基于钢筋混凝土结构加固设计优化的研究论文_张勇

基于钢筋混凝土结构加固设计优化的研究论文_张勇

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摘要:目前,对已有建筑结构的鉴定、维修、加固和改造是国际上普遍关注的问题。随着我国经济建设的飞速发展,我国建筑业在经历了大规模的建设后也开始迈向新建与维修并重时期,建筑结构维修加固已成为工程界关注的热点问题,建筑工程加固已显示出越来越重要的地位和作用。本文在近十多年加固技术发展的基础上,结合工程实际,对既混凝土结构加固技术进行了系统的分析和探讨。

关键词:钢筋混凝土;结构加固;设计优化;研究

引言:在混凝土的浇筑硬化过程中,因温度作用、荷载作用等在混凝土结构表面会出现细小的裂缝。同时在钢筋混凝土建筑的使用过程中,荷载作用、Cl-离子侵蚀、碳化作用、钢筋锈蚀等因素,均会造成混凝土结构表面出现裂缝,降低结构的耐久性。因此,需要定期对建筑结构进行质量检测,加强对钢筋混凝土建筑病害的重视,并采取有效的措施对建筑结构进行加固,提高建筑的稳定性。

1、钢筋混凝土结构加固优化设计分析

随着科学技术发展迅猛,建筑施工技术水平随之不断提升,混凝土结构加固技术亦是如此。大量先进的技术、材料、施工方法使得混凝土加固的效果越来越好,经济效益越来越高。在编制混凝土加固方案的时候,要综合考虑技术指标、经济指标等因素,要保障施工技术的科学性和先进性。用于加固的混凝土应选用较加固对象更高一级强度的混凝土,做好加固结构和加固对象间的连结,确保加固件和加固对象协调运作,保证建筑结构整体的一致性。

在加固方案的选择上,应尽可能争取做到以下几点:综合各加固措施,优选加固效果好,施工工期短,材料用量少,简单易操作、劳动强度低的加固方法,充分发挥综合效应;对于可以继续使用的原结构应尽量保留,发挥其潜力,避免无谓的拆卸、更换,节省材料及劳动力;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,且不低于 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构的抗拉强度和抗剪强度大。在实际工作中,混凝土加固施工应以不影响原建筑正常使用为佳,减少加固施工对原建筑的负面影响,尽可能利用原本建筑的已有条件,以降低加固的施工成本。此外,混凝土结构加固方案应在保证加固效果的基础上更多地推广使用新技术、新材料、新工艺。

2、钢筋混凝土结构加固优化设计

2.1粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。它是一种非常简单且优良的加固补强方法,但要求被加固混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,除了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,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

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2.2增加支承加固法。增设支点加固法是通过增设支承点,减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的荷载效应,提高结构承载水平的目的。根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于梁、板、析架、网架等结构的加固。

2.3有粘结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢(一般为角钢或槽钢)或钢板包于构件的四角或两角的加固方法,外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法,采用该方法加固混凝土结构构件时,应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注,把型钢与被加固构件粘结成一整体,以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。其特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所;适用于使用上不允许显着增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

2.4粘贴钢板加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴强度高的钢板,使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力,约束混凝上变形,提高了加固构件的刚度和抗裂度,有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能,且不会在混凝土中产生应力集中采用该方法加固时,要求被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用,钢板表面应进行防锈蚀处理,表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特点是施工简单、速度快、上期短;现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小;传力直接,加固效果好,耐久性好;且加固后对原结构外观和原有净空无显着影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

2.5加大截面加固法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计构造方而必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪应力和拉应力。

3.喷射混凝土补强加固技术

喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌和料和水(干喷机)或混凝土湿料(湿喷机)以高速喷射到混凝土结构上,并快速凝固成型的加固方法。喷射混凝土不需要振捣,它借助水泥与骨料之间的连续冲击实现密实化,也不需要支模或只需部分支模,施工方便、速度快、工期短,喷射凝固层与原结构粘结力强,所以在大范围加固工程中具有独特优势;其缺点是需要专门的设备,对混凝土的配合比设计要求较高。这种方法常用于病弱混凝土的局部或全部更换;在梁、板等构件的下面增补混凝土;填补混凝土和砖石结构中的孔洞、缝隙及混凝土墙的麻面。

4.钢筋混凝土建筑结构的加固技术

钢筋混凝土建筑钢结构的加固技术主要是对钢结构建筑物进行加固和对混凝土结构、砌体结构等建筑物采用刚才进行加固。建筑结构的加固技术要求根据加固的对象决定采用钢柱的加固、钢梁的加固、钢层架加固、托架加固、吊车系统加固、裂纹的修复和加固、连接和节点的加固等,根据损害范围选择局部加固或者全面加固。

5.结束语

综上所述,由于钢筋混凝土建筑结构施工方便、形式多样、材料获取容易等特点,得到了长久的应用。但混凝土结构多带裂缝工作,给建筑的承载能力造成一定的影响。因此,在建筑的后期使用中,应该加强对建筑病害的检测,尤其是建筑结构裂缝、承载力的检查工作,确保其具有足够的承载能力,减少建筑结构的失稳危害。

参考文献:

[1]张益多,刘荣桂.混凝土结构加固技术研究及应用综述[J].江苏大学学报,2009(6).

[2]熊争气,胡军.钢筋混凝土建筑结构的加固技术分析[J].中国建筑金属结构,2013(16).

[3]梁丛中.钢筋混凝土梁粘钢加固的抗震构造及其性能研究[D].上海:同济大学,2012.

论文作者:张勇

论文发表刊物:《基层建设》2016年19期

论文发表时间:2016/11/24

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