摘要:钢筋混凝土柱技术现在越来越被应用到高层建筑施工中,随着经济的不断发展,高层建筑的综合性及其功能性越来越被重视,因此钢筋混凝土柱技术作为高层建筑中最普遍的技术急需更新、完善。目前对于高层建筑而言最大的伤害即震害,面对震害时,高层建筑物是否会出现倒塌主要取决于柱的设计,特别是随着高层建筑和大跨结构的发展,柱的轴力越来越大,柱不但需要很高的承载力而且需要较好的延性以防止建筑在大震情况下倒塌。因此本文主要介绍了钢筋混凝土柱加固、高层建筑重载柱的研究现状,同时对未来该领域进行展望,以期提供一些建议。
关键词:钢筋混凝土柱;高层建筑;加固技术
我国开始高层建筑施工已有许久,因此对高层建筑进行加固技术已是当前高层建筑的重点,在施工中钢筋混凝土柱加固技术为高层建筑的稳定性做出了贡献,但由于我国经济依然处于不断发展中,而且很多高层建筑也处于新旧更替阶段,而已建造的高层建筑在结构上有很多缺陷,致使高层建筑的稳定性存在隐患。为解决此种问题,针对原有房屋的结构,进行混凝土结构加固施工,以保障原有房屋能够正常的居住和使用是及其必要的。
一、高层建筑施工中常用钢筋混凝土结构加固技术
1、现浇柱加固法
在当前的高层建筑施工中,最常见的混凝土柱加固技术就是现浇柱加固法。目前对高层建筑进行加固的混凝土构件包括梁、柱、板、墙等,而柱的加固在实际应用中使用更多,也更为重要。现浇柱加固法按照不同加固类型可分为增加截面面积加固、钢筋混凝土柱外包钢加固、预应力水平拉杆加固以及综合性黏钢加固等,具体加固方式需要结合高层建筑的具体结构具体分析,但以目前的技术水平看,对高层建筑使用现浇柱加固技术是最普遍、性价比最高的,不仅可以增加高层建筑的稳定性,而且可以更有效地降低加固施工成本。
2、直接加固法
在对高层建筑进行混凝土柱结构加固施工中,直接加固法是根据高层建筑的建筑结构应运而生的一种加固技术,在对高层建筑进行加固施工时,可针对其具体的结构情况,采用不同的加固技术进行施工作业。主要有两种分类,第一加大栽面加固法。这种方法主要是采用加大栽面的方式对高层建筑进行加固。主要有两种方式(1)当高层建筑的原柱在刚度和强度上存在不足时,需要采用混凝土包套加固形式,用钢筋混凝土对柱体包套,并保证包套外表面上下均匀。(2)当高层建筑的柱体的受力存在偏向或条件不允许进行混凝土包套作业时,需采取对柱体的单侧或两侧进行加固的方式,施工方法与前者相同,仅在加固位置上进行相应的改变。第二私钢加固法。直接加固法的第二类就是私钢加固法,这种方法主要是用强度较高的胶凝混凝土并将结构截面加大,同时用私角钢或钢板进行外包,通过外包的黏钢,既可以加大截面面积以起到加强承载力的作用,又可以对结构进行横向约束作用,进而使结构体具有较强的抗变形能力和承载力。
3、间接加固法
间接加固法是与依据高层建筑结构而应用的直接加固法相对的,间接加固法的依据是高层建筑的受力状况。现在很多高层建筑在混凝土构件上的受力状况存在很多问题,一般是受力不匀或偏向力有问题。这时就需要对高层建筑构件采用间接加固法来进行施工加固,在我国当前的建筑行业中,比较常用的间接加固方式是预应力水平拉杆加固法。这种方法是将预应力水平拉杆施加在高层建筑的混凝土结构上,并对其中的裂缝进行实际单位的限制,这种方法的运用不仅可以使高层建筑的抗裂性能增强,与此同时更可以使其抗侵性能和抗弯性能得到显著加强,在现在的高层建筑加固施工中采取这种方法,不但能够满足间接加固的需要,还能有效地降低施工成本,节能降耗。
二、高层建筑重载柱的研究现状
对高层建筑的混凝土结构进行加固固然是一种很好的办法,但高层建筑由于力量负荷较大,普通的钢筋混凝土柱现在已经不能满足设计要求,特别是抗震设计中轴压比的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前的高层建筑设计中,根据轴力的大小和抗震的要求通常采用下列四种类型柱:
1、高强混凝土柱
高强混凝土柱主要是指C50以上的混凝土,目前我国多使用C60的混凝土柱。因为要想用更高的混凝土柱,必须考虑施工条件的可行性。而且现在大部分C60的混凝土柱都是在高层建筑中使用,因为与普通的钢筋混凝土柱相比高强混凝土柱,可在一定程度上减小柱截面尺寸,扩大柱网间距,增大建筑物的使用面积空间,对于高层建筑而言性价比更高。此外,高强混凝土还有徐变小、弹性模量高、耐腐蚀等优点。但是高强混凝土柱有一定的局限性,随着混凝土强度的提高,混凝土的脆性特性表现的越来越突出,因此在高强度混凝土柱的使用中,必须采用复合箍筋、螺旋式或焊接环式箍筋等方法,同时增大配箍率,以此提高箍筋对高强混凝土柱的约束作用,这样可以更好地改善高强混凝土柱的延性。现在人们对于高强混凝土柱的使用很是谨慎,因为高强混凝土柱强度越高它的脆性也会相应增加。因此虽然国外已经使用强度很高的C80、C120级混凝土修建了许多钢筋混凝土高层建筑,但一般都不在抗震设防区。
2、钢管混凝土柱
钢管混凝土柱也是当前使用较多的一种建材。钢管混凝土柱指将混凝土注入封闭的薄壁钢管内形成的钢——混凝土组合构件。钢管混凝土柱结合集合两家之长,可以充分发挥两种材料的优势。于混凝土来讲,钢管使混凝土受到横向约束而处于三向受压状态,从而使管内混凝土有更高的抗压性和变形能力。于钢管而言,由于钢管壁较薄,在受压状态下容易局部失稳而不能充分发挥其强度潜力,填入混凝土后,大大增强了钢管壁的稳定性,使其强度潜力可得到充分利用。钢管混凝土柱最大的优点就是可以有效地克服高强度混凝土柱脆性这一缺点,使高强混凝土的工程应用得以实现,可以充分发挥经济效用。虽然钢管混凝土柱其耐火性和耐腐蚀度都不如混凝土柱,但大量使用钢管混凝土柱可以大大节省钢材的使用量。
3、钢骨混凝土柱
钢骨混凝土柱与钢管混凝土柱有一定的相似性,都是集齐钢结构的优势与混凝土结构的优点。唯一不同的是钢骨混凝土柱主要是指在型钢的外面包裹一层混凝土或钢筋混凝土的外壳。钢骨的形式有许多种,一般分为实腹式和空腹式。钢骨混凝土柱与混凝土柱相比,由于配置了钢骨,大大提高了柱子的承载力。实腹式的钢骨混凝土柱,它的优势很明显由于很难形成主斜裂缝,所以破坏过程较为缓慢,具有一定的延性,这就大大提高了结构的抗震性能。与钢结构相比,钢管混凝土柱的外包混凝土可以防止钢构件的局部屈曲,并能提高钢构件的整体刚度,显著改善构件的平面扭转屈曲性能,使钢材的强度得以充分发挥。但同时钢骨混凝土柱也有一个显著的缺点,即钢管混凝土柱的浇注需要制作模板,同时为了防范混凝土的剥落,需配置箍筋。因此钢管混凝土柱结构的配筋工艺十分复杂,需要设计人员相当细致的考虑、设计,否则在施工中可能会遇到问题。
4、复合柱
在我国现今的高层建筑中除了使用上述重载柱外,还在不断研究、设计承载力更大、截面更有效的重载柱,一般我们称之为复合柱。国内外近来开展了对多层钢管混凝土的研究。国外已有这方面的工程实例,但我国国内此类研究仍然任重而道远。
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作者简介:
哈拉哈提•木合塔尔(1980-),女,2004年毕业于中国石油大学(华东)土木工程专业,现主要从事建筑工程管理教学工作。
论文作者:哈拉哈提•木合塔尔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签:混凝土论文; 高层建筑论文; 钢筋混凝土论文; 钢管论文; 结构论文; 技术论文; 承载力论文; 《基层建设》2018年第1期论文;