钢筋混凝土结构加固背景
五十年来,我国的土木工程建设从未停止,发展迅速,特别是近年来,发展极其迅速,整个中国几乎成了一个大工地,新建的高层建筑、会展中心、铁路、公路和桥梁、港口、航道以及大型水利工程等。
然而,我们在发展土木工程基础设施的同时,也应重视对既有建筑的维修。既有建筑结构在长期使用过程中,往往会因设计或施工缺陷、老化、损坏,甚至自然灾害等原因而产生性能劣化。混凝土结构承载力不足、开裂、抗震性能差等问题,影响建筑结构安全性和使用性,因此需要考虑对结构进行修复加固。
随着基础设施的不断发展,越来越多的建筑、构筑物进入或即将进入老化阶段,修缮加固在建筑业中的比重逐年增加,人们预测,如果没有根本性的技术创新,就不可能充分重视这些问题,几十年后社会将无力承担庞大基础设施的维护管理费用。另外,商品混凝土结构可能由于功能改变,如连接、荷载增加等原因发生损坏,也可能由于质量问题,如配筋不足、灾后修复、商品混凝土强度不足等,都需要进行加固。据权威机构调查,预计未来十年,我国建筑业的重点将逐步转向既有建筑的修缮加固。
钢筋商品混凝土结构加固方法
目前各类钢筋混凝土结构构造复杂多样钢结构烟囱维修加固费用,在建筑工程中,钢筋混凝土结构的变更、增建、加固已成为常见问题钢结构烟囱维修加固费用,本文根据工程实践和设计经验,对一些钢筋混凝土结构的加固方法进行总结和比较。
1.碳纤维加固方法
外加纤维增强是利用黏结材料将纤维增强复合材料粘贴于加固构件的受拉区,使其与加固截面共同发挥作用,达到提高构件承载力的目的。
近年来,碳纤维材料以其轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、温度稳定性等优点日益受到土木工程界的关注,成为研究和应用的热点。其抗拉强度相当于大大提高了配筋率,使剪切承载力明显提高,显著改善了构件在斜裂缝出现后的变形性能;另一方面,碳纤维的横向包裹也会对内部的商品混凝土起到有效的约束作用。当受压区商品混凝土达到峰值应力时,侧向膨胀变形急剧增大,碳纤维环向应变明显增大,环向约束力增大,使得商品混凝土的应力-应变曲线下降变得平缓,极限压应变得到提高,从而延缓了受压区商品混凝土的破坏过程,充分发挥了纵向钢筋的塑性变形性能,显著提高了构件的延性。
2. 外部钢筋加固法
外钢筋加固法是在构件四角外包角钢,角钢间用拉板连接的加固方法,外钢筋加固法又分为干式加固法和湿式加固法两种。
(1)湿钢包覆法利用乳胶水泥或环氧树脂等将钢材与原有构件粘结,使得新旧材料具有较好的协同性,具有良好的整体性,但湿作业工作量大。
(2)干法包钢法即钢筋与原构件间无粘结,有时虽然填充了水泥砂浆,但不能保证粘结面剪力和拉力的有效传递,钢筋与原构件不能作为一个整体工作。与湿法包钢相比,干法包钢施工更简便,但承载力不如湿法包钢有效。
该方法可以在不改变原结构构件截面尺寸的情况下,大大提高构件的承载力,增加延性和刚度。适用于商品混凝土柱、梁、屋架、砖窗墙、烟囱等结构构件。外钢加固法特别适用于截面尺寸无法增加但需大幅度提高承载力的轴心、偏心受压构件的加固。此法施工速度快,现场工作量少。外钢加固尺寸较小,加固效果较好,但用钢量大,加固成本较高。
3.粘钢加固法
粘钢加固法的核心是用钢板代替钢筋,利用粘结性能好的高强度建筑结构胶,将钢板牢固地粘结在商品混凝土构件表面,增加加固商品混凝土构件的强度,达到提高其承载力的目的。
与传统加固方法相比,该方法具有以下特点:
(1)工艺简单,只需对加固构件表面进行加工,用结构胶将钢板与其牢固粘接成一个整体,使钢板与原构件能够很好地协同工作。
(2)加固施工所需场地、空间不是很大,而且钢板粘贴在有裂缝的构件上后,2天内就可受力,对生产、生活影响小,特别适用于应急加固工程。
(3)粘钢加固所用钢板厚度一般为2mm~6mm,因此加固不影响结构的外观,重量增加也不太多。
(4)加固效果明显。
4.化学钢筋植入技术
钢筋埋置技术利用高强度化学黏合剂,使钢筋、螺丝等与商品混凝土黏结,达到理想的效果,施工后承载力高,不易移位、不易拔出,致密度好,无需做任何防水处理。
由于是采用化学粘结固定,不会对基材造成膨胀破坏,而且对结构还起到加固作用,施工简便、快捷、安全、符合环保要求,是建筑工程中钢筋混凝土结构改型加固最有效的方法,可用于各类建筑结构增建、改造预留钢筋锚固,也可用于梁、柱头、楼板、剪力墙等结构加固预留钢筋锚固,还可用于各类钢结构、机械设备等。其主要技术特点为:
(1)承载力(剪力、拉力)较高。
(2)不会对固定基材产生膨胀力,适合边距、间距较小的区域。
(3)施工简单,省时。