混凝土结构加固技术应用研究
2015-06-15
引言
混凝土建筑结构己成为建筑领域中技术发展最迅速、应用最广泛的一种结构体系，但在使用过程中，由于自身老化、各种灾害和人为损伤等原因，使建筑物不断产生各种结构安全隐患，如不及时采取加固措施，就有可能导致重大的质盆安全事故。为此，如何采取有效的加固措施对受损建筑物进行处理以恢复其使用功能是工程技术人员面临的重要课题。
一、加固改造方法探讨
1、加固改造方法的分类
总得来说，混凝土结构加固主要可分为两大类—即直接加固与间接加固，它们各有自身特点和适应范围，加固方案选取时要综合分析工程的实际条件和功能要求，在诸多方法中选择适宜的方法和相应的技术。
2、直接加固方法
(1)、加大截面加固法
本方法适用于混凝土梁、柱、板等多类构件优点在于：施工技术成熟，对施工人员无特殊的专业要求，施工方便，质量易于控制，可靠性高，可有效提高结构构件抗力，特别能够较大程度地提高柱的稳定性。
（2）、置换混凝土加固法
该方法适用于对受压区混凝土存在强度偏低或密实度达不到要求的严重质量缺陷的混凝土梁、柱等承重构件的加固。其优点主要表现为构件加固后能恢复原貌，且不改变原有空间和建筑结构布置。
（3）、外包钢加固法
该法适用于在不允许增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高截面承载能力的混凝土结构。这种加固施工方法施工棍凝土建筑结构加固技术应用研究简便、易操作，能明显提高结构构件的承载能力，较为可靠，同时其对使用空间影响小、现场工作量也较小，施工时间较短。
除以上直接加固法外，还有粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法、绕丝法加固法。
3、间接加固方法
（1）增加支承加固法
该法适用于对使用条件和外观要求不高的建筑物，抢险工程的临时性支顶，具有受力明确、易于安装拆卸、简单可靠等优点。.
（2）预应力加固法
该法具有三重效果：改变结构内力分布、卸载和加固，对其它加固方法中常见的应力应变滞后现象能较好地消除;因此在重型结构、大跨度构件或处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固中适用。
二、加固改造技术在实际工程中的应用研究
1工程概况
某办公大楼呈长方形，东西长240m，南北长308m，总用地面积73300 m2，建筑面积为69779 m2，其中地上61970 m2，地下9398 m2，建筑总高度94.2m，地上19层(局部25层)，地下一层，采用框架结构形式。进行报告厅观众厅屋面部位(17.21m)标高的混凝土结构浇筑施工时，由于脚手架支撑体系失稳导致屋面部位整体坍塌。
2、加固方法选择和方案设计
混凝土工程
(1)四楼柱头混凝土结构
经检测单位对混凝土柱进行检测，其结构整体性基本完好，混凝土强度符合设计要求;但也存在以下两个方面的缺陷:一方面观众厅坍塌事故发生时，未振捣的松散混凝土撤落在柱头周边的，并凝结成块，影响柱头混凝土的咬藕力;另一方面少数柱头局部钢筋保护层混凝土因撞击受拉出现脱落及细微裂纹现象;
针对存在的上述混凝土缺陷，采用以下的修复方法:
1)将撒落的松散混凝土凿除，直至到原密实的混凝土后，用清水冲洗干净;
2)混凝土出现脱落及细微裂纹现象;应用扁嘴凿将脱落及开裂部位混凝土凿除，如果剥落位置在钢筋中线位置，应将钢筋周边混凝土全部凿除，以满足混凝土与钢筋之间的握裹力要求:混凝土凿除干净后，应与上部柱子混凝土同时浇捣施工。
3)为了保证混凝土浇捣质量，新旧混凝土面可靠结合，四楼梁、柱接头应凿毛处理、松散混凝土残渣应清理干净，并在处理面增刷界面剂;部分位置为了避免出现分层现象，该处凿除范围应从混凝土外皮向内凿除10cm以上。
（2）悬臂梁、板混凝土结构
1)四层悬臂梁、板混凝土结构为事故发生时破坏，悬臂部分与主体结构交接部位发生严重断裂，对此采用清除原有已破坏的混凝土结构，重新施工悬臂部分的加固处理方法。
a、混凝土结合面的处理:新老混凝土结合面正处在悬臂梁根部，为确保该处混凝土结合良好，首先将新老混凝土结合面处的老混凝土面凿毛，并按10cm间距水平凿出10cm宽，5cm深的凹槽以增大新老混凝土之tri的咬合力;浇捣前用清水冲洗干挣混凝土结合部，并在结合部涂刷界面剂.混凝土使用比原设计高一标高的微膨胀混凝土;
b、确保悬臂梁在梁根部的抗剪性能:由于新浇筑混凝土悬臂结构与主体结构间存在施工缝，且施工缝位于悬挑梁的根部，是剪力最大的不利位置，经验算如按原设计方案施工难以保证该处的抗剪能力，对此必须在原有基础上重新设计，采取相应的提高该部位抗剪能力的有效措施.一是增加悬臂梁的截面尺寸;二是加大纵向受力钢筋，对已拆除的悬臂梁KL26, L16的上排钢筋、下排钢筋下部部各植入4根直径25的螺纹三级钢钢筋:三是加密悬臂梁箍筋特别是根部箍筋，间距修改为4, 8@100/140:通过上述措施，可有效增大悬臂梁在梁根部抗剪性能，经计算抗剪设计值可达298KN，大于实际剪切力255KN.
2)由于屋面结构坍塌时，将二层原观众席KL25. L9梁严重砸伤，经检测和验算复核，该处已不能满足正常的使用要求，考虑到该处并不影响上部结构安全，并通过经济技术综合比较，决定对该处采用全部拆除后重新施工.
钢筋工程
（1）四楼柱裸露钢筋
坍塌事故发生后，部分裸露钢筋被压弯，尤其是四楼柱裸露钢筋压弯得厉害，达到90多度，经过现场测定和分析，确定了该部位钢筋的修复方案:
1)柱裸露钢筋在施工前均应进行除锈处理;
2)直螺纹接头损坏的钢筋应首先将损害部位切除，然后采用冷挤压套筒方式连接施工。
(2)四楼悬臂梁、悬臂板裸露钢筋
1)四楼悬臂板部位钢筋均保存完好，在施工前进行除锈即可;
2)四楼悬臂梁部位上部钢筋将受弯变形部位切除，然后采用冷挤压套筒方式连接施工.根据通用技术规程中规定:
a.当需要在高应力部位设置接头时，在同一连接区段内III级接头的接头百分率不应大于25%; II级接头的接头百分率不应大于50%; I级接头的接头百分率可不受限制.B.接头宜避开有抗震设防要求的框架的梁端、柱端箍筋加密区;当无法避开时，应采用I级接头或n级接头，且接头百分率不应大于50%。故该部位除采用冷挤压套筒方式连接施工，同时由设计院根据现场实际情况对该部位梁板配筋出局部修改图.下部钢筋采用植筋形式:下部钢筋植筋位置应尽盘靠近原设计钢筋置，原设计钢筋尽量保留，与后植钢筋一起进行绑扎。
