淺議鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
2015-07-13
1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用原則
根據(jù)《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，鋼筋混凝土加固施工技術(shù)應(yīng)用原則可歸納為以下幾點(diǎn)：
1.1維持性原則
針對(duì)抗震安全性系數(shù)降低的建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按照原來(lái)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)提升到降低前的水平，通常是對(duì)弱化原結(jié)構(gòu)性能或者降低承載力的局部部位進(jìn)行加固。該原則可參考借鑒的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，適用于按照抗震加固設(shè)計(jì)規(guī)范要求施工的建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而該建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于主客觀原因，抗震水平已經(jīng)下降，尤其是已經(jīng)超過(guò)40年使用年限的建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，需要盡量使其滿足現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
1.2提升性原則
針對(duì)那些抗震設(shè)防水平無(wú)論是否出現(xiàn)下降，均不符合現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種抗震加固不能繼續(xù)沿用之前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而是以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)存在結(jié)構(gòu)抗震水平差異的部位進(jìn)行加固，尤其是那些施工時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格考慮抗震設(shè)防問(wèn)題的建筑結(jié)構(gòu)。提升性抗震加固施工的難度更大，在加固之前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)在一定荷載作用力之下，產(chǎn)生應(yīng)力壓縮或者彎曲變形等，對(duì)其加固，并沒(méi)有卸除原有的荷載，而是新增加的承載能力，減緩荷載的壓縮影響，從而起到加固的效果。
2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的建議措施
鑒于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用的基本原則，本文將重點(diǎn)對(duì)粘鋼加固、碳纖維片材加固、外粘型鋼加固三種方法展開(kāi)分析，在分別了解這些加固方法原理的基礎(chǔ)上，對(duì)如何應(yīng)用這些方法，以及這些方法的適用性范圍，進(jìn)行如下探討：
2.1粘鋼加固技術(shù)
粘鋼加固法的應(yīng)用，具體的原理是找出建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的受拉區(qū)域，然后將一定規(guī)格的鋼板粘貼其上，利用鋼板的粘接能力，將原來(lái)混凝土構(gòu)件的拉力和剪力傳遞到鋼板上，作為建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力鋼筋的一部分，提高建筑結(jié)構(gòu)的承載力。這種加固方法在上個(gè)世紀(jì)60年代末就已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，不僅施工簡(jiǎn)單，而且不會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的外觀。
?。?）粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用形式主要有四種：第一種是將鋼板粘貼在梁式或者板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的底部，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)跨中正截面的抗彎水平和承載水平；第二種是將鋼板粘貼在梁式結(jié)構(gòu)的梁板上部，或者粘貼在中性軸以上部位，以增強(qiáng)制作部位的正截面抗彎水平和承載水平；第三種是將“U”型的鋼板作為錨固鋼板，粘貼在梁式建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)斜截面的抗剪水平和承載水平；第四種是將“U”型以搭接的形式，粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架柱上，以環(huán)形約束結(jié)構(gòu)加固部位，提高柱的延性水平。
（2）粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用要求如下：粘鋼加固要求處理好鋼板與待加固部位的結(jié)合面，對(duì)結(jié)合面混凝土的粘貼強(qiáng)度要求比較高，我們?cè)诩庸痰臅r(shí)候，要控制好混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，原則上在C15之上，而且鋼板的厚度，也是根據(jù)混凝土的強(qiáng)度而定，同時(shí)決定了鋼板的錨固長(zhǎng)度。一般情況下，鋼板的厚度越大，鋼板的錨固長(zhǎng)度就越長(zhǎng)，會(huì)明顯影響粘結(jié)的效果，而鋼板越薄，用膠量增加，會(huì)增加鋼板防腐的難度。筆者結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為粘鋼加固的鋼板有三種最佳的厚度，第一種是混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C20時(shí)，鋼板厚度為2-3mm；第二種是混凝土等級(jí)為C20-C25時(shí)，鋼板厚度為3-4mm；第三種是混凝土等級(jí)大于C25時(shí)，鋼板厚度為4-5mm。至于鋼板的錨固長(zhǎng)度，是在滿足計(jì)算規(guī)定的同時(shí)，根據(jù)待加固建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求而定，如果屬于受拉區(qū)的錨固，錨固長(zhǎng)度至少為鋼板厚度的200倍，而且不能小于600mm；如果屬于受壓區(qū)的錨固，錨固長(zhǎng)度至少為鋼板厚度的160倍，而且不能小于490mm。除此之外，在利用環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿外粘鋼加固的同時(shí)，還要采用防腐材料加以保護(hù)，以免結(jié)構(gòu)膠在高溫作用下老化剝離。
2.2碳纖維片材加固技術(shù)
碳纖維片材加固法，始于上個(gè)世紀(jì)80年代末，這種加固方法有效避免界面粘結(jié)強(qiáng)度的強(qiáng)弱問(wèn)題，大大提高加固構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗扭、抗拉和承載水平，屬于新型的建筑結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)。
?。?）碳纖維片材加固的原理是以垂直的方向，將碳纖維的材料包裹在待加固的鋼筋混凝土構(gòu)件上，增強(qiáng)構(gòu)件的延性水平和承載水平，以及抗震耗能水平。碳纖維片材自重僅有2N，厚度僅有0.167mm，不會(huì)增加原來(lái)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自重和截面面積，而且利用手工操作方式就能施工，適用于酸堿鹽等腐蝕環(huán)境，不需要后期維護(hù)，因此應(yīng)用范圍很廣。
?。?）碳纖維片材加固技術(shù)的應(yīng)用形式，主要有四種類型：第一種是將碳纖維布粘貼在梁式或者板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的底部，增強(qiáng)構(gòu)件跨中正截面的抗彎水平和承載水平；第二種是將碳纖維布粘貼在梁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的梁板上部，或者構(gòu)件的中性軸以下，以增強(qiáng)支座正截面的抗彎水平或者承載水平；第三種是將“U”型碳纖維布作為縱向錨固鋼板，粘貼在梁式鋼筋混凝土構(gòu)件上，以增強(qiáng)構(gòu)件斜截面的抗剪水平、承載水平；第四種是“U”型碳纖維布以搭接的方式，粘貼在建筑框架柱箍向，以環(huán)形約束結(jié)構(gòu)抗震加固部位，提高柱的延性水平。
?。?）碳纖維片材加固施工方法如下：由于碳纖維布具有較大的極限拉應(yīng)變，因此在加固之后，要控制鋼筋的拉應(yīng)力，盡量控制在鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的范圍之內(nèi)，同時(shí)保持外貼時(shí)的溫度，以及保證加固構(gòu)件混凝土強(qiáng)度在C15之上；碳纖維布在粘貼之前，需要將加固構(gòu)件表面的剝落混凝土、油污等清除干凈，粘貼時(shí)則要控制碳纖維布與加固部位方向的一致，以及保持碳纖維布與加固構(gòu)件軸向的垂直，可采用多條密布的方式粘貼，確保防護(hù)材料與碳纖維布之間的可靠粘貼。
2.3外粘型鋼加固技術(shù)
除了以上兩種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)方法，外粘型鋼加固技術(shù)同樣具有一定的加固效果，其加固的部位主要是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面或者角部，將改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑灌注加固，以改善結(jié)構(gòu)的受力性能，適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、墻、桁架、框架等部位的加固。在施工的時(shí)候，搭配角鋼和綴板，全焊接鋼板，并用環(huán)氧樹(shù)脂填充不密實(shí)的蜂窩、孔洞和裂縫等，使得新舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的共同受力，但必須在膠漿初凝之前完成所有操作，方可保證粘結(jié)的緊固。
3.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)工程施工的重點(diǎn)任務(wù)之一，為了進(jìn)一步提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震水平，我們可以秉著加固技術(shù)應(yīng)用的基本原則，結(jié)合具體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程的加固需求，選擇合適的加固技術(shù)。本文以粘鋼加固、碳纖維片材加固、外粘型鋼加固作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固的研究點(diǎn)，通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)這些加固具有明顯的實(shí)用性，但具體的應(yīng)用方法，還需要在實(shí)際工作中進(jìn)行不斷的總結(jié)，方可不斷提高這些方法的適用性水平。
