摘要:改革开放以来,随着经济的不断发展,我国工业设备的更新也在不断加快,特别是位于混凝土建筑上设备,由于设备的更换导致了荷载的增大或者是受力方式的改变,这些都将导致原来的设计不能满足现在的需要,则必须对原结构进行必要的加固处理,才能保证设备安全的运行。文章介绍了建筑工程混凝土结构加固的特点和施工中应注意的问题,更详细说明了混凝土结构加固要求以及几种抗震加固技术。
关键词:建筑工程;混凝土结构;加固技术;
前言:现代的各类建筑物较以前的建筑物而言,无论是从外观、功能上都很大的改善。现代建筑物的框架结构更加复杂,为了保证建筑物的安全和实现长期使用,就要对建筑物进行一定的加固措施,其中混凝土的加固就最重要的一类。
一、建筑工程混凝土结构加固技术特点
1.碳纤维材料加固法通常以混凝土板、梁、柱、桥面板、桥墩以及隧道衬砌为对象进行构件的杭弯补强、抗剪补强以及防止混凝土开裂、剥落等。
2.抗腐蚀性能和耐久性好。建筑工程用的碳纤维材料复合材料不仅能经得起水泥碱性的腐蚀,而且当应用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性环境时,其寿命较长,有很好的防水效果。
3.碳纤维复合材料具有很高的材料抗拉强度,且自重小,即比强度高。如用纤维复合材料对房屋结构进行加固,可基本不考虑纤维复合材料对原结构附加的荷载。
4.具有很高的比刚度,高弹模碳纤维材料的弹性模量可达到钢材的2~3倍,弹性变形能力强。
5.抗疲劳能力强,在纤维方向加载时,与普通钢筋混凝土相比,粘贴碳纤维材料加固混凝土的抗疲劳性能有了很大的提高。
二、进行混凝土结构加固施工方法选择中应注意的问题
根据作者多年的实践经验,认为在进行混凝土结构加固施工方法的选择中应注意以下几个方面的问题:第一,混凝土结构加固方法应具有良好的施工性。加固施工方法的优劣,首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件,没有良好的施工性是阻碍加固工程施工的一个拦路虎。有的加固施工方法虽然具有解决问题的可行性,但是,由于其在施工过程中增加了一定的施工难度,而造成施工工期长,劳动用工大,安全系数低的弊端,结果是将影响到加固质量。例如,某技工学校办公楼因冬季施工,掺加不合格防冻剂,超标的氯离子破坏了钢筋钝化膜,致使十架大梁产生严重裂缝,需要进行加固,对于这类的加固可以采用先进的外包钢加固施工方法,应用QR型建筑工程结构胶粘锚技术,对这十架大梁进行加固,由于技术先进,加固性能好,占用空间小,施工周期短,材料消耗少,工艺简便、安全并减轻了劳动强度,提高了加固质量。取得了良好的综合效益。第二,选择加固工程方案要有针对性,不同的加固工程应采取相应的加固措施,其加固方法需要在进行价格比、性能比、质量比的同时,还要体现出其工艺技术的科学性和先进性,这样的加固方案才是优秀的加固方案。
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三、混凝土结构加固要求
在加固方案的选择上,尽可能争取做到以下几点:(1)综合各加固措施,充分发挥综合效应:如加固性能好,施工短,用材料少,简单易操作、工人劳动强度低等;(2)对于可以继续使用的原结构,尽量保留,发挥其潜力,从而避免了无为的拆卸、更换,节省材料;(3)加固的结构对建筑物原使用功能的影响尽可能降到最低;(4)避免或尽可能降低加固方案带来的负面效应,事先要充分考虑加固措施可能会带来的不利影响。
在加固材料的选择上,采用的混凝土强度等级要比原结构的混凝土强度等级提高一级,对于上部结构的加固材料不应低于 C20;在加固的混凝土中不能掺入火山灰、粉煤灰、高炉矿渣等其他混合材料。对于粘结材料及化学灌浆材料,其粘结强度要比被粘结结构的抗拉强度和抗剪强度大。一般会使用成品,如果工程单位需要自行配置时,就必须进行试配,并检验其与混凝土间的粘结强度。
四、几种典型的钢筋混凝土抗震加固技术
1 预应力抗震加固技术。
在桥梁和建筑物加固领域中,体外预应力加固法已愈来愈受到人们的关注,它克服了采用其它方法加固材料中普遍存在的应力滞后的弱点,保证了新旧材料和结构的整体性与协同工作。工程实践表明采用预应力法加固桥梁和建筑物不仅能提高其承载力,还可以减小挠度和裂缝宽度,提高结构的弹性恢复力,并且具有施工方便,不占用空间等特点。
体外预应力技术在设计理论还是材料设备、施工工艺上都取得了一定的进展,应用范围从早期PC桥梁拓展到了建筑结构,从新建结构拓展到了结构的加固改造和临时性预应力结构或施工临时性钢索。除此之外,体外预应力的应用范围还不仅仅局限于混凝土结构。评价结构设计的基本原则之一就是看该结构形式是否能够充分发挥材料的力学特性,通过运用体外预应力索,任何具有合理压缩特性的材料都可以被连接起来,在适当的应用环境中是一种合理的结构形式。在工程实践中,体外预应力己从单纯应用于混凝土结构拓展到了钢结构,木结构,砖石结构等等,充分证明了其在结构体系方面的优势。
2消能减震加固技术。
消能减震具有较大经济效益和社会效益,逐渐成为重要的结构抗震体系之一。 消能减震是在结构抗侧力构件中设置消能部件,通常由阻尼器等组成,通过其局部变形提供附加阻尼以耗散或吸收由地震输入结构中的能量,减少主体结构地震反应,达到预期抗震加固的目的。在消能减震结构体系中,消能(阻尼)装置或元件在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态,充分发挥耗能作用,耗散大量输入结构体系的地震能量,从而有效地保护主体结构使其不再受到损伤或破坏。试验表明,消能减震装置可以有效消耗地震总输入能量,这种设计减震机理明确,效果显著,安全可靠,经济合理,适用范围广和维护方便等特点。消能减震技术既适用于新建建筑结构,又可用于已有建筑物的抗震加固、维修。 消能器的布置应考虑结构的工作性能、建筑功能和经济等要求,综合比较选择相对较好的方案。对于给定的结构,在消能数量一定的情况下,可根据可控度的概念,采用最优放置的顺序逼进法来确定消能支撑的最优布置方案。将层间变形的均方值定义为最优位置指数。
3 隔震加固技术。
该方法是隔震技术在抗震加固领域中的应用,通过隔震层的设置将地震变形集中到隔震层上,以减小上部结构地震反应,从而保证建筑物内人员、设备的安全。目前已研究出的隔震方法有:橡胶垫隔震、滑移隔震、滚珠或滚轴隔震、摆动隔震、悬吊隔震、弹簧隔震等。目前较多的做法是将隔震层放在原结构基础上,即基础隔震。隔震加固法用于现有建筑抗震加固在美国、日本等国已有成功的工程实例,如美国对盐湖城大厦、洛杉矶政府大楼等几十栋建筑就是采用此法进行了加固。日本对一些办公楼、机场等大型公共建筑也是采用此方法进行了加固,效果十分明显。
结束语:随着这些钢筋混凝土建筑物使用年份的不断增加,建筑物的老旧程度随之增加。钢筋混凝土结构随着时间的不断延长就会产生明显的劣化与损伤,为了确保其安全可靠性,保证日后的功能能够正常发挥,降低事故隐患,延长其使用的寿命,需要对钢筋混凝土结构进行加固与修复。随着科学技术的日益发展,新的材料,新的施工工艺、新的施工技术将不断的被运用于建筑工程中,新的、更成熟的研究成果也将不断运用于钢筋混凝土结构的加固维修领域,同时,在加上相关行业标准规范的不断完善,这些都将使得钢筋混凝土加固技术地更快更好的发展。
参考文献:
【1】王朝秀,周亚平. 碳纤维布(CFRP)在混凝土结构加固工程中的应用.安徽冶金科技职业学院学报.2005(1)
【2】张玉成等. CFRP布和钢条带混合法加固某住宅楼楼板.建筑技术.2005(6)
论文作者:代双建,陈云,王震
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/7
标签:结构论文; 材料论文; 混凝土结构论文; 建筑物论文; 预应力论文; 技术论文; 混凝土论文; 《基层建设》2016年15期论文;