《钢筋混凝土结构加固技术分析》
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摘 要：钢筋混凝土结构加固技术在旧房改造与改扩建工程中得到了重要应用,结构加固对于提高钢筋混凝土强度,延长其使用寿命具有重要作用.本文对目前行业内常用的结构加固技术进行了详细介绍,主要包括增大截面加固技术、置换混凝土加固技术、粘结外包钢加固技术、碳纤维布加固技术、结构灌缝技术、结构植筋加固技术、体外预应力加固技术,探讨与分析其优缺点与适用范围,并结合实际工程分析如何针对工程特点选择可靠、先进的加固方法,为设计提供参考.
关键词：钢筋混凝土;结构加固;技术分析
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0110-02
0 引言
随着社会快速发展,旧房改造工程越来越多,不少工业与民用建筑由于技术更新或者抗震设防要求等原因,都需要对房屋主体结构进行加固与修复.此类建筑往往使用多年,存在许多隐蔽问题,改造起来难度很大.因此,钢筋混凝土结构的加固方法与技术应引起结构设计人员的研究与重视.本文对加固技术的类别进行全面分析,阐明各类加固方法的施工特点,以便在实际应用中合理采用结构加固技术,为建筑结构稳定性与安全性提供有力的技术支持,并滿足施工需求,确保钢筋混凝土结构加固技术在建筑工程中取得较大成果与积极作用.
1 钢筋混凝土结构加固技术分析
1.1 增大截面加固技术
在钢筋混凝土结构加固技术中,加固技术较为成熟,也是适用范围较广的结构加固方法.增大截面加固技术主要是通过增大原结构梁、板,柱等受力构件的截面尺寸并增加配筋,提高其承载能力与抗震性能.其优势在于：该方面经验丰富,施工操作较为简便.从目前改造项目的钢筋混凝土结构来看,有些特殊部位的受力构件在结构强度和结构承载力方面不满足要求,或者处于偏弱的状态.为了改变这一现况,提高钢筋混凝土结构的整体强度,对特殊截面进行加固,并根据截面的特点采取外包裹混凝土的方式予以加固,这一方式优点突出,能够有效提高混凝土构件外部的整体承载力,对于改善老旧房屋的结构性能具有重要作用.从当前钢筋混凝土结构施工来看,截面加大加固技术应用难度低,应用效果较为理想,能够满足施工要求[1].增大截面加固技术的缺点是施工周期较长,结构计算分析不够准确.
1.2 置换混凝土加固技术
置换混凝土加固技术是一种重要的加固方式.所谓置换混凝土加固技术主要是指将待加工工作面中部分陈旧或有缺陷的混凝土予以剔除,将其置换成同品种高强度的混凝土原料,通过这一置换能够将不达标的混凝土部位和已经存在质量问题的混凝土部位进行有效的替换,提升混凝土结构的整体强度.这一加固技术在应用过程中需要对钢筋混凝土结构的类型和结构的整体强度进行验算,重点验算承载力不足的部位,通过置换混凝土并予以局部增强,使整个钢筋混凝土的结构性能得以改善.目前置换混凝土加固技术能够恢复结构的承载力,而且不影响原建筑的使用,整体施工成本较低,能够基本满足施工需要,对于提高钢筋混凝土结构的施工效率和施工质量具有重要意义.置换混凝土加固技术的缺点在于：施工工期长,粘结性较差[2].按照当前钢筋混凝土结构的施工实际,在置换混凝土加固技术应用中,置换加固技术的选择至关重要[2].
1.3 粘接外包钢加固技术
在钢筋混凝土施工中,粘结外包钢加工技术效果明显,能够满足钢筋混凝土结构强度的要求,其特点主要在于,将型钢或钢板外包在需要进行加固处理的钢筋混凝土构件的外部,通过对包括锚栓及灌注结构粘钢胶等在内连接技术的合理应用,构成受力整体.按照这一方式,使钢筋混凝土构件所承受部分作用力能够同步由外包钢所承担,形成一个复合截面,对混凝土结构的强度加强和承载力的提高具有重要作用.这一方式改变了传统的混凝土结构形式.钢筋混凝土结构与粘结外包钢能够相互支持,并由外包钢承担主要荷载,在提高钢筋混凝土整体强度方面具有重要作用.因此,我们应当对粘结外包钢加固技术的优势及其具体应用引起足够的重视,将其作为钢筋混凝土结构加固的重要技术来看待,在实际实施中予以有效的应用[3].该加固技术缺点在于钢材的耐久性较差,需进行防火、防腐处理.
1.4 碳纤维布加固技术
碳纤维布加工技术主要是利用碳纤维布的强度高和弹性模量大的特点,将其包裹在钢筋混凝土结构的外层,进而提高钢筋混凝土结构的整体强度和延性.通过碳纤维布加工技术的应用,改变了钢筋混凝土结构脆性大、承载力低和弹性模量小的问题,利用碳纤维布加固技术,能够实现对现有钢筋混凝土结构的全面包裹,并提高钢筋混凝土结构的延性和弹性模量.目前碳纤维布加工技术整体应用成本相对较低,能够与箍筋共同发挥作用,而且不增加原结构构件重量,不影响建筑的使用空间.因此,在钢筋混凝土结构加固过程中,可灵活运用碳纤维布加固技术.我们应当认识到的特点及其在应用过程中取得的积极效果,在钢筋混凝土加固过程中,根据实际需要合理选择碳纤维布加工技术,确保钢筋混凝土弹性模量得到提升[4].该加固技术的缺点在于结构胶粘剂的耐久性与耐火性较差,且粘贴技术对混凝土结构加固效果有差异.
1.5 结构灌缝技术
钢筋混凝土结构建成之后,经过一段时间的使用难免会出现裂缝、孔洞以及结构表面和结构内部的质量缺陷,为了提高钢筋混凝土结构的使用寿命,对于已经出现的孔洞裂缝向其中灌注低黏度高抗拉强度的灌浆材料,能够使整个孔洞和裂缝得到有效的填充,并且在强度方面满足实际要求.这一方式对于解决钢筋混凝土的结构强度问题具有重要作用,在结构灌缝技术应用中,需要进行压力灌浆并配置低粘度高抗拉强度的灌浆材料,在灌浆过程中需要将混凝土构件的裂缝孔洞灌满灌浆材料,达到扩散胶凝固化的作用,提高凝结的整体质量.通过结构灌缝技术的应用,钢筋混凝土构件加固要求使钢筋混凝土构整体强度和承载力方面得到提高,同时消除了钢筋混凝土结构自身的质量缺陷和存在的质量问题,对于裂缝和孔洞进行了有效的弥补,使整个钢筋混凝土的强度系数更高.结构灌缝技术的缺点在于：与沥青混合料的亲和性差,易出现沥青混凝土缺陷[5].
1.6 结构植筋技术
在钢筋混凝土结构加固技术中,除了上述加固技术之外,化学植筋法也是一种重要的加固方法.在实际应用中化学植筋法主要是以混凝土为基础材料,在混凝土构件上按照结构受力分析,确定钢筋的数量、规格和位置,在结构上经过钻孔清孔,注入高强化学胶粘剂,然后植入所需的钢筋.这种方式主要是根据钢筋混凝土结构的受力需要植入钢筋,使钢筋与原混凝土粘接为一体,从而提高受力性能,在结构加固中较为常见.在钢筋的数量、钢筋的位置和钢筋的具体植入部位上能够满足混凝土结构的实际需要,使植入的钢筋能够在承载力和强度方面发挥重要作用.基于这一特点,钢筋混凝土结构利用结构植筋技术能够设置预埋钢板,荷载可以通过预埋件传递给钢筋,该方法在工业厂房加固中由于其灵活性与便利性而极具优势.整体结构在钢筋的布置方面更加合理,提高钢筋的布置效果,从而满足需要.因此,我们应当认识到结构植筋技术的特点和结构植筋技术的优势,在实际应用过程中积极利用化学植筋技术,实现对钢筋混凝土结构的有效加固[6].该方法的缺点是新植入钢筋由于需要在原构件上钻孔,从而使原受力构件在强度上有所削弱.植筋胶的配比、清孔、注胶方法、植筋深度及拉拔试验等施工过程对植筋加固效果影响较大.
1.7 体外预应力加固技术
在钢筋混凝土结构加固中,体外预应力加工技术得到了有效的应用,体外预应力技术主要是与体内预应力技术相对比产生的.在体外预应力技术的应用过程中,预应力直接布置在主体结构以外,通过对主体结构以外的预应力钢筋的布置,使整个预应力加固技术能够对结构外部的强度和结构外部的承载力予以有效的提高,使钢筋混凝土结构的整体强度得到提升.体外预应力加固技术对钢筋混凝土的结构不造成损伤,能够保证钢筋混凝土结构的强度和结构的整体性,在实际应用过程当中,只需要对钢筋混凝土结构外部布置预应力即可实现.这种布置方式能够满足钢筋混凝土结构的加固要求,提高构件的极限承载能力.在实际实施过程中,能够解决实施当中存在的强度与稳定问题.因此,合理利用体外预应力加工技术,对于提高鋼筋混凝土的结构强度具有重要作用[7].该方法的缺点是施工难度大,工艺繁复,造价高,且新增的预应力杆件、缀板、锚固与紧固件都需要做可靠防腐措施.
2 钢筋混凝土结构加固技术的具体应用
2.1 工程概况
某改建工程的热源厂锅炉房,总高度27.6米,框排架结构,基础采用静压预应力管桩,抗震设防类别为乙类.锅炉房运行后,由于热负荷增大,需要增容,将其中2台功率为58MW锅炉改造为2台116MW锅炉,荷载增加近一倍,要求对原锅炉房结构进行加固.该工程的难点在于需利用原锅炉框架及基础,在空间受限条件下对原框架梁、板、柱、基础及楼板孔洞进行加固,并且不能影响另外几台锅炉的正常运行.锅炉房一楼有许多设备基础,锅炉梁下增设混凝土柱在空间上不满足,故增设支点的加固方法不可行.为了提高结构的整体强度,并且最大程度上实现结构优化,满足工艺要求,需要对钢筋混凝土结构的加固技术有全面了解,在各方面条件制约的情况下灵活运用加固技术.综合以上情况,考虑到结构安全性、造价以及施工难度等方面,综合采用增大截面加固技术、外粘型钢加固技术与结构植筋技术.
2.2 加固技术方案
原锅炉框架结构采用增大截面法进行加固,新截面尺寸与配筋应满足扩容后锅炉的荷载要求,新旧混凝土界面通过胶粘剂与钢筋植筋可靠连接.对于增大截面有难度的局部受力位置,采用外粘型钢加固技术或钢筋混凝土梁下设置一道热热H型钢梁,增加其安全冗余度.由于锅炉本体加长,在加长位置下方设置钢筋混凝土梁与柱,两部分结构采用化学植筋法连接.保证新增构件与原结构连接可靠,形成整体共同工作,并利用相关软件建立模型,进行抗震设防要求下的结构计算分析.除对房屋上部结构加固外,基础的加固也是很重要的方面.基础加固采用扩大承台,增加预应力管桩的方法,保证钢筋混凝土框架柱荷载有效传递给基础.
3 结论
通过对钢筋混凝土结构各类加固技术的优缺点分析以及在设计工程中的应用发现,灵活并合理运用结构加固技术对房屋的安全性能与施工的顺利实施具有重要意义.我们应当认识到加固技术的重要性,了解加固技术的特点,对加固技术的种类进行全面探讨,为扩建与改建工程提供有效的加固技术支持.与此同时,我们还应当认识到加固设计中,概念设计很关键,应把握加固技术的差异以及每一种加固技术的局限性,做到根据工程的实际情况与特点合理选择加固技术,并保证加固技术在应用过程中满足施工要求和质量要求,避免加固后结构受力不合理.随着科学技术的发展,建筑结构加固技术也在不断更新与提高,掌握好结构加固方法对于结构设计而言十分必要.
参考文献
[1] 谢贤鑫.钢筋混凝土框架结构震后安全性鉴定试验研究[D].哈尔滨：东北林业大学,2015.
[2] 李玉.钢筋混凝土框架结构基于IDA方法的易损性分析[D].西安：西安建筑科技大学,2015.
[3] 文晶晶.现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响[D].西安：西安建筑科技大学,2015.
[4] 王初翀.基于机械铰理论的钢筋混凝土框架结构倒塌分析[D].成都：西南交通大学,2015.
[5] 陈雪华.湿式外包角钢加固锅炉框架结构性能研究[D].郑州：郑州大学,2015.
[6] 潘天久.钢框架—桁架新型结构抗震性能与协同分析[D].西安：长安大学,2015.
[7] 闫玲玲.在役混凝土框架结构的抗震性能研究[D].西安：长安大学,2015.
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钢筋混凝土结构引用文献:
[1] 钢筋混凝土结构和建筑函授毕业论文范文 关于钢筋混凝土结构和建筑类开题报告范文3000字
[2] 钢筋混凝土结构和建筑施工论文范文文献 钢筋混凝土结构和建筑施工毕业论文题目范文2万字
[3] 钢筋混凝土结构和建筑施工毕业论文范文 关于钢筋混凝土结构和建筑施工方面论文参考文献范文2万字
