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5.12”汶川大地震中那些倒塌的房屋令人触目惊心, 地震是一种不可抗拒的地质灾害, 严重影响人们的生活和生产, 给人类带来重大损失, 我们无力阻挠地质灾害的发生, 但我们可以采取一些措施使我们的居住环境变得更加安全舒适, 而建筑加固处理就是其中的一种。当构筑物因出现功能改变, 如接建、增加荷载, 或出现质量问题, 如配筋不足、灾后修补、混凝土强度不够等问题时都需要进行加固处理。建筑加固在行业中具有结构医生的别称, 笔者就该行业的问题浅谈几点体会。
1 加固行业的广阔前景
首先, 建筑物使用过程分为建造阶段、使用阶段和衰老阶段, 通常在使用阶段不需要进行太多加固和维修, 但在设计年限之后, 很多建筑多不会立即停止使用, 这个时候就需要加固和维修了。目前, 我国建国初期所建造的房屋多数到现在或者以后一个阶段将达到它们的设计年限, 这里就蕴含着一个较大的加固空间。其次, 由于人们投资观念的改变致使建筑物用途的变化, 满足原来使用要求的建筑满足不了新的使用要求, 就必须对建筑物进行加固处理。再次, 由于建筑物在设计、施工中出现一些问题, 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 加固方案的确定应遵循的原则目前, 加固工程常采用的方法一般是加大截面加固法、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。随着科学技术的不断进步, 一些新技术、新工艺也应运而生, 如化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法等也开始广泛应用于各类加固工程中。对于需要加固的构筑物应根据不同情况制定不同的加固方案, 方案的确定要遵循安
全、经济、快捷、施工方便的原则, 这样加固工程才能收到良好的经济效益和社会效益。例如, 郑州市某砖混办公楼因使用功能转变, 需要改造成图书馆,并且要求工期短、容量大。显然, 办公楼改为图书馆荷载势必增大, 需要进行加固处理, 且对墙体和楼板同时进行加固。墙体的加固原定为钢筋外层加固法, 具有施工工艺简单、适应性强的优点, 考虑到该方法施工作业时间长, 且加固后室内净空间有一定减小的弊端, 经过和甲方商议最终采取了外包型钢加固法, 该法加固性能好、占用空间小, 施工周
期短, 工艺简便、安全, 且减轻了劳动强度, 提高了加固质量, 取得了良好的综合效益。楼板则直接采用碳纤维加固方案, 与其他加固工艺相比具有耐湿耐潮、抗腐蚀性强、自重轻、强度高、施工便捷的优点。
3 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一般来说, 加固最好整体建立模型。第一步是复核图纸, 就是复核设计图纸是不是满足当时的承载能力; 第二步就是在收集资料的情况下, 在现有规范的条件下, 复合其承载能力, 建立损伤模型; 第三步,提出加固方案。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。例如拆除承重墙的托换法, 就必须考虑挠度对上层结构受力状态的影响, 如果挠度大的话, 就会造成上层结构受力情况发生改变, 甚至开裂。再比如排架柱的加固, 由于排架柱的水平受力是按柱的刚度分配的, 加固计算必须考虑因加固使柱刚度加大而导致的剪力及弯矩增大,而不能采用原来的内力值进行设计计算。再比如框架结构加固时, 同样存在节点处内力重分配问题( 如弯矩分配系数, 传递系数均发生改变,一根梁的加固使相关的梁柱内力均发生改变) , 使用钢板及碳纤维进行受弯构件加固时, 不能只考虑承载力的理论提高值, 还必须考虑构件的实际应变状况, 如果原结构应变已比较大( 如不卸荷加固) , 就要考虑加固材料能在多大水平上发挥作用。如果用碳纤维加固, 是在结构未受力条件下进行, 原结构配筋能否充分利用其强度等等。总之, 加固设计必须充分考虑结构的实际工作状况, 实际荷载情况, 加固后结构各方面的改变及整体工作性能。另外, 加固设计时, 充分研究现有结构的受力特点, 尽量地避免不必要的拆除。加固设计与施工时应注意: 新旧混凝土连接必须可靠, 施工时严格按照施工工序作, 例如连接面的清理、凿毛这些工序不能少;加固施工时尽量减少楼面荷载, 有利于后加部分与原结构的协同作用,加固设计应该考虑到后增加部分的应力滞后, 对于新增的材料强度做出相应的折减。加固设计中, 整体结构分析采用电算分析软件的同时, 对构件的承载力应该做必要的手算补充。
4 加固行业应注重发展新材料、开发新工艺、学习新技术既然加固被称为行业结构医生, 当今有病的结构越来越多了, 而
真正的合格医生却相对很少, 对有些结构就要突破传统的药方而寻求新药, 这就需要研发。对有些结构安全性要求相当高, 就要寻求用新的操作方法医治, 以满足美观可靠的要求。
4.1 发展新材料
随着材料科学的发展, 许多新型材料开始, 使得原来价格昂贵的材料变得价廉物美, 能够引入土木工程领域。将来会有更多的高强、轻质、高塑性性能, 对周围环境和施工人员无害的材料广泛应用到加固行业中。
4.2 开发新工艺
加固应该从工艺角度进行研究, 开发出简单易行、对周围环境( 包括噪音、粉尘、湿作业、对施工人员和使用者) 无不利影响的工艺, 并附注实施、广泛推广。
4.3 积极学习、引进先进的理念和技术现阶段, 有许多国家的加固理念和技术比我国先进, 对这些先进的理念和技术, 我们应该针对我们国家自己的实际情况, 有所选择地引进、吸收, 应用到加固领域, 提升我国在该领域的科研、设计以及施工水平。
随着建筑科学技术的不断进步, 新型建筑材料不断出现, 更好的加固方法将会有更大拓展, 加固行业也将具有更加广泛的空间。我国加固行业总体水平还是比较低, 因此从政策的制定者, 到科研人员、设计人员、施工人员都应该进行不懈的努力提升建筑加固水平。关于建筑加固处理的心得体会
甘祥辉1 杨俊2
( 1.河南智博建筑设计有限公司郑州分公司, 河南郑州450000; 2.河南工业大学, 河南郑州450001)
建筑物出现功能改变或质量问题时需要进行加固处理, 目前加固行业具有广阔的前景, 选择加固方案时应遵循安全、经济、快
捷、施工方便的原则, 加固设计时要考虑到结构的整体性, 加固行业要注重新技术、新工艺、新材料的发展。
建筑加固; 加固方案; 整体性能; 碳纤维加固
万墨林,韩继云.混凝土结构加固技术.中国建筑工业出版社,1995.
卜良桃,王济川.建筑结构加固改造设计与施工.湖南大学出版社,2002.
吕西林.建筑结构加固设计.科学出版社,2001.www.shjgu.com
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