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混凝土結構工程加固施工方案?
混凝土結構工程加固施工方案具體包括哪些內容呢混凝土結構加固設計與施工細節詳解,下面中達咨詢招投標老師為混凝土結構加固設計與施工細節詳解你解答以供參考。
混凝土構筑物因出現功能性改變混凝土結構加固設計與施工細節詳解,如接建、增加荷載等,或在出現質量問題,如配筋不足、災后修補、混凝土強度不夠等,都需要進行加固。其加固施工及加固方案的制定尤為重要,對于需要加固的構筑物,應根據構筑物的不同情況制定不同的加固方案。方案的確定要遵循安全、經濟、快捷、施工方便的原則,只有這樣,加固工程才能收到良好的社會效益和經濟效益。 優秀的加固方案具體體現在其施工作業方便、施工技術先進、經濟效果好、加固質量高等四方面的特點。 1 良好的施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一 加固工程方案的優劣,首先要把是否具有施工作業方便作為必要條件。有的加固方案雖然具有解決問題的可行性,但是,由于其方案在施工過程中增加了一定的施工難度,而造成施工工期長,勞動用工大,安全系數低的弊端,結果將影響到加固質量。例如,某廠房冬季施工,摻加不合格防凍劑,超標的氯離子破壞了鋼筋鈍化膜,致使十架大梁產生嚴重裂縫,需要進行加固,原施工設計方案之一是采取簡易修補法,即,將大梁裂縫處出現的酥松混凝土鑿除,露出鋼筋后,將銹蝕的鋼筋周圈進行除銹后,用環氧砂漿進行封閉,達到加固目的;方案之二是采取加大截面加固法,即,通過增大構件的截面和配筋,用以提高構件的強度、鋼度、穩定性和抗裂性,并達到修補裂縫的目的。經對設計方案分析,此兩種方案除具有工程造價低的優點外,還有以下不足之處: 1.1 技術可行性差,由于此大梁跨度大,鑿除混凝土梁則需分段進行,要用大量的臨時支撐進行安全防護,造成周轉材料不必要的浪費; 1.2 勞動強度高,在鑿除混凝土梁時,因分段施工時,只能鑿一米挪一米,成倍增加了勞動強度; 1.3 工效低,大量的重復勞動和落后的施工作業方法,延誤了施工工期并導致勞動效率下降; 1.4 安全性差,因所有大梁必須將鋼筋鑿除外露,大梁承載力減小,在施工時,須時刻注意防護措施是否到位,麻痹大意則易出現意外事故; 1.5 產值效益小,大量的周轉材料和人工費用的浪費,加大了生產成本,減少了生產效益。 2 不同類型加固工程與加固方案分析 一般來說,加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法和改變結構傳力途徑加固法等,隨著科學技術的不斷進步,應用新技術、新材料、新工藝進行工程加固的方法,如,化學灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應運而生,并開始廣泛應用于各類加固工程中。具體那個方案最能體現加固工程所要求的短、平、快、省的特點,應根據需要加固的構件情況,綜合確定加固方案。 以框架梁的加固為例,我認為,較為合理、經濟、技術先進的加固方案當屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法,前者以造價低,施工簡單,占用空間小,加固效果好,明顯優于加大截面法和預應力加固法,后者除材料費用高外,則各種優勢盡顯其中,重要表現在自重輕,材料自身幾乎不增加重量;強度高,固化后的碳纖維強度比鋼材高達十幾倍;勞動強度小,一個作業面只需一至兩人操作即可;施工工期短,熟練工人每人每天可完成近200m2左右。但是,應用其在負彎矩部位進行加固效果不如鋼板性能好。 以框架柱的加固為例,較為常見的加固方法有外包鋼加固法,即,在混凝土柱四周包以型鋼進行加固,這樣既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承載力,具體方法又分干法作業與濕作業法兩種形式:干式加固法是將型鋼(一般是角鋼)直接外包于需要加固的混凝土柱四周,型鋼與混凝土之間無連接,由于與混凝土沒有形成一個整體,所以不能確保結合面傳遞剪力。濕式加固法一是用乳膠水泥漿或環氧樹脂化學灌漿等材料,將角鋼粘貼在混凝土柱上,二是角鋼與混凝土之間留一定間距,中間澆筑混凝土,達到外包鋼材與混凝土相結合。兩種作業方法相比較,干式作業法施工更為簡單,價格低,施工時間短,但其承載力提高不如濕式作業法好。在方案選擇時,應根據加固要求和原構件情況,合理挑選適當的方案進行加固。 另外,對于加固工程,還有焊接補筋加固法、套箍加固法、噴射混凝土補強法、化學灌漿修補法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等,每種加固方法各有其特點及適應范圍,只要行之有效,技術成熟,既滿足加固要求,又經濟實用,均可采用。 3 幾種典型加固方法的工程施工要求 工程加固的目的就是要通過加固施工達到修復、補強、提高承載力、增強使用功能、滿足使用要求,因此,選擇加固方案要以提高加固工程質量為根本目的。對于不同的加固方案也有不同的施工方法和質量評定標準。根據《混凝土結構加固技術規范》中幾種典型的加固方法,依照施工經驗,不同的加固方法在施工時應重點做到: 3.1 外包鋼加固法 要把表面處理包括加固結合面和鋼板貼合面處理作為加固施工過程中的關鍵,對于干式加固施工,為了使角鋼能緊貼構件表面,混凝土表面必須打磨平整,無雜物和塵土;當采用濕式加固施工時,應先在處理好的角鋼及混凝土表面抹上乳膠水泥漿或配制環氧樹脂化學灌漿料,對鋼板進行除銹,混凝土進行除塵并用丙酮或二甲苯清洗鋼板及混凝土表面,進行粘、灌。 3.2 預應力加固法 采用預應力拉桿加固時,在安裝前必須對拉桿事先進行調直校整,拉桿尺寸和安裝位置必須準確,張拉前應對焊接接頭、螺桿、螺帽質量進行檢驗,保證拉桿傳力正確可靠,避免張拉過程中斷裂或滑動,造成安全和質量事故;采用預應力撐桿加固時,要注意撐桿末端處角鋼(及其墊板)與混凝土構件之間的嵌入深度傳力焊縫的質量檢驗,檢驗合格后,將撐桿兩端用螺拴臨時固定,然后用環氧砂漿或高強度水泥砂漿進行填灌,加固的壓桿肢、連接板、綴板和拉緊螺栓等均應涂防銹漆進行防腐。 3.3 改變結構傳力途徑加固法 增設支點若采用濕式連接,在接點處梁及支柱與后澆混凝土的接觸面,應進行鑿毛,清除浮渣,灑水濕潤,一般以微膨脹混凝土澆筑為宜。若采用型鋼套箍干式連接,型鋼套箍與梁接觸面間應用水泥砂漿座漿,待型鋼套箍與支柱焊牢后,再用較干硬砂漿將全部接觸縫隙塞緊填實;對于楔塊頂升法,頂升完畢后,應將所有楔塊焊連,再用環氧砂漿封閉。 3.4 混凝土構件外部粘鋼加固法 此法施工較為簡單,但首先需要著重注意混凝土和鋼板的表面處理,對于舊、臟嚴重的混凝土構件的粘合面,應先用硬毛刷沾高效洗滌劑,刷除表面油垢污物后用水沖洗,再對粘合面進行打磨,除去2~3mm厚表層,露出新面和平整,將粉塵清除干凈;對于混凝土表面較好的,則可直接對粘合面進行打磨,去掉1~2mm厚表層,使之平整,清去粉塵,再用丙酮擦試表面即可;鋼板表面處理應根據其繡蝕情況,可用噴砂、砂布、砂輪機打磨,使鋼板出現金屬光澤,打磨紋路盡量與受力方向垂直,然后用丙酮擦試干凈。其次要注意對膠粘劑的選擇,目前國內市場建筑結構膠粘劑魚龍混雜,對膠粘劑的選擇一定要慎重。第三要注意在配膠、粘貼過程中的細節,膠粘劑要嚴格按照說明書要求的比例配制,尤其是要掌握好固化劑的用量,攪拌要均勻,同時在粘貼時要保證粘貼面的飽滿、密實。最后要注意在固化階段不能對鋼板有任何擾動。 結束語: 就目前來看,這些混凝土結構加固技術還有待于在實踐中進一步探索,隨著建筑科學技術的不斷進步,新型建筑材料不斷出現,更好的加固施工方法將會有更大拓展,因此,加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
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混凝土結構加固方法
1、加大截面加固法
該法施工工藝簡單、適應性強,并具有成熟的設計和施工經驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固;但現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、置換混凝土加固法
該法的優點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點;適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。
3、有粘結外包型鋼加固法
該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于6000C以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。
4、粘貼鋼板加固法
該法施工快速、現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對生產和生活影響小,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。
5、粘貼纖維增強塑料加固法
除具有粘貼鋼板相似的優點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。
6、繞絲法
該法的優缺點與加大截面法相近;適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構件施加橫向約束力的場合。
7、錨栓錨固法
該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結構的改造、加固;不適用于已嚴重風化的上述結構及輕質結構。
間接加固的一般方法有:
1、預應力加固法
該法能降低被加固構件的應力水平,不僅使加固效果好,而且還能較大幅度地提高結構整體承載力,但加固后對原結構外觀有一定影響;適用于大跨度或重型結構的加固以及處于高應力、高應變狀態下的混凝土構件的加固,但在無防護的情況下,不能用于溫度在600C以上環境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。
2、增加支承加固法
該法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結構加固。
鋼筋混凝土結構房屋設計與施工要求
一、建筑結構設計基本原則
1、建筑結構設計應確定合理的結構形式。裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋適用于磚混結構、框架結構、框架—剪力墻結構、剪力墻結構,在平面和豎向結構應盡量均勻規則,根據建筑的特點合理確定結構形式,房屋適用的最大高度應符合《混凝土結構設計規范》(Gb50010-2002)第11.1條“一般規定”要求。
2、建筑結構的設計計算原則。裝配整體式鋼筋混凝土是為了適應大工業化生產方式的要求,采用預制構件和現場裝配施工為主的生產方式,總體上不改變建筑的結構形式,因此,裝配整體式結構房屋的整體設計計算方法,可以參考國家現行結構設計規范,套用現行的設計計算方法,受力性能等同于現澆結構房屋。
3、根據裝配整體式結構特點合理確定預制范圍。為了提高建筑的工業化程度,建筑結構設計應該在保證結構可靠的前提下提高預制率,而不是“為了預制而預制”,與一般現澆結構一樣進行結構計算,并要遵循結構概念設計中“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“節點更強”的原則,與一般現澆結構的區別僅僅是生產方式的不同,具體來講就是:主結構垂直承重構件采用現澆,如剪力墻、框架柱仍采用現澆方式,其余水平構件和垂直非承重構件可以采用預制,同時應保證受力節點為現澆連接,以保證建筑物的整體性、抗震性,提高防滲漏性能和隔音性能,并有利于消除安裝誤差。
二、設計要求
1、建筑設計的標準化和模數規則
為了保證設計和生產的標準化,建筑設計必須符合一定的模數規則,目前最實用的模數規則為:
開間和進深尺寸按照3M模數,模數進級為3M,偶爾使用1M和1.5M的非標模數,常用尺寸為1200,1500,1800,2100,2400,2700,3000,3300,3600,3900,4200,4500;
層高采用1M模數,模數進級為1M,常用層高為2700,2800,2900,3000,3100,3200,3300;
墻體厚度采用0.3M,進級為0.3M,常用厚度有120,150,180,210,240,270,300;
非承重內隔墻厚度較薄時允許采用75,90,100,個別寬度小于1000的局部次要隔墻可以采用60厚度,空心墻體厚度不小于90。
2、構件尺寸的標準化和模數規則
為了使構件生產標準化,應采用一定的模數規則,提高模具的通用性,以降低生產成本。構件尺寸一般按照以下模數規則:
柱截面尺寸推薦采用3M、1.5M相配合,如300,450,600,有時也采用1M等非標準模數,如:400,500,柱子高度按照層高尺寸;
預制梁截面寬度一般采用5M模數及模數進級,如:200,250,300,小于200時可用120,150,180,預制梁高度一般采用1M模數,對于疊合梁的高度應該與預制廠進行協調,保證梁、墻、樓板尺寸吻合,預制梁的長度一般采用3M模數,以提高專用模板的利用率,方便現場施工。
預制墻體長度采用3M模數,允許采用1.5M模數進行調整;預制墻體高度采用“層高-樓板厚度”或者“層高-梁高”為標志尺寸,后安裝內隔墻的尺寸應與生產廠配合,確定凸凹槽尺寸和形式;
樓梯根據層高按照國家標準設計尺寸;
全預制樓板厚度一般采用0.1M模數,厚度以“短跨/30” 左右為宜,相鄰房間板厚應盡量一致,通過調節配筋大小分別滿足承載力要求,當相鄰板塊厚度不同或地面標高不相等時,應對該節點進行專門的設計,預制疊合樓板厚度一般為設計板厚的50%,長度采用“梁墻凈距+30”,這樣樓板在預制梁墻上的安裝搭接為15mm,板寬度一般采用1000,1200,1500,1800,2400,一個房間只允許采用一塊非標寬度的樓板。
3、合理選擇梁柱截面形式和尺寸
由于裝配整體式結構房屋的結構柱均為現澆施工,需要現場支模澆搗混凝土,方柱不便于支模和施工,且在房間內突出墻面影響使用,若條件允許的情況下,應盡量采用異形柱,以減少定型模板種類;柱截面尺寸以1.5M或3M模數為宜,以方便墻板預制和安裝施工。柱子上下層宜采用相同截面尺寸,通過配筋大小調整柱子的承載能力,便于梁鋼筋的搭接錨固以及減少定型模板種類;梁截面形式一般采用矩形,梁截面尺寸選擇應有利于鋼筋排布,當梁、墻截面寬度相同時,可以考慮梁、墻一體預制,為了運輸方便,或者當梁、墻截面寬度不相同時,應采用梁、墻分體預制,并在梁底和墻頂設計留有安裝配合的凹凸槽。
4、節點區設計要求
裝配整體式結構的連接節點是核心關鍵部位,必須保證節點的整體性,重點解決節點的構造方式和新舊混凝土的整體連接效果,節點設計的構造方式要求:
節點設計既應考慮方便構件拆解,又要考慮到構件之間的鋼筋連接,還要考慮到節點區域混凝土澆筑的密實度,如預制梁與現澆柱(剪力墻)相接節點,預制板與預制梁相接節點,預制梁與預制墻的連接節點均應有拉接鋼筋,同時預制構件受力鋼筋在節點區的連接錨固應滿足規范要求,當不滿足規范要求時,由設計確定附加錨固措施;為了保證新舊混凝土的連接效果,預制構件在節點區的連接表面應設計成“水洗面”或者抗剪鍵(在生產要求中有詳細介紹),節點區的后澆混凝土應該采用細石混凝土,強度等級應該比設計時計算的混凝土強度等級提高兩級,并振搗密實。
5、材料要求
混凝土:非承重預制構件的混凝土強度等級不小于C15,當用于受力預制構件時,混凝土強度等級不低于C25,也不宜大于C40(預應力預制構件除外),受力構件現澆節點區混凝土強度等級不低于C30,且不低于受力構件自身的混凝土強度等級,灌縫和接縫材料應采用細石混凝土或砂漿,強度等級應比構件強度等級提高兩級,并不低于C25。
當采用輕骨料混凝土預制構件時,非承重墻體輕骨料混凝土強度等級不低于CL10,梁柱承重預制構件的輕骨料混凝土強度等級不低于CL25,不高于CL40,受力構件現澆節點區應采用普通混凝土,強度等級不低于C30,且不低于受力構件自身的混凝土強度等級,灌縫和接縫材料應采用細石混凝土或砂漿,強度等級應比構件強度等級提高兩級,并不低于C25。
預制樓板或預制疊合樓板宜采用普通料混凝土,預制混凝土和現澆疊合層或梁板節點區宜采用與預制梁相同的混凝土強度等級。
有條件時,現場現澆混凝土的原材料宜與預制構件采用的原材料產地、規格、配合比一致。
鋼筋:裝配式鋼筋混凝土結構的受力構件宜采用HRB400級和HRB335級鋼筋,也可采用HPB235級和RRB400級鋼筋,非承重墻體構件的構造配筋可采用冷拔低碳鋼絲、刻痕鋼絲、光面螺旋肋鋼絲。
混凝土外加劑:混凝土外加劑的使用必須符合國家現行規范標準的規定要求。
三、裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋體系設計要求
裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋體系主要是根據不同建筑結構形式的受力特點,為了提高質量、加快工期、減少浪費、節約成本、降低污染,采用預制生產和裝配作業替代傳統的濕作業生產工藝而產生的一種新型的建筑體系。
其主要特點是:基本不改變建筑結構的受力特點,可以依據現有國家規范進行設計,將大量的濕作業施工轉移到工廠內進行標準化的生產,并將保溫、裝飾整合在預制構件生產環節完成,構件質量好,現場裝配式施工速度快,原材料和施工水電消耗大幅下降,勞動強度降低。
根據裝配整體式鋼筋混凝土結構房屋的生產、施工工藝,結合各種不同的結構形式,應分別把握以下設計要點:
1、取代傳統磚混結構
磚混結構建筑的受力特點是:墻體為主要豎向承重構件,傳統工藝一般用磚、砌塊和砂漿組成,樓面一般為現澆或預制鋼筋混凝土樓板,建筑物的抗震主要靠墻體的水平抗側力能力保證,并設有圈梁和構造柱約束墻體,增強抗震性能;磚混結構的傳力路線為:樓板——墻體——基礎;磚混結構的缺點是:結構自重較大、保溫隔熱不足、砌體的整體性差、在遭遇地震時,容易出現粉碎性的坍塌,會造成大量的人員傷亡,但由于磚混結構設計簡單、傳力路線清晰、造價低廉,在我國經濟欠發達地區仍然被市場廣泛接受,適用于底層、多層住宅的建設。
當采用裝配整體式結構取代傳統的'磚混結構建筑時,應保持建筑的受力特點不變,設計時應把握以下原則:
(1)采用鋼筋混凝土材料預制成整間的大墻板,取代傳統的砌筑濕作業,加強了墻體的整體性,施工速度快、質量有保證、表面平整節省抹灰砂漿。一般外墻可采用200~250厚的雙排垂直孔墻板,降低材料熱傳導性能,并可在雙排孔之間填充聚苯隔熱材料,外表面在工廠做好裝飾層,內墻可采用150厚單排垂直孔墻板,也可采用預制輕質實心條板或預制輕質混凝土空心條板。根據磚混結構主要靠墻體陳忠和抗震的特點,如果采用空心墻板,建議每間隔600寬度設置一個暗的“芯柱”,將該孔穿插鋼筋并灌實,暗芯柱的最大間距不得大于1米,上端錨如預制圈梁內,下端與插筋搭接長度不小于300。
(2)采用預制圈梁、預制梁配合現澆節點,取代傳統的現澆圈梁,可節省80%左右的圈梁模板,濕作業少、效率高。一般圈梁高度可采用200,寬度同墻寬,配筋按照現行抗震規范要求設計。
(3)在所有墻體交接部位設置L型、T型預制空心柱作為墻體的加強暗柱,內穿鋼筋貫通節點;根據抗震規范設計L型、T型現澆構造柱,當墻長大于4米時,在墻體中部孔洞處設一個加固暗柱,內穿一根鋼筋并用灌漿料灌實(圈梁在該部位留洞使鋼筋上下貫通),加強暗柱、加固暗柱、構造柱與圈梁形成空間骨架,這樣可以大大提高建筑物的抗震性能。配筋按照現行抗震規范要求設計。
(4)采用“預制疊合樓板” 或“預應力空心樓板+疊合層”樓面,取代傳統的現澆樓板,可以節省樓面模板和架管等周轉材料和人工,加快施工進度。疊合樓板應根據規范進行施工工況和使用工況下的二階段驗算。
(5)預制墻體不再采用馬牙槎,墻體側面需做成“水洗面”,以保證構造柱對墻體的約束有效。
(6)設計和預制構件生產過程應考慮水電管線的走向和預留預埋問題,避免“錯漏碰缺”的發生。
2、取代傳統鋼筋混凝土框架結構
鋼筋混凝土框架結構建筑的受力特點是:鋼筋混凝土框架為主要豎向承重構件,墻體為非承重構件,填充墻體一般為磚、砌塊和砂漿組成,樓面一般為現澆或預制鋼筋混凝土樓板,建筑物的抗震主要靠框架梁柱的變形能力消耗地震能量,填充墻體與框架柱設有拉接鋼筋防止墻體過早破壞,以增強抗震性能;框架結構的傳力路線為:樓板——框架梁——框架柱——基礎;框架結構雖然造價和施工難度高于磚混結構,但由于框架結構抗震性能好,在城市住宅開發中已經得到普及,主要用于多層、小高層、高層建筑。
當采用裝配整體式結構取代傳統的框架結構建筑時,根據“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“節點更強”的設計原則,概念設計時應符合以下要求:
(1)采用鋼筋混凝土材料預制成整間的非承重大墻板,取代傳統的砌體填充墻,增強了墻體的整體性,一般外墻可采用120~200厚的鋼筋混凝土保溫裝飾墻板,降低材料熱傳導性能,內墻可采用120~150厚實心或空心墻板,墻板端部與框架柱連接部位做成“水洗面”,并預留與框架柱的連接鋼筋(俗稱“胡子筋”),也可采用預制輕質實心條板或預制輕質混凝土空心條板,在框架連接成整體后再安裝隔墻板。
(2)先安裝墻板和預制梁,在框架柱部位現場綁扎鋼筋,依靠墻板上預留的螺栓孔固定柱模板防止漲模,澆筑框架柱,使墻體與框架柱整澆在一起,框架柱截面和配筋按照現行抗震規范要求設計。
(3)采用預制框架梁配合現澆節點,取代傳統的現澆框架梁,可節省80%左右的梁模板,濕作業少、效率高??蚣芰航缑娓鶕O計計算確定,配筋和構造按照現行抗震規范要求設計。
(4)采用“預制疊合樓板” 或“預應力空心樓板+疊合層”樓面,取代傳統的現澆樓板,可以節省樓面模板和架管等周轉材料和人工,加快施工進度。疊合樓板應根據規范進行施工工況和使用工況下的二階段驗算。
所有的預制構件經過節點部位的整澆連接,使結構形成空間受力體系,每一個房間成為倒扣的、相互連接的“鋼筋混凝土盒子”,并且每一層形成整體結構,整體性和抗震性能遠高于傳統鋼筋混凝土框架結構,并且可以杜絕外墻的滲漏。
(5)設計和預制構件生產過程應考慮水電管線的走向和預留預埋問題,避免“錯漏碰缺”的發生。
框架梁可以與非承重墻整體預制,也可以采用分體預制,當采用分體預制時,梁墻之間留有相互配合的凹凸槽,以方便施工。
3、取代傳統鋼筋混凝土框架——剪力墻結構
鋼筋混凝土框架——剪力墻結構建筑的受力特點是:鋼筋混凝土框架和剪力墻為主要豎向承重構件,除剪力墻外,其余墻體多為非承重填充墻,填充墻體一般為磚、砌塊和砂漿組成,樓面一般為現澆或預制鋼筋混凝土樓板,建筑物的抗震主要靠剪力墻承擔地震水平剪力,框架梁柱的變形能力消耗地震能量,填充墻體與框架柱設有拉接鋼筋防止填充墻體過早破壞,以增強抗震性能;框架——剪力墻綜合了磚混結構和框架結構的特點,其結構的傳力路線為:框架部分,樓板——框架梁——框架柱——基礎;剪力墻部分:樓板——剪力墻——基礎,框架——剪力墻結構造價高于框架結構,抗震性能好,主要用于小高層、高層建筑。
當采用裝配整體式結構取代傳統的框架——剪力墻結構建筑時,根據結構的受力特點,設計時應符合以下要求:
(1)剪力墻可以采取部分預制的方案,即:剪力墻的主體部分為預制空心墻體,端柱(或暗柱)部分為現澆,施工時,先立好預制剪力墻,在空心孔內插入豎向鋼筋,將空心孔用細石混凝土或灌漿料灌實,借助剪力墻上預留的螺栓孔固定模板施工端柱(或暗柱)。剪力墻厚度、配筋應經設計計算確定。
(2)框架部分的設計、施工要求同裝配整體式框架結構要求。
(3)當建筑高度小于30米時,剪力墻部分允許采用單排豎向鋼筋,大于30米小于60米時,應采用雙排鋼筋,超過60米時,剪力墻應采用現澆。
4、取代傳統鋼筋混凝土剪力墻(筒體)結構
鋼筋混凝土剪力墻結構建筑的受力特點類似于磚混結構,剪力墻采用鋼筋混凝土現澆,主要用于小高層、高層建筑,剪力墻結構在設計時往往將電梯間、樓梯井部位的剪力墻組合成筒體。
當采用裝配整體式結構取代傳統的剪力墻結構建筑時,根據結構的受力特點,設計時應符合以下要求:
(1)核心筒仍采用全現澆結構,剪力墻可以采取部分具體要求同裝配整體式框架——剪力墻結構的剪力墻。
(2)剪力墻的端柱應采用現澆。
(3)剪力墻的截面和配筋應按照現行設計規范確定。當建筑高度小于30米時,剪力墻部分允許采用單排豎向鋼筋,大于30米小于60米時,應采用雙排鋼筋,超過60米時,剪力墻應采用現澆。
鋼筋混凝土結構加固設計可采取哪些措施消除結構損壞
可以采取以下幾種常見的鋼筋混凝土結構加固方法。
1、增大截面法
增大截面加固法又稱為“外包混凝土”加固法,即通過增大混凝土構件的截面和增加配筋,提高構件的承載力和剛度。以增大斷面為主時,為了保證補加混凝土正常工作,亦需適當配置構造鋼筋;以增配鋼筋為主時,為了保證配筋的正常工作,亦需按鋼筋的間距和保護層等構造要求決定適當增大截面尺寸。該方法可在構件截面的單側、雙側、三側或四周外包加固,廣泛應用于梁、柱、板等結構的加固。
該方法可以使用普通混凝土,強度等級建議不要低于C30。新澆混凝土的最小厚度,加固板時不應小于40mm,加固梁、柱時不應小于60mm。加固板的受力鋼筋直徑宜用6-8mm,加固梁、柱的縱向受力鋼筋宜用帶肋鋼筋。加固的受力鋼筋與原構件的受力鋼筋間的凈距不應小于20mm,箍筋應采用封閉式箍筋或U型箍筋,并按照現行國家標準《混凝土結構設計規范》對箍筋的構造要求進行設置。
增大截面法具有施工工藝簡單,適應性強,技術成熟等特點,但此法的不足之處是:現場施工的濕作業時間長,需要長期養護,對建筑物外觀有一定影響,增大了結構自重,且加固后建筑物的凈空也有一定的減小。
2、碳纖維加固法
構件外部粘碳纖維加固法是根據結構構件受力分析計算結果和受力特征,應用配套樹脂將碳纖維粘貼于強度不滿足受力要求的混凝土構件外部相應部位,以達到構件滿足承載力要求的一種補強加固方法。適用于承受靜力作用的一般受彎構件。
碳纖維加固特點:(1)強度高:碳纖維加固材料強度普遍較鋼材高,一些特制強化碳纖維強度可達鋼材的數倍之上;(2)重量輕:比重是鋼板的1/5左右,因此加固后基本不增加原結構自重;(3)施工簡便:碳纖維重量輕,一般只需手工操作,不受施工空間的限制,施工速度快;(4)不受形狀限制:不論方形、圓形及各類不規則形狀,加固后均可保持物體原狀,不影響表面裝飾。
缺點是粘結材料耐老化性能差,不耐火,環境溫度、濕度要求較高。
3、 外包鋼加固法
外包鋼加固法是以型鋼(一般為角鋼)外包于構件四周的加固方法,通常是在要求不顯著增大原構件截面,同時又可以大幅度提高結構承載力的情況下采用。適用于梁、柱、屋架以及大型大跨度結構。其優點是受力可靠,能夠顯著改善結構性能,對使用空間影響較小,施工簡便。缺點是鋼材耗量大,外露鋼件應進行防火防腐處理。
4、粘鋼加固法
外部粘鋼加固法是在鋼筋混凝土受彎構件承載力不足區段( 正截面受拉區、正截面受壓區或斜截面)
表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板,使其整體工作共同受力,以提高結構構件承載力的一種加固方法。適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結構的加固。
該方法施工方便快捷,現場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對結構的外形、凈空等影響較小,在施工過程中對生產和生活無顯著影響,因此在房屋建筑和公路橋梁領域中普遍采用。缺點是有機膠的長期持荷強度較低,耐老化性能差,不耐火,環境溫度、濕度要求較高,不適宜于承受動力疲勞荷載及設計使用年限較長的新建工程加固。
5、 預應力加固法
采用外加預應力的鋼拉桿或撐桿,對結構進行加固的方法。適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占用空間小的混凝土承重結構。此法不宜用于處在溫度高于環境下的混凝土結構,否則應進行防護處理;也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土結構。
6、 改變結構傳力途徑加固法
(1)增設支點法
該法是以減小結構的計算跨度和變形提高其承載力的加固方法。按支撐結構的受力性能分為剛性支點和彈性支點兩種。剛性支點法是通過支承構件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎或其他承重結構的一種方法。彈性支點法是以支撐結構的受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法。此方法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結構的加固。
(2)托梁拔柱法
該法是在不拆或少拆上部結構的情況下拆除、更換、接長柱子的一種加固方法。適用于要求廠房使用功能改變增大空間的老廠改造的結構加固。
7、 綜合加固法
鋼筋混凝土構件加固方法有許多,并且各有優劣,同時采用多種加固技術可以更換增強結構性能,
即綜合加固法。此法能彌補單一加固方法的缺陷,能發揮協同工作的優勢。如抗彎加固采取以體外預應力加固為主,輔以粘貼鋼板條和碳纖維布的方法;抗剪加固采取粘貼鋼板條和碳纖維布共同加固的方法。為滿足動荷載下疲勞性能的要求,粘貼鋼板的同時施加螺栓錨固,以發揮協同工作的優勢。
鋼筋混凝土結構加固的主要原因可以分為材料因素、設計因素、使用因素、施工因素和環境因素等。材料因素有水泥質量不合格或選擇不當,可能由于水化熱過大引起溫度應力,導致混凝土開裂,也可能含堿量過大遇膨脹性集料發生膨脹;砂、石質量不佳,可能是泥量高,引起強度不足,硬性集料引起膨脹損壞,也可能海砂含鹽量高引起鋼銹。設計因素有安全度不足、對環境估計不足,由于超過設計載荷使結構開裂或變形,或者意外載荷作用而破壞,如雪荷載、灰塵荷載等。使用因素有:(1)經過一定使用期后,由于技術改造,需要增加荷載或擴大柱網,改變使用功能;(2)遭受水災、風災、火災及地震等災害,使結構構件遭到破壞;(3)地基不均勻沉降;(4)既有建筑物的抗震加固。施工因素包括由于配料不準,攪拌不勻導致的混凝土強度不足或勻質性差;澆灌振搗不實或間隔時間太長,留有施工縫,導致的混凝土不密實、蜂窩、空洞和沿施工縫滲水的現象;初期養護不好而干裂或表面失水疏松或早期受凍;配筋偏差導致的承載力下降;模板變形或漏漿導致的構件表面有麻面和結構尺寸不準。環境因素由于凍融循環作用導致凍害;腐蝕介質影響導致的混凝土腐蝕損傷;碳化、海水、海風作用造成的鋼筋銹蝕等因素。
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