基于结构设计的民用建筑加固改造

来源:用户上传      作者:

　　 摘要：本文针对民用建筑的特点，在综合考虑结构设计与加固改造的基础上，讨论了对民用建筑进行加固改造应遵循的原则，并探讨了进行加固改造的步骤、方法以及应注意的问题等。
　　 关键词：民用建筑；加固改造；结构设计
　　民用建筑是一种特殊的商品，使用寿命长达几十年之久，甚至能够长久的保存下去。随着社会的发展，人们对民用建筑的功能要求也逐渐发生变化，因此对民用建筑的加固改造项目逐年增加。目前，我国的建筑业已经向民用建筑的加固改造倾斜，新建与维修改造并重，建设的重点已经逐渐向建筑物的改造、维修、加固方面转移。对于民用建筑的改造，有的是改变其使用功能，有的则是改变其外装修以跟进潮流满足城市规划和人们生活新要求，而更多的则是因由于使用年限已到而存在质量隐患。
　　一、民用建筑结构加固改造的特点和原则
　　（一）民用建筑结构加固改造的特点
　　 对民用建筑结构的加固改造，比新建工程还要复杂，这是由于民用建筑结构加固改造的施工和设计方案有其特殊性。首先，加固改造方案受客观条件的制约，必须针对已建的民用建筑的结构等具体条件来进行结构加固改造设计和施工；其次，加固改造工程要求工期短，施工速度要快，要尽量在少停产甚至是在不停产的条件下施工；第三，民用建筑结构加固改造的施工现场往往比较狭窄，大型的施工机械常常受管道、生产设备以及原有构件、结构等制约而难以发挥其作用；第四，对民用建筑结构的加固改造施工阶段往往会受到各种干扰而中断，导致施工要分期分段进行；第五，加固改造工程复杂而繁琐，常常会因为拆除以及清理工作巨大而存在许多不安全因素。
　　（二）民用建筑结构加固改造的原则
　　 对于民用建筑结构的加固和改造，从总体要遵循先整体后局部的原则，具体来说，应重点遵循以下两个原则
　　（1）总体效应的原则。在对民用建筑物制定加固改造方案时，我们不仅要考虑委托方提出的加固改造的内容，更要考虑建筑物在加固改造后的总体效应以及可靠性鉴定结论，要尽最大可能使加固改造措施能够发挥综合效应，提高加固改造的效率，确保整个建筑物结构体系的安全。在结构加固改造方案确定之前，要全面了解民用建筑物原有的结构材料和结构体系，全面了解已有的结构构造和体系、材料性能以及结构存在的缺陷、损伤等结构信息。分析需改造加固的民用建筑物结构现有的持力水平和受力现状，为加固改造方案的确定奠定基础。总而言之，应根据需改造的民用建筑物结构特点、材料情况、施工条件以及使用要求等综合考虑进行加固改造设计。
　　（2）承载力验算原则。在承载力验算时，常常根据结构的实际尺寸和实际受力状况来确定结构的计算简图。构件的有效截面面积应考虑结构的缺陷、损伤、锈蚀等各种不利因素的影响，即应采用实际的有效截面面积。验算时不仅要考虑实际荷载的结构变形、偏心、局部损伤以及温度作用等造成的附加内力，而且还要考虑原结构与加固部分协同工作的程度，以及结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点，并对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减。
　　二、民用建筑加固改造的步骤
　　 对民用建筑的结构加固改造，要遵循改造鉴定的标准，并以我国现有的这方面的规范规程为依据，按照一定的步骤逐步进行。
　　 目前，对民用建筑物的改造鉴定的标准和依据主要有：《建筑抗震设计规范》《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《钢结构设计规范》《砌体结构设计规范》《混凝土结构加固技术规程》《钢结构加固技术规程》《多层砖房结构加层技术规范》等。
　　 对民用建筑的加固改造，主要遵循以下步骤：首先，收集资料。要调查了解加固改造项目的现状，包括设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等;接着要准备需要加固改造的内容，如使用功能、条件等；其次，现场调查、测试。在施工现场收集需改造加固的民用建筑的材料资料和建筑结构资料；第三，根据项目的实际情况和要求加固改造方案进行结构验算分析，以及进行相应的构件或模型试验，对加固改造方案进行验证；最后，由于加固改造项目一般由具备相应资质并有经验的单位来施工完成，在这期间，设计、监理单位应严格审查施工方案，并配合相关部门做好质检工作。
　　三、民用建筑结构加固改造的方法
　　民用建筑加固改造的方法很多，在此列举比较典型的几种做介绍。
　　（一）混凝土结构加固改造。
　　(1)加大截面法。特点:采用原结构材料加大构件截面以提高承载立。使用范围:梁、柱、板、墙等一般构件。
　　(2)外包钢加固法。特点:在混凝土构件四周包以型钢使其与混凝土协同工作,提高承载力。做法有干式和湿式两种。使用范围:构件截面增大受限制或需要大幅度提高承载力。当采用化学灌浆外包钢时, 型钢表面温度不应高于60℃,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。
　　(3)预应力加固法。特点:采用预应力的钢拉杆或撑杆对原结构进行加固, 使原结构承受的荷载部分转移到加固结构上。使用范围: 可有效提高承载力、刚度和抗裂性。同时加固占用空间小,主要适用于梁、板、屋架等。不适用于温度高于60℃的环境和混凝土收缩徐变大的结构。
　　(4)增设支点法。特点:增加支点以减少构件的计算长度和变形,提高承载力。有刚性和弹性支点两类。使用范围:适用于净空不受限的梁、板、桁架等。
　　(5)粘贴钢板法。特点:在混凝土表面粘贴钢板以提高承载力。使用范围:适用于受弯、受拉构件(梁、板)。不适用于温度高于60℃的环境,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。
　　(6)绕丝法。特点:在混凝土构件四周包以钢丝使其与混凝土协同工作,提高承载力。使用范围: 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)碳纤维织物加固。特点:在混凝土表面粘贴碳纤维织物以提高承载力。使用范围:除具有粘贴钢板相似的优点外, 还具有耐腐蚀、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。
　　（二）砌体结构加固改造
　　(1)对于砖砌体,主要问题可能是砖砌体承载力和稳定性不足, 主要加固方法是扶壁柱法和钢筋网水泥法。
　　(2)砖柱对应的加固方法主要有增大截面法和外包型钢法。砖砌体结构中常见的裂缝需要根据情况具体分析处理。由于温度原因造成的裂缝,可采取填缝封闭和加筋锚固方法;对裂缝较细又数量较多的, 待裂缝发展稳定后可采用灌浆补强的方法; 而由于结构原因造成的裂缝则需先对承载力或稳定性不足的问题进行加固处理后再处理裂缝问题。
　　（三）钢结构加固改造
　　(1)改变结构计算简图的加固方式。如:增加支撑系统变一榀一榀的排架结构为空间结构; 增设支撑改变构件长细比以提高稳定性和承载力;变铰接为刚接增加约束,减少构件计算长度等。
　　(2)加大构件截面的加固方式。钢梁和钢柱均可采用焊接或高强度螺栓连接来实施加固。需注意是在负荷状态下的加固计算。在综合考虑施工条件、加固构件应力重分布时的应力滞后情况以及焊接加固带来的残余应力和变形对加固折减系数K (轴心受力的实腹构件:K=0.8;偏心受力和受弯构件以及格构式构件:K=0.9)
　　四、民用建筑加固改造中应注意的问题
　　 在加固改造工程中界面处理好坏,将直接影响加固设计效果,如果出现空鼓、脱落、“两层皮”等质量问题,这将关系到结构改造的安全性问题。为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视, 适当增大安全储备。针对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面,采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术,务必使加固面结合接触紧密,达到设计要求。加固改造工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载,在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系。对于增加荷载不大的情况可考虑利用
　　剩余的地基容许承载力。事实上地基在长期荷载作用下,其容许承载力相应也会提高。根据相关资料,提高系数K可依据改造前后基底应力之比(p1/p2)参考选用。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-587925.htm