浅析钢筋混凝土结构改造加固设计的特点和应用
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钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法研究一、引言钢筋混凝土框架结构是建筑中常见的结构形式之一,但由于自身的缺陷和外力的影响,其抗震性能存在较大的不足。
因此,对钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法进行研究,对提高结构的抗震性能具有重要的意义。
二、钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法1. 钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法概述抗震加固是指对建筑结构进行改造或加强,以提高其抗震能力的一种技术措施。
钢筋混凝土框架结构的抗震加固方法主要包括增加截面抗弯承载力、增加节点刚度、提高纵向抗剪能力等。
针对不同的结构形式和抗震要求,具体的加固方法会有所不同。
2. 增加截面抗弯承载力的加固方法增加截面抗弯承载力是钢筋混凝土框架结构抗震加固的重要手段之一。
具体的加固方法包括增加钢筋数量、更换高强度钢筋、增加截面尺寸等。
3. 增加节点刚度的加固方法节点是钢筋混凝土框架结构中的薄弱环节之一,加固节点的刚度可以有效地提高结构的抗震性能。
具体的加固方法包括设置钢筋加固筋、设置钢板加固、更换节点构件等。
4. 提高纵向抗剪能力的加固方法钢筋混凝土框架结构中的纵向抗剪能力较弱,容易发生剪切破坏。
因此,提高纵向抗剪能力也是钢筋混凝土框架结构抗震加固的重要手段之一。
具体的加固方法包括增加剪力墙、增加剪力筋、加固构件等。
三、案例分析以某高层住宅为例,该建筑采用了钢筋混凝土框架结构,但由于设计不合理和施工质量问题,导致结构存在较大的安全隐患。
针对该建筑的实际情况,采取了以下抗震加固方法:1. 增加截面抗弯承载力通过增加截面尺寸和更换高强度钢筋的方式,提高了结构的截面抗弯承载力,从而提高了结构的整体抗震能力。
2. 增加节点刚度通过设置钢筋加固筋和更换节点构件的方式,提高了结构的节点刚度,从而减小了节点的变形,提高了结构的整体抗震能力。
3. 提高纵向抗剪能力通过增加剪力墙和加固构件的方式,提高了结构的纵向抗剪能力,从而减小了结构的剪切破坏风险,提高了结构的整体抗震能力。
土木工程中的混凝土结构加固技术混凝土结构一直是土木工程中常用的材料,因其强度高、成本低等优点而被广泛应用于各种建筑物和基础设施中。
然而,随着时间的推移和外界环境的影响,混凝土结构可能会出现破损、老化等问题,这就需要采取适当的加固措施来保证结构的安全和耐久性。
本文将探讨土木工程中的混凝土结构加固技术,介绍常用的加固方法和材料。
一、表面加固表面加固是一种常见的混凝土结构加固方法,它通过在混凝土表面涂覆一层保护材料来提高结构的强度和耐久性。
常用的表面加固材料包括聚合物改性材料、纤维增强复合材料等。
这些材料具有优异的粘附性能和抗老化能力,能有效地防止混凝土结构的开裂和脱落。
同时,表面加固还可以提供一层隔离层,阻止外界环境的侵蚀和损害。
二、钢筋加固钢筋加固是常用的混凝土结构加固方法之一,通过在混凝土结构中加入钢筋来增加其承载能力和抗震性能。
钢筋加固可以在原有结构中加入新的钢筋,也可以通过表面粘结钢板等方式来实现。
钢筋加固的优点是工艺简单、施工难度较低,且适用于大部分混凝土结构。
然而,钢筋加固也存在一些问题,如增加自重、影响原有结构的外观等。
因此,在实际工程中需要根据具体情况选择合适的加固方式。
三、碳纤维加固碳纤维加固是一种新型的混凝土结构加固技术,通过在混凝土结构表面粘贴碳纤维布来增强结构的强度和刚度。
碳纤维具有高强度、轻质的特点,可以有效地承受结构的荷载,并且对结构产生的变形有一定的限制作用。
碳纤维加固不仅可以提高结构的承载能力,还能改善其抗震性能和耐久性。
然而,碳纤维加固的施工工艺相对较为复杂,需要专业的施工人员和设备来完成。
四、预应力加固预应力加固是一种先进的混凝土结构加固技术,通过在混凝土结构中施加预应力,使其在荷载作用下发挥更好的性能。
预应力加固可以将混凝土结构的自重和荷载共同承担,大大提高了结构的承载能力和稳定性。
此外,预应力加固还可以减小结构的变形和开裂,提高结构的抗震性能。
然而,预应力加固需要在建造过程中施加额外的力量,需要仔细的设计和施工,增加了工程的复杂性和成本。
钢构混凝土结构的优缺点分析及应用在建筑设计中,结构是至关重要的一部分。
随着科技的不断发展,钢构混凝土结构也逐渐成为了现代建筑设计中的一种主要结构形式。
在这篇文章中,我们将分析钢构混凝土结构的优缺点以及它在实际应用中的价值所在。
一、钢构混凝土结构的优点1. 高强度:钢构混凝土结构由钢和混凝土两种材料组合而成。
混凝土具有较好的抗压强度,而钢材具有较好的抗拉强度,结合在一起可以形成较为坚固的结构。
2. 耐久性强:钢质材料耐腐蚀,不容易被风化和腐蚀,混凝土具有较好的耐久性,因此钢构混凝土结构的寿命往往比传统的混凝土结构更长。
3. 施工周期短:相比于传统的砖混结构,钢构混凝土结构的施工与组装更加简单便捷,因此可以大大缩短施工周期,最终减少施工成本。
4. 可塑性强:钢构混凝土结构可以根据具体建筑设计的需要进行加工,可以得到不同形状和大小的结构组件,这样可以使设计更加自由,更加创新。
二、钢构混凝土结构的缺点1. 施工难度较大:钢构混凝土结构的安装难度较大,对工人的技术和操作水平要求比较高,而且安装时的误差容易累计,需要在设计和施工中保持较高的精确度。
2. 成本较高:钢构混凝土结构的成本比传统的混凝土结构高,这主要是由于钢材价格高以及施工难度大所导致的。
3. 风险较大:如果钢构混凝土结构没有得到正确的设计和施工,它可能会导致严重的安全隐患,尤其是在地震等自然灾害中,如果结构不牢固,人员和物资的损失将无法想象。
三、钢构混凝土结构的应用1. 中高层建筑:钢构混凝土结构适用于高层建筑中,因为它可以有效地抵御水平负载和重力负载,并且结构可以灵活设计和组装。
2. 工业建筑:钢构混凝土结构能够有效地满足工业建筑对于强度、耐久性和可塑性等要求,适用范围广泛。
3. 桥梁建设:钢构混凝土结构在桥梁建设上也有很好的应用前景,由于其结构的稳定性和可靠性很高,可以满足大型桥梁建设的需要。
综上所述,钢构混凝土结构具有很高的强度、施工周期短、可塑性强等优点,但它也有一些缺点,如施工难度大和成本高等。
钢筋混凝土结构施工技术在房屋建筑施工中的应用钢筋混凝土结构施工技术是目前房屋建筑领域中广泛应用的一种施工方法,具有结构稳定、抗震性能优越、施工效率高等优点。
在房屋建筑施工过程中,钢筋混凝土结构施工技术的应用主要体现在以下几个方面。
在房屋建筑的地基处理和基础施工方面,钢筋混凝土结构施工技术可以有效地增强房屋的承载能力和稳定性。
通过采用适当的地基处理方法,比如基坑加固、土方平整等,在基础施工中使用钢筋混凝土构件和浇筑混凝土可以使地基更加稳固和坚固,从而保证了房屋的安全性和持久性。
在房屋的主体结构施工中,钢筋混凝土结构施工技术被广泛应用。
这种施工方法可以通过钢筋和混凝土的组合形成具有较高强度、刚度和韧性的主体结构,从而提高房屋的抗震性能和承载能力。
在主体结构施工中,需要根据结构图纸和设计要求进行工艺操作,包括钢筋的选材、加工和安装,混凝土的搅拌、运输和浇筑等工序。
在房屋建筑的墙体施工中,钢筋混凝土结构施工技术的应用也非常重要。
墙体是房屋的承重构件之一,必须具备足够的强度和稳定性。
采用钢筋混凝土结构施工技术可以制作出相对较薄且高强度的墙体,从而提高房屋的使用面积和空间利用率。
在墙体施工过程中,需要按照设计要求在模板内放置钢筋,然后浇筑混凝土,最后通过养护使其获得足够的强度和稳定性。
在房屋建筑的屋面、楼板等部位的施工中,钢筋混凝土结构施工技术也具有重要的应用价值。
通过采用适当的施工工艺,可以在屋面施工中使用钢筋混凝土构件,提高屋面的承重能力和抗风抗震能力。
在楼板的施工中,使用钢筋混凝土楼板可以减少楼层与楼层之间的噪音传递,增加楼层的稳定性和安全性。
混凝土建筑结构加固技术应用研究摘要:混凝土建筑结构已成为20世纪建筑领域中技术发展最迅速、应用最广泛的一种结构体系,本文就使用过程中,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,对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,进行分析。
并就加固情形、设计、施工进行了研究和探索。
关键词:建筑工程;混凝土结构;加固技术;施工管理混凝土是一种前景十分看好的常用的、性能多样化的工程材料,对当代物质文明的发展起了巨大作用,并将在今后长期应用、发展。
钢筋混凝土由钢筋、水泥、水、砂、石、外加剂、掺和料等多组分构成,具有经济适用、凝固前处于流塑状态易于施工、凝结后成品形状多样化等优点,因此广泛地应用于房屋建筑、市政基础设施、道路、桥梁、隧道、港口、码头等各类建设工程。
作为建筑工程结构的主导材料,钢筋混凝土的运用已近一百多年。
随时间的推移,我国许多混凝土结构工程历时多年,在人为和自然环境作用共同下,发生了不同程度的老化和损伤;即便是新建的混凝土工程,也可能由于设计疏忽、施工不当或其他方面原因,导致混凝土出现各种质量缺陷(如:蜂窝、麻面、孔洞、露筋等各种病害与缺陷),甚至会导致倒塌等重大工程质量事故,该类问题较为常见。
钢筋混凝土加固技术已经成为当今不可缺少的重要建筑工程内容。
1混凝土结构加固的目标钢筋混凝土结构加固包括两方面含义:其一对已受损钢筋混凝土结构的加固,使其恢复或超过原有结构的抗力;其二是提高原有结构的抗力,对完好钢筋混凝土结构进行加剧。
通常,下列情况下应进行加固,另外加固前应实施鉴定:(1)设计、施工中发生失误或差错引发工程质量问题或事故时,对存在缺陷或损坏的结构应进行加固(该情况在新建工程和已建成投入使用的工程中都可能遇到)。
(2)使用不当、年久失修导致结构有一定的损伤破坏,结构安全度不足或难以满足实际使用要求时。
(3)受不可预料的灾害性事件(例如地震、台风和火灾等)影响引发结构开裂和破坏时。
混凝土结构加固方法选择与优缺点作者:于淼吴洋来源:《活力》2010年第24期[关键词]混凝土结构;加固方法;选择;优缺点混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
一、直接加固的一般方法1.加大截面加固法。
该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,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.置换混凝土加固法。
该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3.有黏结外包型钢加固法。
该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600℃以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
4.粘贴钢板加固法。
该法施工快速、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,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.粘贴纤维增强塑料加固法。
除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
6.绕丝法。
该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
7.锚栓锚固法。
该法适用于混凝土强度等级为C20-C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
二、间接加固的一般方法1.预应力加固法。
该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下,不能用于温度在600℃以上环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
第34卷第5期 唐山师范学院学报 2012年9月
Vol.34 No.5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2012
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收稿日期:2012-05-15
作者简介:刘勇(1979-),男,河北唐山人,工程师,研究方向为钢筋混凝土加固。 -61-
浅析钢筋混凝土结构改造加固设计的特点和应用
刘 勇
(唐山钢铁国际工程技术有限公司,河北 唐山 063000 )
摘 要:针对钢筋混凝土结构的改造加固设计,结合工程实例阐述五种主要加固方法的技术特点和应用,
可供钢筋混凝土结构加固设计借鉴、参考。
关键词:钢筋混凝土;结构;改造加固
中图分类号: TU37 文献标识码:A 文章编号:
1009-9115(2012)05-0061-02
Features of Transformation and Strengthening Design for Reinforced
Concrete Structure and Its Application
LIU Yong
(Tangshan International Steel Engineering Company Limited, Tangshan 063000, China)
Abstract: Through the transformation and strengthening design technology for the reinforced concrete structure, the
technical features of fivel main reinforce methods and their applications were introduced together with the project examples for
the transformation and strengthening design of reinforced concrete structure as reference.
Key Words: reinforced concrete; structure; transformation and strengthening
由于建筑物结构建造年代、使用年限、设计和实际使
用功能上的差别、遭受各种人为或地震等自然灾害因素的
影响,许多已完工或正在建设中的建筑结构已产生了使用
功能的改变或不同程度的损害,为此,必须对现有结构进
行加固。
1 钢筋混凝土结构加固机理的分析
为满足新的荷载需要和改正在设计计算、施工缺陷或
薄弱结构等工程实际中的一系列错误,加固技术被越来越
广泛地应用于土木工程中;加固技术也用来修补因意外或
自然灾害而严重损伤的结构。外粘钢板或聚合物片材补强
加固钢筋混凝土结构的技术,已经成功地应用于土木工程
中。近年来,高强度的碳纤维、玻璃纤维等聚合物材料作
为钢板的替代物正在被发展和应用。钢筋混凝土结构经常
进行的是受弯加固。在钢筋混凝土结构受拉区表面粘结钢
板或聚合物板材进行加固,是一种增加受弯承载力和提高
抗弯刚度进而减少挠度和控制裂缝的有效方法。这些被称
作纤维增强聚合物系列,具有许多重要的优点,如自重轻、
耐腐蚀和应用便捷等。自重轻,可以减少施工时间和工程
造价,因为不需要重型机械。应用时,不仅可以一层一层
地粘贴使用,还可以以薄板的形式使用。要加固因自然灾
害而损伤的结构,聚合物片材的加固技术,常常可以很快
地实施和完成。与粘结钢板加固结构相比,环氧树脂粘结
纤维聚合物片材具有许多优点,如高抗拉强度、高疲劳强
度和自重轻,特别是耐腐蚀性。纤维聚合物片材的另外一
个优点是,片材能够粘贴于结构的某一特定位置,从而达
到最大的加固效率。
有机粘结胶聚合物的一个缺点是耐火性差。一些聚合
物在紫外线照射下还容易变性、老化,因而出现耐久性问
题。由于碳纤维、玻璃纤维既能暴露于火中,又能够耐受
紫外线的照射,因此,将这些纤维织物与混凝土粘结在一
起的有机粘结胶,就成了一个薄弱环节。无机粘结胶加固
体系,单位碳纤维面积上的弯矩随着碳纤维面积的增加而
增加,这意味着使用更厚的碳纤维板,将可达到更佳的加
固效率。
外粘碳纤维增强塑料片材加固梁,可以进行抗弯加固、
抗剪加固和抗弯、抗剪加固。研究表明,刚度随梁两侧片
第34卷第5期 唐山师范学院学报 2012年9月
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材面积的增加而增加,但这种增加是有限的。应变片测量
的结果表明,没必要在梁两侧整个表面进行加固。在梁两
侧进行加固以提高极限受弯承载力的效果并不明显。梁两
侧的片材对阻止裂缝的发展,起着重要的作用。为了对梁
进行受剪加固,必须同时进行受弯加固。试验测得的结果
表明,第一条裂缝一般都是由于受弯引起的,并出现于混
凝土受拉区,梁端的裂缝出现最迟。
在无机粘结胶加固体系中,梁都以碳纤维的破裂而失
效,在有机粘结胶加固体系中,梁都以碳纤维的剥离破坏而
失效,这是由于聚合物和混凝土母体之间的传力机理不同而引起的。在无机粘结胶加固体系中,粘结胶的粘结行为和混凝土中的粘结行为相似,裂缝附近的粘结失效,使碳纤维中的粘结发生局部滑移,从而粘结是间断的。这个机理降低了在混凝土中交接面的拉伸变形。当应变不是很高时,因为交接面上的受剪承载力很强,不会出现安全的剥离。 2 混凝土和砌体结构加固的主要方法 2.1 加大截面加固法 该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。但现场施工的湿作业时间长,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。 2.2 有粘结外包型钢加固法 该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于高温场所。适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载力的混凝土结构加固。 2.3 粘贴纤维材料加固法 除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理。适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。 2.4 锚栓锚固法 适用于混凝土等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固,不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。 2.5 植筋法 可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋。已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。 3 碳纤维布加固设计实例 承德建龙钢铁有限公司一幢二层框架结构配电楼二层由于使用功能改变,有八根梁出现裂缝,经过现场勘察和设计复核,发现结构第二层局部梁抗弯承载力无法满足使用要求而产生裂缝(原设计中楼板与柱子较保守,经复核截面及配筋均满足现功能使用要求)。 经分析、比较,决定采用在梁底通长方向粘贴碳纤维布,梁端附加碳纤维布条制成U字箍,既对梁底碳纤维布有较好的锚固作用,也提高了梁端部的抗剪承载力。 计算时,近似认为碳纤维拉应变等于钢筋拉应变,按受力相等原则,将碳纤维布面积转化为等效钢筋面积,即: Ase×fy= ψ×Acfs×fcfs (1) 式中,A
cfs,fcfs,Ase和fy
分别代表碳纤维布的面积、抗拉
强度、等效的钢筋面积和钢筋的抗拉强度;ψ为碳纤维布
的强度折减系数,在本工程中取2/3。碳纤维布的面积A
cfs
取其净面积,即:
A
cfs = tcfs×Bcfs
×n×β (2)
式中,tcfs,Bcfs,n分别为碳纤维布的计算厚度(mm)、幅
宽(mm)和加固梁中碳纤维布的粘贴层数;
β
为碳纤维布
粘贴层数的折减系数,仅粘贴一层时取β = 1。然后根据需
要加固的梁截面,分别按照钢筋混凝土结构受弯构件的正
截面承载力设计公式,由外荷载的增加计算出所需补充受
拉钢筋的面积。最后按式(1)、式(2)设计碳纤维布的布置参
数。施工时,先采用压力灌注改性环氧对梁裂缝进行封闭,
后以粘贴碳纤维进行加固,加固厚度仅为2 mm,不影响
室内层高要求。据观测,所有的变化值均在设计许可的范
围之内。
4 结语
在为钢筋混凝土结构加固前,工程人员应有针对性地
研究加固的措施。按照设计规范,对于不宜采用修复加固
的结构重要构件,必须对主体予以拆除,以防止结构向机
构转变,因为伴随而来的往往是结构的脆性破坏而具有灾
难性。在设计中,应该选择合适的加固方法,同时还应考
虑其是否具有良好的施工性、是否经济等方面。随着现代
建筑科学技术的不断发展,结构加固方法也会日新月异,
加固方法的选择范围也将具有更为广泛的空间。
[参考文献]
[1] 中国建筑标准设计研究院.混凝土结构加固构造(08
SG311-2)[S].北京:中国计划出版社,2009.
[2] 彭碧贤.混凝土梁粘钢加固施工技术研究[J].广东建材,
2011(5).
[3] 万墨林,韩继云.混凝土结构加固技术[M].北京:中国建
筑工业出版社,1995.
[4] 高亮.浅议碳纤维加固混凝土梁的实验[J].科技信息,
2011(22).
(责任编辑、校对:孙海祥)