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淺探工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:建筑工程時(shí)間:瀏覽:

一、工程概況
    結(jié)合工程案例為 7 層框架結(jié)構(gòu)(見圖 1),其中西座只有 5層;高約 26m,7度抗震設(shè)防,Ⅱ類場(chǎng)地。柱、梁、樓板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)皆為 C25。框架梁、柱截面主要尺寸分別為 250×700mm,500×700mm。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。此建筑原作為寫字樓使用、大開間的間隔;現(xiàn)建設(shè)單位要將其改造為小開間的公寓式酒店及健身中心,而且西座還要增加 2 層。

二、工程的加固設(shè)計(jì)
    經(jīng)檢測(cè)、鑒定及抗震驗(yàn)算,工程部分框架柱、框架梁及部分樓板的抗震承載力不滿足要求,其余都符合《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于多層鋼筋混凝土房屋鑒定的規(guī)定。在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí),遵循對(duì)稱加固的原則,使加固后建筑物的質(zhì)量分布、剛度分布比較均勻,結(jié)構(gòu)樓層綜合抗震能力指數(shù)、構(gòu)件的抗震承載力都有所提高,而且滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》的要求。以下主要介紹柱、梁、板不同加固方法的應(yīng)用。
1、混凝土柱的加固
(1)原混凝土柱的軸壓比不滿足設(shè)計(jì)要求
此情況下采用加大柱截面法。但一部分鋼筋混凝土柱由于建筑不允許在某一面加大柱截面。因此曾設(shè)計(jì)用圖 2 所示的兩種加固方法,最后認(rèn)為圖 2(b)的加固方法更為理想。理由如下:①圖2(b)的方法雖然在建筑限制的方向超出了25mm,但在與建筑專業(yè)協(xié)商后認(rèn)為經(jīng)過后期抹灰后,基本上不影響外觀,也不會(huì)影響建筑的功能使用;②采用一個(gè)封閉箍筋在整體性能和對(duì)施工質(zhì)量的控制上都比采用圖 2(a)的兩個(gè) U 型箍筋要好得多;③由于原混凝土柱在施工時(shí)會(huì)由
于種種原因使得柱的箍筋位置及間距出現(xiàn)偏差,這就導(dǎo)致在鑿開柱子的混凝土找出原箍筋并與圖 2(a)新增 U 型箍筋焊接的過程中,耗費(fèi)大量的時(shí)間和人工;④圖 2(b) 的新加鋼筋混凝土套超出原混凝土柱厚25mm 的混凝土層,只是起保護(hù)封閉箍筋的作用,可代之以水泥砂漿抹上去,所以不必?fù)?dān)心其因厚度太小而出現(xiàn)的蜂窩麻面而影響施工質(zhì)量。
(2)原混凝土柱只有箍筋不滿足設(shè)計(jì)要求
    此情況下采用封閉式粘貼碳纖維布的加固方法。此時(shí),碳纖維布與原混凝土柱共同承擔(dān)柱子的剪力。在按《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)計(jì)算規(guī)定把碳纖維換算成柱的體積配箍率時(shí),也必須要滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)柱端箍筋加密區(qū)的體積配箍率的要求。應(yīng)該注意:采用碳纖維加固法時(shí),必須保證原混凝土實(shí)際強(qiáng)度不能低于 C20。
(3)原混凝土柱軸壓比滿足設(shè)計(jì)要求,但柱的縱向鋼筋或箍筋不滿足設(shè)計(jì)要求
這種情況在不能用加大柱截面法加固時(shí),則可采用外粘型鋼加固法[3],如圖 3 所示。此法不但柱截面與原來差別不大,而且施工的進(jìn)度較加大截面法快、成本較碳纖維加固法低。

    工程采用的是干式外包鋼加固法。即:鋼構(gòu)套與原混凝土柱之間沒有粘結(jié),或僅為水泥砂漿填實(shí)。此方法與濕式外包鋼加固法相比較,具有施工工藝較簡(jiǎn)單,進(jìn)度較快的優(yōu)點(diǎn)。
    采用干式外包鋼加固法時(shí),鋼構(gòu)套與原混凝土柱承擔(dān)的外力按照剛度比例關(guān)系分配。鋼構(gòu)套的設(shè)計(jì)則是根據(jù)鋼構(gòu)套所分擔(dān)的外力,按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)綴板的計(jì)算。
    鋼構(gòu)套必須錨固在柱上下兩端的梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi),錨固的做法有兩種情況:
    (1)鋼構(gòu)套的豎向角鋼(或豎向扁鋼板)沒有與原混凝土梁相交,而是直接穿過樓板,在領(lǐng)導(dǎo)的混凝土柱周圍繼續(xù)做鋼構(gòu)套,直到滿足錨固長(zhǎng)度。
    (2)鋼構(gòu)套的豎向角鋼(或豎向扁鋼板)與原混凝土梁相交,由于鋼構(gòu)套的豎向角鋼(或豎向扁鋼板)受到原梁內(nèi)的鋼筋阻擋,不能繼續(xù)伸長(zhǎng)。
2、混凝土梁的加固
    本工程大多數(shù)需要加固的梁的原配鋼筋與設(shè)計(jì)要求相差較大,采用碳纖維加固法成本較高,因此根據(jù)不同梁的實(shí)際情況,采用不同的加固方法。
(1)弧形梁的配筋不滿足設(shè)計(jì)要求
    弧形梁加固是在原結(jié)構(gòu)梁的外圍增加一個(gè)鋼筋混凝土套。施工時(shí)沿梁兩側(cè)鑿開 100mm 寬的槽,套上箍筋后灌入細(xì)石混凝土。此時(shí)應(yīng)注意:因新加的受拉鋼筋不能完全發(fā)揮其抗拉性能,故其強(qiáng)度應(yīng)予以折減,折減系數(shù)為 0.9。因在梁面上新增加梁端負(fù)筋比較困難,如果增大梁的截面后出現(xiàn)梁端所配負(fù)筋還沒滿足計(jì)算要求、但梁跨中所配正筋已滿足設(shè)計(jì)要求的情況,則應(yīng)運(yùn)用梁內(nèi)力塑性重分布的原理,適當(dāng)加大梁跨中
新增的縱筋面積。
(2)懸臂梁配筋不滿足設(shè)計(jì)要求
    根據(jù)懸臂梁所處的實(shí)際情況,把粘貼鋼板法與外加鋼構(gòu)套法有機(jī)地結(jié)合在一起。
    因懸臂梁的受力鋼筋位于梁面,所以采用建筑用的高強(qiáng)粘結(jié)膠把鋼板粘貼在梁面上,以承擔(dān)懸臂梁的梁端負(fù)彎矩。《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:粘貼鋼板與原構(gòu)件宜采用脹管螺栓連接。但因脹管螺栓會(huì)影響日后樓面的正常使用,故用鋼構(gòu)套代替脹管螺栓把鋼板與原懸臂梁連接在一起,以保證即使鋼板與懸臂梁間高強(qiáng)粘結(jié)膠老化了,鋼板與懸臂梁之間仍能共同協(xié)調(diào)變形。在施工時(shí)把鋼板、角鋼和鋼綴板焊在一起,形成一個(gè)鋼構(gòu)套,鋼構(gòu)套與懸臂梁之間再施以壓力灌漿,用高強(qiáng)粘結(jié)膠把整個(gè)鋼構(gòu)套與懸臂梁粘結(jié)在一起。鋼板的設(shè)計(jì)則是把鋼板等效于受拉縱筋,鋼綴板等效于箍筋;按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。
3、混凝土板的加固
    工程的部分樓板因其上增加了戶間隔墻或功能用途變化很大而導(dǎo)致原配筋不能滿足設(shè)計(jì)要求,為了能在加固樓板時(shí)不增加樓層的自重,對(duì)板采用的加固方法是:在板底粘貼碳纖維布。
4、其他考慮
    在對(duì)已有建筑進(jìn)行加固時(shí),在新增鋼筋植入原結(jié)構(gòu)時(shí),常會(huì)遇到舊有鋼筋而植不進(jìn)去,但此時(shí)植入長(zhǎng)度又不能滿足規(guī)范要求的情況。如果在舊有鋼筋少的地方還可以用轉(zhuǎn)換植入位置的方法來解決。但在舊有鋼筋密集的地方(如梁柱交匯點(diǎn))就很難解決滿足鋼筋的植入長(zhǎng)度這一問題。所以在加固設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量選用小直徑鋼筋,這樣既對(duì)混凝土的澆注有利,又能減小鋼筋的實(shí)際植入長(zhǎng)度。
三、結(jié)束語
    在建筑允許的情況下,對(duì)柱的加固盡量采用加大截面法,這樣既能體現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則,又能減小鋼筋植入原構(gòu)件的長(zhǎng)度,因?yàn)橹录哟蟮牟糠忠灿?jì)入鋼筋的植入長(zhǎng)度中;而且在用粘鋼法加固梁時(shí),柱梁相交節(jié)點(diǎn)處加大的部分還能對(duì)所粘貼的鋼板起錨固作用。
參考文獻(xiàn):
[1]建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB50023-95)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1995.
[2]建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程(JGJ116-98)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1998.
[3]混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范(CECS25:90)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1992.
[4]碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS146:2003)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2003.

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