建筑结构鉴定与加固改造技术的进展论文_张茂盛

建筑结构鉴定与加固改造技术的进展论文_张茂盛

温岭市建筑设计研究院有限公司

摘要:随着建筑技术的更新以及人们审美要求、忧患意识的提升,建筑结构的检测、鉴定以及加固己成为一种普遍的需求。建筑工程成本高、周期长,不能轻易的进行拆除,为保证安全性,利用新技术对已建成的建筑物进行维护与修建十分必要。当前,我国的建筑行业发展己从大范围的建筑新建筑物转为新建和维护修理并存的阶段。

关键词:建筑结构;鉴定;加固改造

一、建筑结构鉴定与加固改造的重要性和紧迫性

国外结构工程的发展过程表明,当工程建设进行到一定阶段后,工程结构的维修改造将成为主要的建设方式。我国的工程结构,特别是建筑物则因为特殊的历史和发展方式,在许多方面更需要对既有建筑物进行加固与维修改造。而建筑物加固与维修改造的前提是对其进行鉴定,然后根据鉴定结果采取相应的加固处理措施。

到2009年,我国既有建筑面积达到436.5亿m2。由于城市化进程加快,设计、施工和管理使用存在先天不足,同时由于地震、火灾等灾害的影响,建筑结构鉴定与加固改造已成为我国基本建设急需解决的重大问题。

1.国外工程建设的发展过程

综合国内外相关文献可看出,世界上经济发达国家的工程建设大体上都经历了 3 个阶段,即大规模新建、新建与维修改造并举和重点转向既有建筑的维修改造。例如,英国在 1975 年―1980 年间新建工程数量和费用减少,建筑维修改造的项目却逐年增加,1978 年用于投资改造的费用是 1965 年的3.76 倍,1980 年建筑物维修改造工程占英国建筑工程总量的 2/3;瑞典建筑业 1980 年代首要的任务是对已有建筑物进行更新改造;在美国,新建筑业开始萧条,而维修改造业兴旺发展,美劳工部预报,2000 年后旧房维修改造业将是最受欢迎的九类行业之一。国家的投资方向当然也就决定了科研的方向。由政府出面组织开展研究和技术开发工作也显示了经济发达国家对既有建筑物的重视,日本建设省从 1981 年至 1984 年用四年时间组织进行了提高建筑物使用寿命的技术开发项目,以防为主,从建筑立法、设计、施工和改造四个方面入手,解决建筑物的寿命问题,并已制订了一系列法令和标准。

2.我国工程建设面临的现状和存在的问题

当前国内发展生产,提高生产力的重心,已从新建工业企业转移到对已有企业的技术改造,以取得更大的投资效益,按一些资料统计,改建比新建可节约投资约 40%,缩短工期约 50%,收回投资的速度比新建厂房快 3 倍―4 倍,同样,对民用建筑进行改造的要求,在我国也日益迫切。随着我国城市人口的不断增长,尽管兴建了大量的住宅和相应的配套措施,但无房、缺房和不方便户仍达 20%以上。而且随着城市房价的上涨,越来越多的人买不起新房。为缓解这一矛盾,抓好旧房的增层改造,向现有房屋要面积,可有效降低工程造价,显然是一条重要出路。我国城市现有的房屋中,有 20%―30%具备增层改造的条件。增层改造不仅可节省投资,同时,可不再征用土地,对缓解日趋紧张的城市用地矛盾,也有重要的现实意义。

据了解,“一五”期间,我国更新改造资金只相当于同期基本建设投资的 4.2%,“三五”期间已达 27%,“四五”期间为 31.7%,“七五”期间为54%。这清楚的说明,在今后的若干年内,国家用于旧建筑物维修、改造和加固的费用将逐步增加,特别是工业建筑更是如此。基本建设政策的变化不仅给建筑行业的科研人员提出了新的研究任务,也对建筑的设计、施工和质检人员提出了更高的要求,特别是工业企业的领导和房屋管理人员肩上的担子加重了,工作风险增大。

在新的形势下,与建筑物有关的科研、设计、施工、质检、使用和管理人员都面临着新的问题。

(1)建(构)筑物接近或超过其设计年限

据1986年国家统计局和建设部的调查,我国城镇民用建筑面积达46.76亿m2,使用期限超过20年的约占64%;工业建筑13.5亿m2,使用期限超过30年的约占65%,越来越多的建筑物进入老龄化。据1995年统计,当时在役60亿m2城镇民用建筑中,有30亿m2需要加固,其中10亿m2急需修理加固。到2009年,城乡既有建筑面积约为436.5亿m2,专家估计约有30%―50%的建筑物出现安全性降低或进入功能衰退期。

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(2)先天性缺陷(勘察、设计、施工缺陷)、使用不当及环境劣化

1)勘察引起的缺陷。

结构的先天不足首先表现在地质勘察不能准确反映地基土、地下水的真实情况,如勘察布点过稀、钻孔深度不够等,造成建筑物施工中、竣工后出现地基沉降等。

2)设计引起的缺陷。

设计人员在设计建筑物时,虽然尽量考虑了影响建筑结构安全和使用的各种各样的因素,然而在建筑物竣工使用后,每个结构实际上都有自己的特性,它不可能完全被设计时采用的数学模型所描述。原先的设计构思总是与实际使用中发生的情况有一定距离。尽管建筑技术有了很大的进步和发展,但结构仍有可能由于先天不足而出现各种缺陷。同时,我国建筑结构设计冗余度较低,为其安全使用留下隐患。

二、常用的加固方法

建筑物进行加固改造的原则应当是在经济合理的条件下,对原结构进行加固 改造,以保证其使用安全,延长使用年限或者政变使用用途。结构加固可分为“直 接”加固与“间接”加固两类。直接加固指对结构构件本身进行加固,直接提高构件抗力和刚度,它又可分力同种材料加固和异种材料加固。而间接加固即通过 其它途径相对地提高构件的抗力,如减轻原构件的负荷,充分发挥构件的潜力等。所谓房屋结构加固技术就是一种使结构或构件获得大于原有承载能力或变形能力,以使建筑物或构筑物能够按要求正常工作的补救方法。建筑物进行加固改造 的原则应当是在经济合理的条件下,对原结构进行加固,以满足适用性,安全性 和耐久性的要求。在实践中,人们经过长期探索,总结出许多加固方法。目前传 统的加固方法有:直接加固和间接加固方法。我国在结构加固方面积累了许多经验,也取得了非常大的进展。

1.混凝土结构加固的方法

(1)粘贴纤维复合材加固法重点承担拉应力作用的材料――纤维复合材料(如碳纤维、玻璃纤维等),若其材料钢筋混凝土受弯、大偏心受压、受拉构件等,我们即可使用粘贴纤维复合材加固法。在材料处于强度不低于C15,高温(高于60℃)时或特殊环境时,可采用无机胶粘结剂,对纤维复合材表面进行防护处理。且该加固方法已纳入《混凝土结构加固设计规范》。

(2)置换混凝土加固法从原结构的角度来看,如果受压混泥土的局部有缺陷或是区强度偏低,那么就要采用置换混凝土加固法,即是用高强度等级的混凝土来置换。新旧混凝土协同工作,才能使新旧混凝土结合面的处理效果最佳。

2.外粘型钢加固法为了钢筋混凝土梁、柱结构的加固,且加大幅度提高截面承载力和抗震能力。我们可采用将柱外包型钢、钢筋混凝土梁和扁钢焊成构架三者里同时灌注结构胶粘剂,使他们粘合起来,以达到整体受力、共同约束原构件的效果。这就是外粘型钢加固法。

(1).外加预应力加固法让原结构构件体外受力,这是一种间接加固法,能够对预应力钢筋、钢绞线起到防火保护的作用。目前,这种加固技术已经应用到无粘结钢绞线结构中。原理是通过施加体外预应力,使原结构、构件的受力得到改善或调整。

(2)增大截面加固法增配钢筋能增强建筑的刚度。为增强原建筑的承载力,可扩大截面面积。而对于混凝土受弯、受压构件可以用较为直接的方法,即改变其自振频率。

结语:

进入80年代国民经济开始高速增长,一些危旧建筑开始与高速发展的生产需要不相适应,有的还对生产造成了危害。这时候,一些有识之十即开始对己有建筑的诊断、修复、改造等技术进行系统的研究。

参考文献:

[1]邸小坛,周燕.旧建筑物的检测加固与维护[M].北京:地震出版社,1992.

论文作者:张茂盛

论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿

论文发表时间:2016/3/17

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