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摘要:隨著現代經濟的飛速發展和生活水平的不斷提高,人們對建筑的數量、質量和使用功能提出了越來越多的要求,科學技術的進步也促使各種新型結構、新型材料以及新的施工工藝不斷出現。人們在滿足建筑物數量的同時,對建筑物的造型、安全性、適用性和耐久性也提出了越來越高的要求。因此進行結構加固成為了一種必然。本文逐一分析了幾種結構加固的方法及特點,并在最后對新的加固技術方向做了一定的探究。
關鍵詞:結構加固,方法,新技術
引言:近年來,隨著基礎建設的不斷發展,愈來愈多的建筑物和構筑物已進入或即將進入老齡化階段, 不斷出現越來越多的混凝土建筑物由于設計變更、施工質量、使用功能改變或經受災害破壞等原因。修復加固在建筑業中的比重逐年增加。
一、常用結構加固方法及特點
1、增大截面法
增大截面法即增大構件的截面面積(混凝土和配筋量),以達到提高構件承載能力的一種傳統的加固方法.可廣泛用于混凝土、磚混結構的梁、板、柱、墻等構件的加固.這種加固方法的優點是工藝簡單,技術較為成熟,可靠性強,且能提高構件剛度和穩定性.其缺點是現場濕作業工作量大,養護時間長,對生產和生活會造成一定影響,對原有結構的外形和房屋使用空間會造成一定影響。
2、外包鋼加固法
外包鋼加固法是在混凝土、砌體等構件的4角或2面包以型鋼(常為角鋼、扁鋼或鋼板等)的一種加固方法,也是一種使用較廣的傳統方法.采用外包鋼加固法能在構件截面尺寸增加不多的情況下,大幅提高構件的承載能力.且具有施工簡便、現場工作量較小,受力較為可靠等優點,適于柱、梁、桁架弦桿和腹桿,以及高層建筑的加固.這種方法的不足是用鋼量較大,加固維修費用較高,且對結構剛度提高不大。
3、外加預應力加固法
外加預應力加固法是采用外設預應力拉桿或撐桿對結構構件或整體進行加固的方法.它通過改變原結構的內力分布、降低結構原有應力水平來間接提高結構的承載能力.預應力加固法幾乎沒有改變使用空間,并通過卸載、加固功能消除應力滯后現象而取得較理想的加固效果.其不足是預加力設備和錨固還待完善,也存在一定的風險.目前主要用于大跨度結構的加固,以及采用一般方法無法加固或加固效果不理想的大型結構的加固。
4、粘鋼加固法
粘鋼加固法是將鋼板用結構膠粘貼在混凝土構件的外部,以提高結構承載能力的一種方法.這相當于構件的體外配筋.該項技術目前已趨于成熟.其優點是幾乎不改變構件外形和使用空間,施工簡單、快速,濕作業量小.但對加固構件工作環境有要求,環境溫度不高于60℃,相對濕度不大于70%,無化學腐蝕,否則應采取相應措施.適用于承受靜力作用且處于正常環境下的受彎、受拉構件的加固.目前在橋梁和房屋結構中得到了普遍應用。
5、粘貼纖維復合材料法
粘貼纖維復合材料加固方法與貼鋼加固法相似,只是加固用的材料是纖維復合材料,如玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)等.它是目前國內外研究較多且具有很大發展潛力的加固方法.與傳統的加固材料相比,纖維復合材料具有強度高、質量輕、施工方便、耐腐蝕等突出優點.就碳纖維來說,其抗拉強度達3 000MPa左右,比普通鋼筋高出10倍;彈性模量略高于鋼筋,現已用于梁、板、柱、橋梁、屋架等多種結構的加固,但它抗剪強度較低,耐火極限不高,且目前此項技術成本較高、施工技術還欠完善等因素阻礙了其推廣應用。
二、鋼筋混凝土結構加固新技術應用
1、FRP抗震加固技術
纖維增強塑料(FRP)近年來利用航天、航空工業取得的成就,在民用建筑領域的開發和應用中受到很大重視,進行了廣泛的研究,取得了很大的進展。具有許多優點,作為混凝土結構加固和修補材料,得到廣泛應用,開辟了一條高效、方便、經濟的加固修補混凝土結構的新途徑。
FRP加固中的缺陷在一定程度上限制了它在加固領域中的應用,尤其是彈性模量與環氧樹脂層傳遞的剪力兩方面。因為結構往往不僅要求強度加固,還需要剛度加固,因此應采用預應力的加固方法,即先對FRP施加預應力再外貼到結構上對結構進行加固,能克服FRP材性上的缺點,對結構同時進行有效的強度與剛度加固,并能充分發揮FRP的高強性能,防止發生粘結破壞,從而使得FRP能更廣泛地應用于結構加固領域。預應力FRP加固受彎構件的試驗及理論研究結果表明,構件開裂荷載與抗彎剛度較非預應力FRP加固的受彎構件有明顯提高,屈服荷載下的撓度與極限荷載下的撓度較非預應力碳纖維布構件有明顯減小,FRP最大應變較非預應力FRP加固構件有明顯增大,且破壞時沒有粘結破壞跡象,控制適當的預應力水平,并不會引起構件延性不足。
2、鋼絲(筋)網水泥砂漿抗震加固技術
鋼絲(筋)網水泥砂漿是以鋼絲網或鋼筋網和加筋為增強材料,水泥砂漿為基材組成的薄層結構,鋼絲(筋)網也可以用其他合適的金屬材料代替。與混凝土相比,鋼絲(筋)網水泥砂漿的主要特點是配筋分散性好和骨料顆粒粒徑小,因此,具有更好的抗裂、抗滲和韌性。
鋼絲(筋)網水泥砂漿加固的研究在近年來已取得了一定的進展,但與其他許多成熟領域相比,還有許多問題沒有解決。
(1)鋼絲(筋)網水泥砂漿加固研究的一個重大問題是試驗數據仍很缺乏,尤其是在國內,這一問題更加突出。現有的研究大多是集中在對混凝土梁加固的靜載抗彎性能研究,而對混凝土梁抗剪、混凝土柱的靜載試驗以及動力性能和疲勞性能研究極少,甚至沒有。而且現有的研究都是一次受力研究,沒有考慮實際加固的二次受力性能。
(2)雖然有些學者對鋼絲網水泥這種構件本身承載力的計算提出了一些方法,但對于加固后構件的計算沒有系統的研究和分析,限制了這種加固方法的實際應用。
3、隔震加固技術
該方法是隔震技術在抗震加固領域中的應用,通過隔震層的設置將地震變形集中到隔震層上,以減小上部結構地震反應,從而保證建筑物內人員、設備的安全。目前已研究出的隔震方法有:橡膠墊隔震、滑移隔震、滾珠或滾軸隔震、擺動隔震、懸吊隔震、彈簧隔震等。目前較多的做法是將隔震層放在原結構基礎上,即基礎隔震。隔震加固法用于現有建筑抗震加固在美國、日本等國已有成功的工程實例,如美國對鹽湖城大廈、洛杉磯政府大樓等幾十棟建筑就是采用此法進行了加固。日本對一些辦公樓、機場等大型公共建筑也是采用此方法進行了加固,效果十分明顯。
三、結束語
在建設中,我們應該選擇合適的加固方法,同時還應考慮其是否具有良好的施工性、是否經濟等方面。隨著現代建筑科學技術的不斷進步,新型建筑材料不斷出現,混凝土結構加固技術會有更大發展,加固方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
參考文獻;
【1】林文修,陳昌松.混凝土加固方法與技術[M].北京:中國建筑工業出版社.
【2】邢占勇.房屋建筑物加固技術概述[J].山西建筑,2003,(1).
【3】袁海軍,姜紅.建筑結構檢測鑒定與加固手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.