钢筋砼结构抗震加固技术研究
2015-05-27
抗震加固是对未进行抗震设防或已进行抗震设防但达不到设防标准的建筑物，进行结构补强和提高其抗震力的措施．建筑结构加固方法随着经济水平、技术水平和人们观念的发展而发展，但有些构件加固方法（如加大截面法）将使结构和构件的刚度发生变化，从而引起结构动力特性、构件内力的变化以及刚度软弱层和强度薄弱层的出现，而这些变化对结构承载力及弹塑性变形能力带来的不利或有利影响，是目前的加固方法所没有考虑的．因此对钢筋混凝土结构抗震加固技术进行论述有着重要的意义。
一、钢筋砼结构抗震加固的原则
1、钢筋混凝土结构的抗震加固，要以结构的抗震鉴定结果为基础。抗震鉴定是通过检查现有建筑的设计、施工质量和现状，按规定的设防要求，对结构在地震作用下的安全性进行评估。根据抗震鉴定的结果有针对性地进行加固。可选择整体加固、区段加固和构件加固。
2、在确定加固方案时，要对结构的现状进行深入的调查，特别应查明结构是否存在局部损伤, 对已有的损伤应进行专门的研究, 在抗震加固时加以考虑。
3、在确定抗震加固方案时，要重点考虑结构总体抗震能力和变形能力的综合协调。抗震加固的内涵是结构加固而非构件加固，因此在确定结构抗震加固方案时首先应考虑整体性加固方案，以避免“头痛医头、脚痛医脚”的构件加固。
4、抗震加固时，要根据结构的实际情况，分别采用主要提高框架抗震承载能力、主要增强框架变形能力或改变结构体系而不加固框架的方案。
5、加固后的楼层综合抗震能力不应小于1. 0；且不宜超过下一楼层综合抗震能力的20%，超过时，应同时增强下一层的综合抗震能力。
6、加固后的框架应避免形成短柱、短梁或强梁弱柱。
7、加固方案的选择要避免原结构的薄弱层发生转移，如果发生转移，应对新的薄弱层进行处理。
二、钢筋砼结构抗震加固技术
1、加大截面加固法
加大截面加固法就是在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积, 从而提高构件正截面抗弯、斜截面抗剪能力，起到加固补强的作用。加大截面加固法的关键是要确保结合面能有效传力，并使新旧两部分混凝土整体工作。因此，从设计构造上应该配置足够的剪切摩擦筋或锚固件，贯穿于结合面，将两部分连接起来，使其共同受力，达到加固补强的目的。该方法施工工艺简单、适应性强，设计和施工均比较成熟，适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。缺点是现场施工的湿作业时间比较长, 对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2、外包钢加固法
外包钢加固常用于对框架柱的加固，即在混凝土柱四周包以型钢进行加固，这样既不增大混凝土截面尺寸，又大幅度地提高混凝土柱的承载力，具体方法又分干法作业与湿作业法两种形式。
干式加固法是将型钢( 一般是角钢) 直接外包于需要加固的混凝土柱四周, 型钢与混凝土之间无连接，由于与混凝土没有形成一个整体，所以不能确保结合面传递剪力。湿式外包钢加固法采用具有良好粘结性能的高强度建筑结构胶，把钢板与混凝土构件牢固地粘结在一起，形成复合的整体结构，有效传递应力，使构件联合工作，从而提高结构的承载能力及结构的强度和刚度的一种技术。两种作业方法相比较，干式作业法施工更为简单，价格低，施工时间短, 但其承载力提高不如湿式作业法好。在方案选择时，应根据加固要求和原构件情况, 合理选择适当的方案进行加固。
3、置换混凝土加固法
置换混凝土加固法是指对原有结构强度低, 韧性差的构件材料用强度高，韧性好的混凝土材料置换的方法。该方法适用于对承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的地方进行局部加固。施工工艺简单方便，工期短，占用空间小，不影响使用功能，而且造价比较低，经济合理。采用本方法加固混凝土结构构件时，其非置换部分的原构件混凝土强度等级，按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。置换用的混凝土强度等级应比原构件混凝土应提高一级且不应低于C25。混凝土的置换深度，板不应小于40 mm，梁、柱采用人工浇筑时，不应小于60 mm, 采用喷射法施工时，不应小于50mm，置换长度应根据混凝土强度和缺陷的检测及验算结果确定, 但对非全长置换的情况其两端应分别延伸不应小于100 mm。置换部分应位于构件受压区内，且应根据受力方向将有缺陷混凝土剔除，剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧，不能仅剔除截面的一侧。
4、粘贴钢板加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面或斜截面受压区)的表面粘贴强度高的钢板，使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力，并约束混凝土变形，进而提高了加固构件的刚度和抗裂度， 有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能， 且不会在混凝土中产生应力集中。采用该方法加固时，要求被加固的混凝土结构构件的现场实测强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉黏结强度不得低于115MPa，并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用。在钢板表面应进行防锈蚀处理，表面防锈蚀材料对钢板和胶粘剂都无害。
它的特点是施工简单、速度快、工期短, 现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小；传力直接，加固效果好，耐久性好，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平； 适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
5、增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度，达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠，但对于使用空间有一定影响，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。
按照增设的支承结构的变形性能，增设支点法可分为刚性支点和弹性支点两种情况。刚性支点法通过支承结构的轴心受压或轴心受拉将荷载直接传给基础或柱子等构件。由于支承结构的轴向变形远远小于被加固结构的挠曲变形，对被加固结构而言，支承结构可简化按不动支点考虑，结构受力较为明确，内力计算大为简化；弹性支点法是通过支承结构的受弯或桁架作用间接地传递荷载的一种加固方法。由于支承结构的变形和被加固结构的变形属同一数量级，支承结构只能按弹性支点考虑，内力分析较为复杂。相对而言，刚性支点加固对结构承载能力提高幅度较大，弹性支点加固对结构使用空间的影响程度较低。
6、化学灌浆补强法
化学灌浆补强就是将一定化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入混凝土结构裂缝内，使其扩散、胶凝或固化，达到补强的目的。化学灌浆材料主要有两种：一种是以环氧树脂为主剂配制成的环氧树脂灌浆材料，它具有化学稳定性好、可以室温固化、收缩小、强度高、粘结力强等一系列优点，而且因为环氧树脂灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力，能有效地修补混凝土的裂缝，恢复结构的整体性，目前是一种较好的补强固结化学灌浆材料，一般用于修补宽度为0.2 ～0.5 mm 的裂缝；另一种是以甲基丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料。它具有可灌性好的特点，能灌入0.05 mm宽的细微裂缝中，一般用来修补缝宽在0.2 mm以下的裂缝。
化学灌浆补强法主要用来修补因出现裂缝而影响使用功能的结构，如水池、水塔、水坝等，也可用来修补混凝土梁、板、柱等构件及因钢筋锈蚀而导致结构耐久性降低的构件。
总之，钢筋混凝土加固技术已得到了广泛的应用，各种加固方法也有其各自的优缺点，加固效果也受到多方面的影响，在具体的工程中，应合理的选择加固方法，做到即经济、又安全。
