浅谈“结构改造与加固”

来源:用户上传      作者:

　　［摘要］随着时间的推移，历经近百年的建筑，无法满足现在社会的需求，通过结构加固和改造，来满足现在功能的需求。
　　［关键词］结构改造结构加固
　　城市的各类建筑代表着不同历史时期当时的社会经济、文化、艺术、科学技术和人民生活的水平，保护和维修好各个不同历史时期的房屋建筑，有其历史意义，并可保持一个城市特有的风格和特色。但是随着时间的流逝，有些建筑在历经多年的风吹日晒的情况下，房屋的使用寿命从抗震能力上还是承载力等方面已不能满足使用要求。这样结构加固与改造在当今社会就显得极为重要。随着科学技术的发展，结构改造加固技术也越来越广泛应用于土木工程中。结构加固与改造，由于涉及到整个房屋的结构构件，所以对于不同的结构构件也有不同的加固方法。一般情况下，对由于承载力不足而引起的梁柱板构件破坏，经常采用加大截面法（混凝土结构加固法RC）、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法（碳纤维增强聚合物CFRP）等。对由于住宅老化、施工不良、内部应力不均匀或地震、基础不均匀沉降引起的墙体裂缝常采用水泥压力灌浆进行墙体加固；对由于局部承载力不足或抗震不满足规范要求的墙体，经常采用单面或双面钢筋网片水泥砂浆加固法。对于地基承载力不满足要求的，加固方法也很多，常见的有混凝土加固法、托墙换基法、压密注浆法和换填法等。对新旧结构连接常采用植筋的方法进行加固。总的来说结构加固的方法很多，根据具体情况采取不同的加固方法。下面简要介绍一下常用的结构加固方法：
　　一、加大截面法
　　加大截面法（也称混凝土加固法）是在原有梁柱不满足设计要求时，增大截面面积使其承载力提高的一种常用加固方法，这种方法施工周期较长，施工难度也比较大。中百一店老大楼改建工程就使用了这种加固方法。中百一店老大楼为上部九层，地下一层的框架结构，在中百一店老大楼改造工程时，由房屋检测报告得知，该房屋由于建造年代久远，有的梁底保护层大部分脱落，钢筋外露，钢筋腐蚀严重。许多梁和柱的配筋都无法满足现有设计要求，再加上该房屋使用功能的不断改变，比如：根据业主要求，将在原有建筑屋面上增设钢结构网架，并对六层、七层进行结构局部补缺，并增设两部自动扶梯。根据该房屋质量检测报告，再结合业主要求重新考虑荷载的情况下，采用PKPM结构设计软件重新进行承载力验算，并结合“强柱弱梁，强剪弱弯”的抗震原则进行结构设计，结果发现局部框架柱配筋不满足设计要求，框架梁支座负弯矩不满足设计要求。为了房屋的安全使用，根据专家评审的要求，设计时采用了加大截面法对原有结构进行加固。加固后的部分柱截面由原来开的600mm增大为900mm。这种加固法最关键的问题是要处理好新旧混凝土的连接。因为混凝土为粗骨料分散在水泥浆机体中的一种复合材料，它的组成是不均匀的，有的局部还有空隙，老的混凝土经过较长的时间已经硬化，而新的混凝土还处于最初状态，所以新旧混凝土的结合面是一种薄弱环节。设计时首先考虑把原有混凝土表面凿毛，表面清理干净，刷界面剂，然后采用HY-150种植钢筋的方法使种植的钢筋与原有混凝土连接，最后在原有梁柱表面再刷性能优异的界面剂，再浇新的混凝土。实践证明这种加固方法还是行之有效的。
　　二、碳纤维加固法
　　碳纤维加固法是采用一种碳纤维增强聚合物（Carbon Fiber Reinforced Polymer简称CFRP）的新兴高强材料进行加固的一种方法，它最早应用于航空航天等高科技领域，近年来在土木工程领域中的研究与应用得到了迅速发展。碳纤维增强聚合物（也称碳纤维增强塑料）由改性环氧树脂粘聚高抗拉强度的碳纤维束组成。它有碳纤维板和碳纤维布两种方式。采用碳纤维加固具有自重轻（约200g/m2）、施工方便（不需大型施工机构及周转材料，没有湿作业，易于操作）、强度高（抗拉强度约为二级钢的十几倍）、能灵活用于抗弯抗剪加固，柔韧性好，能包裹复杂外形构件，具有融变性和易溶性，抗腐蚀性，符合环保要求等特点，可直接用于钢筋混凝土、砌体结构、木结构等表面，主要用来提高结构强度加固（由于漏放钢筋加固，加层抗震加固，剪力墙开门洞加固等），提高楼面荷载加固（梁柱断裂补强加固，高架、桥梁维修加固，阳台根部断裂加固），木结构加固（木梁承载力不足的加固，内部功能改变，承载力不足加固）。上海市展览中心改建工程绝大部分梁柱板采用碳纤维布加固法。
　　三、粘钢法
　　粘钢法是一种粘贴钢板加进行固法的比较快速的加固方法，它是在通过良好的粘结性的高强度结构胶，把钢板与混凝土牢固地粘在一起共同受力的一种加固方法，该方法始于60年代，具有坚固耐用，施工快速，简洁轻巧，灵活多样，经济合理的特点，适用于建筑结构，公路桥梁，结构老化，房屋功能改变造成结构承载力不足等方面，施工较为方便，不影响结构外形，施工时对生产和生活影响较小。在国际上它是一种适用面较广的先进的加固方法。不仅在建筑上使用，而且在公路桥梁也普遍采用。外包钢加固法也是一种使用面较广的传统加固方法，分湿式与干式两种情况。两者相比，干式外包钢施工更为简便，但承载力提高量、整体工作性能及受力特点也不如湿式外包钢有效，湿式外包钢加固施工较为复杂。上海市档案馆改建工程采用干式粘钢加固。上海市档案馆始建于1937年，大楼为上部十层，地下设半地下室的框架结构。应业主要求，对十层部分拆除后重建，并增设两部自动客梯。根据房屋质量检测报告发现该房屋大部分构件承载力不满足要求，轴压比超限和层间位移不满足规范要求，经过专家评审，加固时对支座处负筋不满足要求的采用了粘钢加固法。
　　四、植筋加固法
　　植筋是运用高强度的化学黏合剂，是钢筋螺杆产生握紧力，从而达到予埋效果的一种加固方法。这种方法常用于各类建筑结构增建，变更等预留钢筋固定，横梁、柱头、楼板、剪力墙加固等钢筋锚定，钢结构、机械设备、支架、玻璃幕墙等锚杆锚定，主要适用于需要固定，生根之处（新旧混凝土的连接）。这种加固方法具有密着良好的特点，因为它是通过化学粘合固定，不但对基材不会产生膨胀破坏，更适合间距、边距较小的部位施工，而且对结构有补强结构，能增加混凝土的抗弯抗折的性能。西郊庄园会所改建工程新旧建筑结构的连接全部植筋连接。这种性能目前是植筋唯一所具有的。西郊庄园会所扩建工程采用了这种加固方法。
　　五、结构胶灌浆加固法
　　结构胶灌浆加固法是一种用来修补由于多种原因引起的裂缝的加固方法。这种方法是利用机械持续施加压力，将药水推往裂缝的缝隙，直到灌满溢出为止。墙面局部承载力不足或不满足抗震要求的，采用单面或双面钢筋网片水泥砂浆进行墙体加固，可以大大提高墙体的抗震能力。单面钢筋网片水泥砂浆墙体加固，当其加固面层厚度为40mm，面层砂浆强度等级为M10，钢筋规格为Φ6@300，被加固的墙体砂浆强度等级为M0.4时，其单面层加固的基准增强系数可达到2.16。双面钢筋网片水泥砂浆墙体加固，当其加固面层厚度为40mm，面层砂浆强度等级为M10，钢筋规格为Φ6@300，被加固的墙体砂浆强度等级为M0.4时，其单面层加固的基准增强系数可达到3.12。这些被加固的墙体可以极大地吸收地震作用能量，现在由于抗震规范的要求，1999年1月以前建造的房子，由于没有考虑地震作用，所以如需改造就必须严格按照抗震规范要求来对房屋进行结构加固。
　　在结构加固和改造中，除对房屋上部结构进行加固外，最重要的还是基础的加固。华山医院5号楼修缮工程，采用了“托墙换基”的方法进行地基加固处理。华山医院5号楼工程比较复杂，它是由于新建华山医院门急诊综合大楼，对5号楼保留一半，拆除一半，拆除的一半将来新建门急诊大楼，由于门急诊大楼有地下室，所以基坑的开挖必然影响到5号楼的结构。当时我们考虑到这一问题的复杂性，首先在拆除一半后，对原5号楼进行基础加固，在原有条基的两侧，均浇捣新的钢筋混凝土承台梁，梁的下部设置Φ300树根桩，为确保新旧结构共同工作，在各原砖墙的长度方向，每隔1.5米左右浇捣横穿墙身的钢筋混凝土减荷梁（扁担梁），这样就可以使上部荷载通过新设置的扁担梁及钢筋混凝土承台梁，传到承台下部的Φ300 树根桩，树根桩的数量和长度，根据房屋地质报告进行计算。这样就确保了原建筑物上部荷载能通过树根桩直接传到新挖基坑地下不受扰动的土层，最大限度地较少了新挖基坑对华山医院5号楼的影响。
　　结构改造必然引起结构的加固，两者相辅相成。在当前社会随着旧房改造和新建筑使用功能的改变引起结构变化的工程越来越多，结构改造和加固就起着不可替代的作用。伴随着科学技术的不断发展，结构加固技术也在不断提高，在新的形势下，掌握好结构加固技术是十分必要的。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-604074.htm