中文名 | 结构加固 | 依 据 | 青冶工程 |
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学 科 | 建筑学 | 分 支 | 土木工程 |
加固设计与新设计的区别在于其受到原构件的制约。加固设计除了要考虑安全和经济因素外,还应考虑实际受力情况,周围环境,施工的可行性。同一种方法对某种结构形式特别适用,而对于其他结构不一定适用。
根据青冶工程(QYETC)技术人员的经验,结构加固是指对原有受力结构进行加固补强,从而满足新的使用要求及安全性,并节约成本,减少投资。
国家规范《建筑结构加固工程施工质量验收规范》 《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》 《混凝土结构加固设计规范》上海同华特种土木工程有限公司为主编单位之一。
加大截面、增补钢筋、预应力、改变传力途径、改变受力体系、粘钢、包钢、粘贴碳纤维等。
对有裂缝的混凝土构件应先进行裂缝修补和化学灌浆,是否另外做加固补强,应根据实际情况,应根据实际承载力而定!
植筋技术又称钢筋生根技术,在原有混凝土结构上钻孔,注结构胶,把新的钢筋旋转插入孔洞中。此技术广泛用于设计变更,增加梁、柱、悬挑梁、板等加固和变更工程。
⒈施工准备施工前应认真阅读设计施工图,必须要将结构面清理干净,按设计图纸,放线标明钢筋锚固点的钻孔位置,钻孔位置标明后由现场负责人验线。
⒉钻孔按设计图纸要求明确螺栓锚固位置、成孔直径及锚固深度。
⒊清孔
⑴.钻孔完成后,将孔周围半径0.5米范围内灰尘清理干净,用气泵、毛刷清孔,此过程要作到三吹两刷,即吹孔三次、清刷两次,清刷完毕后,用棉丝沾丙酮,清刷孔洞内壁,使孔洞内最终达到清洁干燥;如遇较潮湿的情况,还须用加热棒,进行干燥处理。
⑵.若为水钻孔:用清水将孔内泥浆冲刷干净,用棉丝将孔擦净,等孔晾干后再进行下一道工序,如工期紧,可用加热棒进行干燥处理。
⑶.用干净棉丝将清洁过的孔洞严密封堵,以防有灰尘和异物落入。
⑷.现场负责人检查清孔工作,请总包及监理验收,做好隐检记录。
⒋钢筋清理
⑴.在钢筋端部相应位置做上标记,标示好除锈清理的长度范围;要求此长度范围大于要求锚固深度50mm。
⑵.启动磨光机,用钢丝刷将除锈清理长度范围内的钢筋表面打磨出金属光泽为止。
⑶.将除锈清理好的钢筋放在干燥处整齐码放。
⑷.用棉丝蘸丙酮,将除锈清理长度范围内的钢筋表面擦拭干净。
⑸.将所有处理完的钢筋码放整齐,报请现场负责人检查。
⒌钢筋埋植
⑴.钢筋锚固用胶的配制。(具体配比使用方法参见相应产品说明,或听从现场负责人要求)要求:按比例配制且搅拌均匀。
⑵.如为盲孔钢筋埋植:将锚固用胶注入孔洞内2/3 即可;将处理好的钢筋,除锈清理端朝向孔洞,一边向同一方向旋转,一边缓慢将钢筋插入洞内,直至到达孔洞底部为止。此时,如无锚固用胶从洞内溢出,说明注胶量不够,须将钢筋拔出,重新注胶,再次插入钢筋,直至能使胶溢出洞口。
⑶.如为通孔钢筋埋植:先将处理好的钢筋插入孔内,孔两端用环氧砂浆封堵,封堵时,须在一端留出注胶孔,另一端留出出气孔;待环氧砂浆凝固后方可进行高压注胶。将配制好的锚固用胶装入打胶筒内,安装打胶嘴;将锚固用胶通过注胶孔注入孔洞内,直至另一端出气孔溢出胶为止;而后,用环氧砂浆或其它材料将注胶孔及出气孔封堵死。
⑷.如是垂直通孔植筋,前期步骤同第3条,注胶时应从孔底部的注胶口向上注胶,以孔上部出气口出胶为宜。
⑸.对已埋植好的钢筋要做好保护工作,如挂明显标志牌等。以防锚固用胶在固化时间内,钢筋被摇摆动或碰撞,影响埋植效果。
⑹.用棉丝蘸少许丙酮,清理工作面遗留的胶及清理工作面的垃圾。注意:在清理遗留胶的时候,要小心轻缓,不得对钢筋进行摇摆或碰撞。
⑺.报请现场负责人检查。
⒍成品保护在锚固用胶固化前应对埋植好的钢筋进行必要的违挡,固定;做好标示、标牌
用粘结剂粘贴钢板补强、加固的钢筋混凝土结构构件,能大大提高其原设计承载力和抗破坏能力。这是因为粘贴钢板后,提高了原结构构件的配筋量,相应就提高了结构构件的抗拉、抗弯、抗剪等方面的力学性能,而这些性能是靠结构胶粘剂的良好粘结性能,把钢板与混凝土牢固地粘结在一起,形成整体,有效地传递应力,共同工作来保证的。
基本概念
包钢加固亦称粘结外包型钢加固法,钢筋混凝土梁柱外包型钢加固称之为包钢加固。当以乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘贴时,称之为湿式包钢加固。适用于使用上不允许显著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。
技术特点
该法受力可靠、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600C以上高温场所;能不增大构件截面尺寸,大幅度地提高混凝土柱的承载力。
当地下水位高于设计基底0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基的加固处理应选用(重锤夯实法)。
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维);用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。
施工工艺:表面处理→涂刷底胶→修补找平→胶料配制→粘贴碳纤维→表面防护→检验
结构托换技术是指对原有影响建筑使用功能的承重结构采用改变受力体系的方法进行的功能改造,目的是获得更大的理想使用空间。结构托换采用的方法一般为型钢托换、钢筋混凝土托换、桁架托换等。 地基基础托换技术是指因城市修建的地铁或地下隧道不可避免地从楼房底下穿过,为了避免拆除重建必须对地面上的楼房进行桩基托换。该技术主要是对地下隧道穿过需切断的楼房桩基,先在其承台附近采用梁式转换层将此部份桩基承受的上部荷载传递到隧道外侧的新建桩基础上,由托换梁—新加桩组成的托换结构体系代替。同时为了确保被托换楼房在断桩和隧道通过后不产生开裂、倾斜等破坏,采取了托换梁预应力张拉、千斤顶预顶、桩底注浆等技术,桩基托换可应用微型嵌岩钢管灌注桩、砼界面连接技术等多项专利技术。
增大截面加固技术,也称为外包混凝土加固技术,它是增大构件的截面和配筋,用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性,也可用来修补裂缝等,这种加固技术适用范围较广,可加固板、梁、柱、基础和屋架等。根据构件的受力特点和加固目的的要求、构件几何尺寸、施工方便等可设计为单侧、双侧或三侧的加固,四侧包套的加固。 根据不同的加固目的和要求,此技术又可分为加大断面为主的加固,和加配筋为主的加固,或者两者兼备的加固。加大截面为主的加固,为了保证补加混凝土正常工作,亦需适当配置构造钢筋。加配筋为主的加固,为了保证配筋的正常工作,需按钢筋的间距和保护层等构造要求适当增大截面尺寸。加固中应将钢筋加以焊接,作好新旧混凝土的结合。
GB 50367-2006 混凝土结构加固设计规范
JTG/T J22-2008 公路桥梁加固设计规范
GB 50550-2010 建筑结构加固工程施工质量验收规范
GB 50728-2011工程结构加固材料安全性鉴定技术规范2100433B
根据碳纤维和粘钢的受力特征,用其来加固梁、板等受弯构件或者其他受拉构件特别有效,但是如果用其加固轴压构件或小偏压构件就不太合适。
20世纪50、60年代建造了大批钢筋混凝土厂房和公建、办公楼。这些房屋使用至今也有三十四十年的历史,由于使用维修不当或者建造质量原因,许多房屋存在这样或那样的问题,有些相当严重,危及结构安全。而由于土建投资大,所以尽管房屋存在一些问题,往往不会因此拆除重建,而是采用结构加固的办法,只要花少量的投资来维修、加固就可以恢复其承载力,确保安全使用。
另外,1.由于新的使用要求,房屋要改变用途或进行夹层等也需要对原结构进行加固。
2. 设计达到使用年限,或在现有的规范下原结构不能满足要求,经结构鉴定,需要加固。经过08年的四川地震,出了新的抗震规范,而原有建筑物不能满足现有的规范要求,那就需要进行抗震加固。
现今加固市场,某些设计人员由于业务素质和专业水平有限,胡乱套用(滥用)别的加固方案,造成很多问题。
例如可是某些公司和技术人员由于业务素质缺乏,专业水平有限,套用别的加固图纸,滥做设计。不管工程是否适合,到处粘贴钢板和碳纤维。(因为粘钢粘碳纤维加固图纸大同小异)。
其实加固方法应根据实际情况来选用。
结构加固改造之整体结构加固理论与技术
______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 目录 第一章 编制依据和工程概况 第 1页 第二章 施工准备 第 5页 第三章 钢构制作与安装施工方案 第 6页 第四章 施工机械进场计划 第 17 页 第五章 施工材料进场计划 第 18 页 第六章 劳动力计划 第 19页 第七章 施工现场和施工道路平面布置 第 20 页 第八章 施工现场和周边地下管道、设施保护措施 第 23 页 第九章 对周边建筑物的保护措施 第 24 页 第十章 安全保证体系和保证安全生产的措施 第 25 页 第十一章 质量保证体系和确保工程质量技术措施 第 28 页 第十二章 施工进度计划及保证工期技术措施 第 31 页 第十三章 保
1.建筑结构加固因素。
目前建筑物到达设计年限的大多不会停止使用,这时候就需要采取结构加固修缮处理以延长其使用寿命。
其次,由于投资观念的改变致使建筑物用途的变化,也须采取建筑加固加固处理来满足新的使用要求。当然,建筑物在设计、施工中出现问题,或者是建筑遭受灾害使部分建筑物功能改变,也需加固处理。
2.建筑加固设计原则
加固涉及到建筑结构,加固设计不能仅仅考虑提高局部承载力,还要考虑结构的整体性能。设计时最好整体建立模型。首先复核图纸,复核设计图纸是否满足当时的承载能力;然后在现有规范的条件下,复合其承载能力,建立损伤模型;最后根据所得的数据提出加固方案。
3.加固方案制定原则。
建筑加固方案的制定要根据被加固构筑物的实际情况考虑,而制定,常用采取的加固方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等,随着加固技术的不断完善,化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法等新的技术、工艺也广泛用于各类加固工程中。但加固方案的设计制定务必遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则,才能收到良好的经济效益和社会效益。
建筑结构加固的出现不仅解决了拆迁者昂贵的拆迁费用,也对减少环境污染有一定的贡献。总体来说,新建建筑会越来越少,对现有建筑结构的改造加固前景,势必会越来越广阔。
本文内容来源于广东中青建筑科技有限公司
GB 50367-2006 混凝土结构加固设计规范
JTG/T J22-2008 公路桥梁加固设计规范
GB 50550-2010 建筑结构加固工程施工质量验收规范
GB 50728-2011工程结构加固材料安全性鉴定技术规范
钢结构加固技术涉及两个方面,一是对钢结构建筑物进行的加固,二是对混凝土结构、砌体结构等建筑物采用钢材进行的加固处理。
一、钢结构加固原因
当钢结构存在严重缺陷、损伤或使用条件发生改变,经检查、验算结构的强度(包括连接)、刚度或稳定性等不满足设计要求时,应对钢结构进行加固。如出现以下情况之一时,需要进行加固:
(1)由于设计或施工中造成钢结构缺陷,使得结构或其局部的承载能力达不到设计要求,如焊缝长度不足、杆件中切口过长、截面削弱过多等。
(2)结构经长期使用,存在不同程度锈蚀、磨损,结构或节点受到削弱,使得结构或其局部的承载能力达不到原来的设计要求。
(3)由于使用条件发生变化,结构上荷载增加,原有结构不能适应。
(4)使用的钢材质量不符合要求。
(5)意外自然灾害对结构损伤严重。
(6)由于地基基础下沉,引起结构变形和损伤。
(7)有时出现结构损伤事故,需要修复。如果损伤是由于荷载超过设计值或者材料质量低劣,或者是构造处理不恰当,那么修复工作也带有加固的性质。
二、钢结构加固的原则
结构或构件加固是一项复杂的工作,考虑因素很多,加固方法应从施工方便、不影响生产、经济合理、效果好等方面来选择。一般原则如下:
(1)结构经可靠性鉴定不满足要求时,必须进行加固处理。加固的范围和内容应根据鉴定结论和加固后的使用要求,由设计单位与业主协商确定。加固设计的内容和范围,可以是结构整体,亦可以是指定的区段、特定的构件或部位。
(2)加固后的钢结构的安全等级应根据结构破坏后果的严重程度、结构的重要性和下一个使用期的具体要求,由委托方和设计者按实际情况商定。
(3)结构加固时尽可能做到不停产或少停产,因停产的损失往往是加固费用的几倍或几十倍。能否在负荷下不停产加固,取决于结构应力应变状态,一般构件内应力小于钢材设计强度的80%以下,且构件损坏、变形等不太严重时,可采用负荷不停产加固方法。
在负荷状态下进行焊接加固是非常危险的,承受静力荷载和间接承受动力荷载的构件在实际荷载产生的原有杆件应力最好在钢材设计强度的60%下,极限不得超过承受动力荷载的构件不得超过40% ,否则采取相应措施才能施焊;加大角焊缝厚度时,加固方法及程序原有焊缝在扣除焊接热影响区长度后的承载能力,应不小于外荷载产生的内力。
《钢结构加固技术规范》对负荷状态下进行加固做了如下明确规定:焊接钢结构加固时,原有构件或连接的实际名义应力值应小于0.55fy,且不得考虑加固构件的塑性变形发展;非焊接钢结构加固时,其实际名义应力值应小于0.7fy,对于直接承受动力荷载的一般结构最大名义应力不得超过0.4fy。
(4)钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合,并应采取有效措施,保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠,使其形成整体共同工作。在加固施工时,应避免对未加固的部分或构件造成不利的影响,并充分考虑现场条件对施工方法、加固效果和施工工期的影响,应采取减少构件在加固过程中产生附加变形的加固措施和施工方法。
(5)对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏,应提出其相应的处理对策后再进行加固。
(6)对于加固时可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构,在加固施工前,应采取相应的临时安全措施,以防止事故的发生。
三、钢结构加固的方法及程序
根据加固的对象,钢结构的加固可分为钢柱的加固、钢梁的加固、钢屋架或托架的加固、吊车系统的加固、连接和节点的加固、裂纹的修复和加固等。
根据损害范围,钢结构的加固可分为两大类:一是局部加固,一般只对某些承载能力不足的杆件或连接节点进行加固。二是全面加固,是对整体结构进行的加固。
A、从设计的角度来讲,钢结构的加固主要可分为两大类:
(1)改变结构计算简图的加固方法:采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质、 边界条件、增设附加杆件或支撑、施加预应力、考虑空间协同作用等措施对结构进行加固的方法 。
(2)不改变结构计算简图的加固方法:在不改变结构计算简图的前提下,对原结构的构件截面和连接进行补强的方法。此时对构件的加固又称为加大截面法。
B、从施工的角度来讲,钢结构的加固也分为两大类:
(1)卸载或部分卸荷加固:结构损伤较严重或构件的应力很高,或者补强施工不得不临时削弱承受很大内力的构件及连接时,需要暂时减轻其负荷。对某些主要承受移动荷载的结构(如吊车梁等)可限制移动荷载,这就相当于部分卸荷了。当结构损坏严重或原结构构件的承载能力过小,不宜就地补强时,还需考虑将构件拆下补强或更换。此时,应采取措施使结构构件完全卸荷。
(2)在负荷状态下加固:这是加固工作量最小、最简便的方法。但为保证结构的安全,应要求原结构的承载力应有不少于20%的富余。并且构件应没有严重的损伤。
加固工作确定加固方案前,一般应搜集下列资料:
①原有结构竣工图(包括更改图)及验收记录;
②原有钢材材质报告复印件或现做材质检验报告;
③原有结构构件制作、安装验收记录;
④原有结构设计计算书;
⑤结构或构件损坏情况检查报告;
⑥现有实际荷载和加固后新增加的荷载数据。
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