1.原有的建筑物使用功能改变,部分结构构件需要补强加固。2.在建工程由于设计变更或施工错误,局部位置的拆除改造等均需要补强加固。3.原有的建筑物在屋顶或室内加层,因荷载增加,相关的结构部件需要补强加固。4.原有建筑物超期服役,但又没有条件拆除重建的建筑物,结构主体需要补强加固。5.建筑物内原有的部件妨碍使用,需要拆除,原结构的传力途径发生变化,需要补强加固。6.建筑物内新增机电设备、电梯、扶梯等,设备基础为止荷载增加,需要补强加固。7.电梯、楼梯平面位置发生变化,原有楼梯拆除,封楼板洞口、新开洞口均需要补强加固。
建筑结构加固常用的方法有碳纤维加固、粘钢加固、植筋加固、预应力加固等,使用的加固材料有悍马碳纤维布、粘钢胶、植筋胶、预应力碳板。
钢筋混凝土结构直接加固方法有:1、加大截面加固法该法施工工艺简单、适应*强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。 2、置换混凝土加固法该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。 3、有粘结外包型钢加固法该法也称湿式外包钢加固法,施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所;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。 4、粘贴钢板加固法该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。 5、粘贴纤维增强塑料加固法除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力材质的混凝土结构构件和一般构筑物。 6、绕丝法该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。 7、锚栓锚固法该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
1.增设壁柱和门垛当墙体的窗间墙上出现集中荷载,而墙厚又不足以承受其荷载;或当墙体的长度和高度超过一定限度并影响墙体稳定性时,常在墙身局部适当位置增设凸出墙面的壁柱以提高墙体刚度。当在墙上开设门洞且门洞开在两墙转角处或丁字墙交接处时,为了便于门框的安置和保证墙体的稳定性,须在门靠墙的转角部位或丁字交接的一边设置门垛。2.设置圈梁圈梁是沿外墙四周及部分内横墙设置的连续闭合的梁。圈梁配合楼板的作用可增强楼层平面的空间刚度和整体性,减少由于地基不均匀沉降而引起的墙体开裂,并与构造柱一起形成骨架,提高抗震能力。3.抗震措施由于砖砌体属脆性材料,抗震能力差,因此在7度以上的地震设防区,对砖石结构建筑物的总高度、横墙间距、圈梁的设置以及墙体的局部尺寸等,都提出了一定的限制和要求,必须按抗震设计规范考虑。此外,为增强建筑物的整体刚度和稳定性,还要求提高砌体砌筑砂浆的强度等级以及必要时采用钢筋混凝土构造柱。钢筋混凝土构造柱是从构造角度考虑设置的,一般设在建筑物的四角、内外墙交接处、楼梯间、电梯间以及某些较长的墙体中部。构造柱必须与圈梁及墙体紧密连结,对整个建筑物形成空间骨架。从而增强建筑物的刚度,提高墙体的应变能力,使墙体由脆性变为延性较好的结构,做到裂而不倒。施工时必须先砌墙,随着墙体的上升而逐段现浇钢筋混凝土柱身。
一般加固方法的特点和适用范围4.1加大截面法以增大结构构件的截面面积来提高承载力的加固方法。这种方法加固效果好、经济、适用面广,但施工复杂、湿作业工作量大、工期长,且对房屋的净空和美观有一定影响,妨碍正常使用。加大截面法适用于板、梁、柱、墙、基础等一般受力构件,简单的构造示意如图1所示。图1(a)中的新旧板通过凿毛的结合面整体受力;当不考虑整体受力时,结合面也 可不凿毛,认为新旧板各自受力,此时新板应该同时配正、负弯矩钢筋。图1(b)、(c)也可以取一面或几面加宽。(a)加固板(b)加固梁 (c)加固柱图1加大截面加固法4.2增设支点法通过增设支点,减小结构跨度和内力,提高结构承载力的加固方法。受力明确、简单可靠、效果好,但使用空间受到影响。适用于板、梁桁架,简单的构造示意如图2所示。(a) 加固板(b) 加固梁图2增支点加固法4.3外包钢法在结构构件的四角(或两角)包以型钢的加固方法。当以乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘结时,称为湿式外包钢加固法;当型钢与原柱间无任何连结,或虽填塞有水泥砂浆仍不能确保结合面剪力有效传递进,称为干式外包钢加固法。该加固方法受力可靠、施工简便、工期短,但耗钢量较大,维护费较高。适用于梁、柱屋(桥)架,简单的构造示意如图3所示。(a)加固梁 (b)加固柱图3外包钢加固法4.4预应力法采用外加预应力的钢拉杆、钢铰线或型钢撑杆是卸载、加固及改变结构受力三者合一的加固方法。材料简便快捷,施工时不影响使用,但要有一套施工预应力的工序和设备器具,要求环境温度不超过60度,否则应该采取有效防护措施。适用于梁、板、柱、屋(桥)架,简单的构造示意如图4所示。(a)加固梁图4预应力加固法4.5 粘钢法用结构胶把钢板粘贴在构件外面以提高结构承载力和满足正常使用要求的加固方法。施工工艺简单、速度快,对生产和生活影响小。要求环境温度不超过60度,相对湿度不超过70%及无化学腐蚀的使用条件,否则应采取有效防护措施,对混凝土强度等低于C15的构件不宜采用。适用于板、梁、柱、墙、屋(桁)架,简单构造示意如图5所示4.6碳纤维片材法利用树脂粘结材料将碳纤维片材粘贴于构件表面,从而提高结构承载力的加固方法。材料轻质高强、施工方便,适用面广。要求环境温度不超过60度,相对湿度不超过70%及无化学腐蚀的使用条件,否则应采取有效防护措施,对混凝土 强度等级低于C15的构件不宜采用。适用于板、梁、柱、墙、屋(桁)架,简单的构造如图6所示。(a) 加固板(b)加固梁 (c)加固柱 图6碳纤维片材加固法4.7托梁拔柱法在不拆除或少拆除上部结构的情况下拆除、更换、接长柱的一种加固方法。适用于要求厂房使用功能改变、增大空间的老厂改造的结构加固。具体措施包括有支撑托梁拔柱、无支撑托梁拔柱和双托梁反牛腿托梁拔柱等方案。4.8其它方法如增设剪力墙和支撑体系,以增加结构的整体刚度,调整结构内力,改善结构和构件的受力状况,提高其抗水平力的能力。利用钢结构材料与技术加固混凝土结构等。5 结构加固的几种实用技术5.1化学螺栓锚固技术化学螺栓锚固技术属于后加固技术。采用化学螺栓锚固钢板,解决了常规锚固方法不能加固处理的难题和冬季施工进度慢的问题。近年来,在建筑翻新和建筑的改扩建等方面,化学螺栓锚固施工作为一种新型的、简便有效的后加固方法,得到了较为广泛的运用。这种技术的特点是:1)施工温度范围较宽,可在-5°C — 40°C温度之间施工;2)无膨胀力锚固,对基材不产生挤压力,适用于各种基材;3)螺栓间距、边距小,适用于空间狭小处;4)安装操作便利,安装后能迅速固结,有较高的承载力;5)锚固厚度较大。其适用范围:(1)适用于普通混凝土强度等级大于或等于C15(未开裂混凝土),致密的天然石材;(2)用于多种构件;(3)适用于重载及各种震动负载;(4)在加固改造工程中与大面积粘钢组合使用,如图5(书中照片),加固作用良好,既增强了梁板的抗剪作用,又对建筑混凝土梁板内部空隙有填补作用,提高了构件的整体承载力。5.2 CGM高强无收缩灌浆技术CGM高强无收缩灌浆料,是以高强度材料作为骨料,以水泥作为结合剂,辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。在施工现场加入一定量的水,搅拌均匀后即可使用。采用CGM高强无收缩灌浆料技术,主要用于混凝土加固以及原有结构上的孔洞的修补,加固效果良好。这种灌浆料特点:1)早强、高强:一天强度最高可达50MPa以上;2)自流态、免振捣;无收缩、微膨胀;抗油渗、耐久性好;3)对基层要求低,不须进行平整;工艺简单、操作方便,无需现场配置,易保证质量;拆模时间早,工期缩短;同时可减小抗压构件截面尺寸;4)无毒无味,不污环境,施工无噪声,现场文明。其适用范围:1)适用于混凝土结构加固改造、植埋钢筋及地脚螺栓锚固、钢结构或预制柱垫 板注浆及混凝上梁柱接头连接、混凝土孔洞修补、基础锚杆灌浆、预应力构件孔道灌浆、设备基础二次灌浆等方面。2)适用于施工中不易进行振捣作业的部位;3)适用于室外恶劣气候条件、有腐蚀性、承受振动湿度大、较低温度等环境场合;4)CGM灌浆料的施工温度为-10-40°C,使用温度在-100-600°C。5.3裂缝自动压力灌浆技术混凝土材料是一种脆性非均质的工程材料,抗拉强度低,抗裂性差,容易产生裂缝。产生裂缝的原因主要由外荷载直接应力和次应力引起;这些裂缝的存在,不但降低结构耐久性和防水性,而且给结构整体性和外观造成不良影响,甚至促成结构的破坏。为防患于未然,需要根据裂缝的部位、所处环境、配筋情况和结构形式,进行具体分析、判断和处理。裂缝自动压力藻浆技术特别适合于混土微细裂缝修补加固的新技术。裂缝自动压力灌浆技术特点:1)灌浆器构造轻巧,施工方便,勿需用电,可在水平、垂直等任何方向和高空有障碍、野外无电源等恶劣环境下使用,适应性强,机具无声,便捷安全;2)可在一条裂缝的各处注人口同时自动注入,由于灌浆器内部软管和套筒均为透明塑料,注人情况一目了然,在现场可完全确认注浆效果,灌浆质量可靠;3)灌浆施工速度快,效率高,可节省工期;4)灌浆骠及其配套材料性能良好,使用方便,毒性小,无刺激性气味,使用安全。其可广泛用于混凝土裂缝加固、饰面空鼓填充、止水堵漏等情况。适用的裂缝宽度范围为0.05-3mm,根据结构物的类别可分为几种:1)混凝土外墙、内墙、屋架、梁柱、楼板、屋面板等裂缝的修补加固;2)水泥砂浆墙地面、瓷砖、石材等空鼓部位的充填;3)混凝土构筑物:如筒仓、预制构件、设备基础、水池、水坝、桥梁、隧道、混凝土路面、管道等裂缝修补、止水堵漏。
复合地基加固有:1、注浆加固法注浆法是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中,以改善其物理力学性质的方法。注浆的目的是防渗、堵漏、加固和纠正建筑物偏斜。注浆机理有:填充注浆、渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆。注浆材料有粒状浆材和化学浆材,粒状浆材主要是水泥浆,化学浆材包括硅酸盐(水玻璃)和高分子浆材。2、树根桩法树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建筑的修复和增层、古建筑的整修、地下铁道的穿越等加固工程。树根桩是一种小直径的钻孔灌注桩,其直径通常为100~300mm,国外是在钢套管的导向下用旋转法钻进,在托换工程中使用时,往往要钻穿既有建筑物的基础进入地基土中直至设计标高,清孔后下放钢筋(钢筋数量从一根到数根,视桩径而定)。同时放入注浆管,再用压力注入水泥浆或水泥砂浆;边灌、边振、边拔管(升浆法)而成桩。3、锚杆静压桩法锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、粉土和人工填土等地基用土。锚杆静压桩是指利用锚固于原有基础中的锚杆提供的反力实施压桩,压入桩一般为小截面桩,主要用于基础的加固处理。其优点是所用机具简单,易于操作,施工不影响工期,可在狭小的空间内作业,传荷过程和受力性能明确,施工简便,质量可靠,缺点是承台留孔,锚杆预埋复杂。4、加大基础底面积法加大基础底面积法适用于当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。可采用混凝土套或钢筋混凝土套加大基础底面积。当基础承受偏心受压时,可采用不对称加宽;当承受中心受压时,可采用对称加宽。5、高压喷射注浆法高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、砂土、人工填土和碎石土等地基。高压旋喷注浆法始创于日本,它是在化学注浆法的基础上,采用高压水射流切割技术而发展起来的。高压喷射注浆就是利用钻机钻孔,把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后,以高压设备使浆液成为20Mpa以上的高压射流,从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。
外加预应力加固法外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。预应力加固法几乎没有改变使用空间,并通过卸载、加固功能减少应力滞后现象而取得较理想的加固效果。其不足是预加力设备和锚固还待完善,也存在一定的风险。目前主要用于大跨度结构的加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的大型结构的加固。▋ 粘贴纤维复合材料法粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似,只是加固用的材料是纤维复合材料,如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。它是目前国内外研究较多且具有很大发展潜力的加固方法。与传统的加固材料相比,纤维复合材料具有强度高、质量轻、施工方便、耐腐蚀等突出优点。就碳纤维来说,其抗拉强度规范之值达3400MPa,比普通钢筋高出10倍;弹性模量略高于钢筋,现已用于梁、板、柱、桥梁、屋架等多种结构的抗震加固。▋粘钢加固法粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部,以提高结构承载能力的一种方法。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。其优点是几乎不改变构件外形和使用空间,施工简单、快速,湿作业量小。但对加固构件工作环境有要求,环境温度不高于60℃,相对湿度不大于70%,无化学腐蚀,否则应采取相应措施。适用于承受静力作用且处于正常环境下的受弯、受拉构件的加固。目前在桥梁和房屋结构中得到了普遍应用。▋ 外包钢加固法外包钢加固法是在混凝土、砌体等构件包以型钢(常为角钢、扁钢或钢板等)的一种加固方法,也是一种使用较广的传统方法。采用外包钢加固法能在构件截面尺寸增加不多的情况下,大幅提高构件的承载能力。且具有施工简便、现场工作量较小,受力较为可靠等优点,适于柱、梁、桁架弦杆和腹杆,以及高层建筑的抗震加固。▋改变受力体系加固法粘钢加固法是以减小结构的计算跨度和变形,间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。其优点是简单可靠,不足是易损害建筑物的原貌和使用功能,减小使用空间。适用于房屋净空不受限制的较大跨度的梁、板、桁架等水平结构的加固。▋ 增大截面法增大截面法即增大构件的截面面积(混凝土和配筋量),以达到提高构件承载能力的一种传统的加固方法。可常用于混凝土、砖混结构的梁、板、柱、墙等构件的加固。这种加固方法的优点是工艺简单,技术较为成熟,可靠性强,且能提高构件刚度和稳定性。