时间的变化,会产生一定的自然老化。也会因为各种不可抗力或设计失误和施工不当引起各种工程灾害。这些问题的解决,最终要依靠受灾后的结构检测与加固上。工程结构加固能够使受损的工程结构重新恢复使用功能。

2 建筑结构加固的重要性

 在发达和,建筑结构加固与维修已成为建筑业的重要部分。现在发达新建结构数量较少,对既有建筑物加固维修与改造工程已超过60%,如欧洲用于加固维修工程与新建工程的投资比例已达5:1。

2008年汶川地震造成了直接经济损失8452亿元人民币。四川损失最严重,占到总损失的91.3%在财产损失中,房屋的损失更大,民房和城市居民住房的损失占总损失的27.学校4%。包括、医院和其他非住宅用房的损失占总损失的20.4%。另外还有基础设施,道路、桥梁和其他城市基础设施的损失,占到总损失的21.9%。根据应急评估专家组分析,除彻底倒塌的房屋外,仍有42%的房屋轻微损坏或基本完好,只需要日后维修即可。约有28%的房屋受到了中等程度的损坏,需要加固。

建筑物进行加固与新建建筑物相比较,对建筑物进行加固与维修,不仅在短时间能够使建筑恢复使用功能,而且其加固维修的费用仅为新建建筑物的30%-50%,经济效益与社会效益显而易见。

曾有美国学者提出了的“五倍效应”规律,即投资1元建造新建筑,竣工投入使用后用于加固维修的费用高达5元。由此可见对既有建筑进行检测鉴定并加固维修的是非常重要的。

3建筑结构需要加固的原因

3.1建筑物达到或超过设计基准期。

根据《建筑结构可靠度设计统一标准》中规定的各项基本原则,可知除了有重大纪念意义的建筑和特别重要的建筑结构设计使用年限为100年外,大部分建筑在设计时都按50年的设计使用年限来设计。从理论上讲,如果建筑物达到或超过设计使用年限,结构就有可能因为自然老化,有可能造成,危及人的生命、造成经济损失、结构破坏的严重后果。根据结构鉴定进行后期的加固维修。

3.2古建筑物保护。

意大利比萨斜塔是中世纪欧洲最重要的建筑之一,从1934年到2007年总共经历了五次改造与加固,使倾斜度恢复到了1838年时的状态。

3.3抗震加固。

由于地震灾害或现有结构达不到抗震设防烈度,对结构的主要承重构件进行加固改造,增强抗震能力。

3.4结构损害。

建筑物随着时间推移的自然老化,年久失修或由于各种灾害影响导致结构损伤或破坏,不能满足结构的安全性与可靠性要求。

3.5纠正设计或施工失误

如设计中配筋不足、构件截面太小;施工中偷工减料。

4 结构加固方法分析  

建筑物的加固方法很多,对应于不同的结构可采用不同的方法。目前较为常见的方法有以下几种:

加固方法

原理

优点

缺点

适用范围

外包混凝土

加固法

也称为扩大截面法。主要是增大构件的截面与配筋来提高构件的刚度。

可以提升构件的稳定性,可以大幅度降低构件发生裂缝的概率。

建筑净空有一定的减小。

可以加固,也可以小规模的实施裂缝修补。也可以用于加固钢筋混凝土建筑中的柱,梁等构件。

置换混凝土

加固法

做好支顶措施,保证原有构件的安全稳定,也使得混凝土的置换工作处于卸荷的状态进行。同时要对原有的混凝土采取科学方法剔除并做好清理工作。

构件加固后与原貌相同,且不增大截面面积,可以大规模操作。

原有的混凝土剔除难度大,很容易对建筑物原有构件造成损坏,且湿作业时间较长。施工时候一定要仔细,严格执行各种操作标准。

适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固及已有混凝土承重结构受腐蚀、冻害、火灾烧损、地震、强风和人为破坏后的修复。 

预应力

加固法

   是通过外加预应力钢拉杆对钢筋混凝土建筑施工达到加固目的的方法在施工过程中不断增加预应力迫使钢拉杆和其他的型钢撑杆受到压力对原有建筑物结构的预应力产生影响甚至是改变从而大幅度的降低了原有建筑物的应力水平。

施工方便、经济可靠,预应力筋(束)可以单独防腐甚至可以更换加固效果稳定,且总体成本相对较低具有很大的优势。 

加固后对原结构外观有一定影响,比较适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固;

加固后需要注意预应力筋的防腐问题;

预应力杆件与原构件的连接、锚固处理复杂、难度大。在设计和施工方面一般应该由专业技术实力较强的企业来完成。 

可以应用于大规模大跨度的大型钢筋混凝土建筑加固施工

不宜用于混凝 土收缩徐变大的结构。

 

外包钢

加固法

在构件的四角或两面包以型钢。

不增大构件截面尺寸,大幅度地提高混凝土柱的承载力。工作量很小、操作简单、而且加固的效果相对很稳定。

为了使角钢能紧贴构件表面,混凝土表面必须打磨平整,无杂物和尘土。       

适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。 

绕丝

加固法

将退火钢丝缠到将要加固的建筑物构件上,使得原建筑物构件的混凝土被约束。

自重增加会比较小,构件的尺寸和相关的截面没有太明显的变化,对施工的环境要求也不高。

通过施工后,加固的效果不太明显,尤其是矩形截面的钢筋混凝土的构件承载力难以得到显著的提高。

法适用于各种结构构件的局部加固处理。 

4 混凝土加固技术的前景及发展趋势

目前,我国既有建筑物总量达400多亿平方米,我国建筑业开始由大规模新建时期迈向了新建与加固维修齐头并进的时期。随着科学技术的发展,建筑结构加固技术出现了一些新的趋势。

 4.1新型复合材料得到广泛应用

复合材料加固法也称为FRP加固法。主要有碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维等。

土木工程学科发展至今,能够产生日新月异的变化,在很大程度上依赖于新材料的研发与应用。过去,常规材料有钢板、型钢等。但随着社会的发展,我们在结构加固与维修时,不仅仅要求结构加固的安全可靠,还要求使用的材料经济美观、便于施工。而复合材料以其优异的力学性能和广泛的适用性得到了广泛的实际应用。

4.2新施工工艺技术加快施工进度

在发达,兴起了用钢丝网或钢丝网和加筋为增强材料,水泥砂浆为基材组成的薄层结构来进行结构加固。这种技术在西方,应用较早,技术发展比较完善。而国内开展这方面研究较晚,工程技术人员也将一些试验应用于工程实践中,但从结构加固的总量上来说,基本上还处于起步阶段。钢丝网能够提高结构的承载力,砂浆层起保护和锚固作用。它拥有较高的抗拉强度重量比和较高的韧性、延展性及耐久性,比普通水泥砂浆有着大得多的抗裂能力,容易被浇筑成任意的形状,适合于各种轮廓外形的结构构件的修复和加固。此方法加固效果明显且便于施工。

5 结语

目前,我国建筑业正在蓬勃发展,建筑物的加固与维修所涉及的范围也将越来越宽广,各种新的加固技术也将不断的研发出来,结构的加固技术也必将有更广阔的发展前景 。一些新材料、新工艺也在加固技术中也得到了不断的发展与应用。

参考文献

【1】 王建勋:《钢筋混凝土结构加固技术》,山西建筑,2010年。

【2】 张益多、刘荣桂:《混凝土结构加固技术研究及应用综述》,江西大学学报,2003年。

【3】 叶志明:《土木工程概论》,高等教育出版社,2011年 。