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房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計探討論文
摘要：房屋建筑結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷長期的使用之后，常常會出現(xiàn)耐久性、穩(wěn)定性問題，威脅到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，因此，必須重視加強對于建筑結(jié)構(gòu)的加固施工，合理運用混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計，治理房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本文重點探討了建筑混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計，以供參考。
關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計
1引言
當(dāng)前的房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工質(zhì)量，直接決定了房屋建筑工程的整體穩(wěn)定性和耐久性。我國當(dāng)前的房屋建筑工程中，老舊混凝土結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)諸多問題，嚴重威脅了房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，如不能及時采取處理措施，勢必嚴重影響居住者人身安全，因此，采用合理的混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)至關(guān)重要。
2建筑工程中的混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計
2.1基本原則
建筑施工中，通常需要綜合運用多種科學(xué)技術(shù)，而混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的運用就是其中之一，在結(jié)合大量先進技術(shù)、材料、施工方法的情況下，有效提高了混凝土加固的實際效果，提高了工程建設(shè)的經(jīng)濟效益。在設(shè)計混凝土加固工程時，也需要綜合考慮相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟指標(biāo)等因素，從而確保工程設(shè)計能夠具備相應(yīng)的科學(xué)性與先進性。在實施混凝土加固時，通常選用強度相較于加固對象更高的混凝土材料，并注意做好加固結(jié)構(gòu)、加固對象連結(jié)等細節(jié)施工，保證加固件與加固對象能夠維持協(xié)調(diào)的運作，從而維護建筑結(jié)構(gòu)整體上的一致性。如果將混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用于由于高低溫、化學(xué)反應(yīng)、機械震動等因素所造成的建筑結(jié)構(gòu)破損問題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合破損的實際原因，選擇相應(yīng)的處理方法，以減輕甚至消除破損原因，達到提高建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性的效果。衡量一項工程活動整體質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在于其經(jīng)濟效益的評價，在實際的工作中，混凝土加固施工應(yīng)當(dāng)盡可能避免影響到原建筑的正常使用，從而減少加固施工可能對原建筑帶來的負面影響，因此建議盡可能以原本建筑條件為基礎(chǔ)，降低加固施工的成本。
2.2常見建筑結(jié)構(gòu)加固方法的缺陷
直接加固法缺陷直接加固法中有置換混凝土加固法，這一方法的使用不會影響到建筑物凈空，但施工需要花費非常多的時間，將嚴重影響到混凝土強度，并使梁、柱混凝土承重加大，影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；還有一種大截面加固法，這一施工方法現(xiàn)場濕性作業(yè)時間長，影響到正常生產(chǎn)與生活，還會使凈空減少；粘結(jié)外包型鋼加固法現(xiàn)場需要使用大量鋼筋，需要將混凝土結(jié)構(gòu)強度增大，加固效果與膠黏工藝水平相關(guān)，在濕度環(huán)境下會使構(gòu)件出現(xiàn)彎曲或者變形；黏貼纖維增強塑料加固法的使用需要設(shè)置防火層，不適合應(yīng)用在所有的建筑構(gòu)件中；繞絲法的不足與截面法相似，需要對構(gòu)件施加較大約束力；錨固法需要對構(gòu)件混凝土承重改造。
3房建結(jié)構(gòu)新型加固技術(shù)
3.1間接加固技術(shù)
間接加固技術(shù)，通常是根據(jù)房屋建筑工程實際的受力情況，合理選擇的加固技術(shù)。如果混凝土構(gòu)件出現(xiàn)受力不均的情況，將會破壞房屋的結(jié)構(gòu)，必須采取相應(yīng)的調(diào)整措施，進行房屋結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計，例如，通過對受彎混凝土構(gòu)件采取預(yù)應(yīng)力加固的方法，有效限制外荷載可能對混凝土構(gòu)件造成的損壞，從而達到防止荷載過大致使房屋結(jié)構(gòu)破壞的目的；或者通過降低外荷載效應(yīng)的方式，提高混凝土結(jié)構(gòu)本身的抗彎能力。間接加固法中，最為常用的是預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固技術(shù)，其主要是在混凝土結(jié)構(gòu)上施加預(yù)應(yīng)力，以改善工程混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能，限制裂縫寬度、長度，進而改善混凝土構(gòu)件的施加預(yù)應(yīng)力，延長房屋結(jié)構(gòu)的使用壽命。另外，預(yù)應(yīng)力拉桿加固技術(shù)也是常用的間接加固技術(shù)之一，在房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用通常采用臥式組裝，該種方式具有很強的抗壓性和穩(wěn)定性。
3.2直接加固技術(shù)
3.2.1增大截面加固法
當(dāng)混凝土材料處于三向應(yīng)力狀態(tài)時，三向應(yīng)變將受到約束，進而將混凝與承載力增強；當(dāng)側(cè)向壓力增大時，約束混凝土構(gòu)件也會出現(xiàn)橫向變形的增大，促使結(jié)構(gòu)承載力增大。按照三向受力原理，新、舊混凝土結(jié)合構(gòu)件將共同受力，使構(gòu)件剛度與強度增大，進而使整體承載力增強。這種加固方法優(yōu)勢是能夠在構(gòu)件外表面增加一個鋼筋混凝土套箍層，進而將原來的混凝土強度與延伸性增強，提升混凝土抗壓性能。
3.2.2外貼型鋼加固法
外貼型鋼加固法具有現(xiàn)場工作量少、受力穩(wěn)固、工期短的特點，能夠?qū)υ袠?gòu)件除銹以后應(yīng)用，濕性作業(yè)減少，構(gòu)件在加固后的1d時間內(nèi)都可以應(yīng)用；外貼鋼技術(shù)受環(huán)境與截面面積影響，能夠?qū)偠扰c承載力提高，并且使用成本較低。黏貼過程中對粘結(jié)強度與彈性模量有較高要求，如果周圍環(huán)境有腐蝕介質(zhì)時需要使用可靠的耐久性防護措施。
3.2.3黏貼碳纖維復(fù)合材料加固法
使用碳纖維復(fù)合材料加強混凝土構(gòu)件穩(wěn)定性能使新、舊構(gòu)件后期強度增大，并提升加固速度，加固以后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件會有更高耐腐蝕性與耐久性，對結(jié)構(gòu)影響小，幾乎不會使截面面積增加，耐久性良好，大大提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能。碳纖維加固技術(shù)使用的越來越多已經(jīng)漸漸取代了粘鋼加固技術(shù)，鑒于碳纖維彈性模量低，一般在220GPa左右，高彈性模量在340～560GPa之間，將碳纖維復(fù)合材料外貼會使構(gòu)件加固效果提升.
3.3鋼絲網(wǎng)砂漿加固技術(shù)
鋼絲網(wǎng)砂漿加固技術(shù)優(yōu)勢在于自身含有較高鋼材與復(fù)合水泥砂漿，并且砂漿具有較強的分散性。研究證明，當(dāng)鋼絲網(wǎng)水泥砂漿含鋼量達到300kg/m3時，會比普通的水泥砂漿更容易增強砂漿特性。鋼絲網(wǎng)砂漿加固使用的材料彈性好、抗拉強度大、抗?jié)B性與抗裂性好。在實際工程中使用普通鋼筋混凝土構(gòu)件容易出現(xiàn)開裂、斷裂等問題，并使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自重降低，延性較弱。而使用鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合砂漿則能增強混凝土構(gòu)件的整體承載力，增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
3.4注漿加固法
注漿加固法主要針對的是混凝土結(jié)構(gòu)物開裂問題，原理是利用環(huán)氧樹脂粘合劑或密封劑，實施加固修補，以不影響實際生產(chǎn)為基本前提，盡可能達到預(yù)期的強度要求，從而延長結(jié)構(gòu)使用壽命，效果安全可靠。這種方法主要有以下特點：①灌漿時應(yīng)延續(xù)且慢速，保證樹脂盡量都注入開縫的部位；②這種方法可控制注入量，在需要時也能及時增加灌漿料；③可以依據(jù)注入的需要、開裂的大小調(diào)整注漿壓力；④能直接用肉眼觀察到注入的情況以及注入量。這種方法主要適用于隧道、橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的開裂修補上。
4建筑混凝土結(jié)構(gòu)加固工程實例分析
4.1工程概況
某高校體育場占地面積約為11562.2m2，附屬建筑面積達4532.72m2，建筑耐火等級為2級，建筑使用年限為40年，結(jié)構(gòu)類型為框架式結(jié)構(gòu)，抗震度為Ⅶ度，其結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。鑒于設(shè)計出現(xiàn)變更，原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定度與鋼筋混凝土承載力不能滿足標(biāo)準。該工程需加固鋼筋混凝土柱，高為8.2m，另有一根長度在11.2m的鋼筋混凝土框架柱，如圖2所示。
4.2混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計
工程使用了外貼鋼加固法，在混凝土構(gòu)件外貼一層型鋼，與原有混凝土構(gòu)件一起工作，受力整體均勻，進而將建筑結(jié)構(gòu)的抗彎性能與抗剪性能增加。在使用外貼鋼加固法以后，使混凝土構(gòu)件剛度與承載力明顯增強，減少了配筋量，使用膠黏劑與黏貼工藝，增強了黏貼穩(wěn)固性。本工程是一個看臺結(jié)構(gòu)，使用兩個柱作為加固構(gòu)件，使用外貼型鋼將構(gòu)件加固，造價低廉，高分子材料使用比套箍加固法少。此外，本工程還使用了套箍加固技術(shù)，將原有鋼筋量輸入，使用PKPM軟件對參數(shù)分析，加固原配筋面積為3562.2mm2，在不改變截面面積情況下需要加固的配筋面積為1230.63mm2，使用套箍加固技術(shù)間距控制在120，考慮到厚度，需要在原有截面面積上增加配筋量。使用PKPM軟件中混凝土構(gòu)件加固設(shè)計軟件，對混凝土構(gòu)件進行驗算。取中間纖維的設(shè)計拉應(yīng)變?nèi)≈�；縱向受鋼筋極限設(shè)置為0.02，單層纖維厚度為10mm直徑。使用不同加固軟件對套箍加固技術(shù)進行分析。
5結(jié)語
房屋建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)屬于基本骨架，因此其穩(wěn)固性將直接關(guān)系到整個建筑的堅固。在進行房屋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)注意切實加強整個設(shè)計過程中各個設(shè)計環(huán)節(jié)，嚴格按照相應(yīng)設(shè)計文件開展施工，充分保證房屋建筑的施工質(zhì)量水平，滿足房屋建筑建設(shè)的相應(yīng)功能。
參考文獻:
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