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柱抗震加固在中國建筑中,有“橫梁直柱”的說法,柱是建筑物中垂直的主結(jié)構(gòu)件,承托在它上方物件的重量。鑒于柱的重要性,在中一旦受到侵害,其對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響將不堪設(shè)想。
對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的作用力
1.地基基礎(chǔ)影響的破壞。房屋建筑物所在的地基土質(zhì)、下臥巖層的結(jié)構(gòu)與深度、基礎(chǔ)的類型和深度以及地表地形特征,都對(duì)房屋建筑物的破壞有影響。當(dāng)加速度較小時(shí)或地質(zhì)堅(jiān)實(shí)時(shí),地表層或下墊層可能會(huì)先達(dá)到屈服點(diǎn),巖石、土層將產(chǎn)生塑性變形,導(dǎo)致地基承載力下降甚至地基失效造成的破壞和強(qiáng)烈引起的振動(dòng)導(dǎo)致基底土質(zhì)液化引起房屋建筑物的下沉、傾斜和滑坡造成的破壞,在歷次災(zāi)害中并不少見。
2.豎向力導(dǎo)致的破壞??v波使房屋建筑物產(chǎn)生上下顛簸,若房屋建筑物的豎向穩(wěn)定性不是太好,而力較大時(shí),會(huì)使底層柱子和墻體瞬間增加很大的動(dòng)荷載,疊加上部的自重,當(dāng)超出底層柱子和墻體的承載能力,底層墻柱會(huì)垮掉從而導(dǎo)致破壞。
3.橫向力導(dǎo)致的破壞。橫波是房屋建筑物損壞水平搖擺,破壞力很大。它相當(dāng)于給房屋建筑物施加水平方向來回反復(fù)的作用力,大小和引起的變形超出底部墻體和柱子的極限時(shí),就會(huì)使整幢房屋建筑物傾斜或傾倒從而導(dǎo)致破壞。
4.旋轉(zhuǎn)力導(dǎo)致的破壞。各種原因引起的旋轉(zhuǎn)力,導(dǎo)致房屋建筑物圍繞水平軸或豎向軸扭轉(zhuǎn),這種扭轉(zhuǎn)力對(duì)房屋建筑物的影響很大,因?yàn)榉课萁ㄖ镆话憧古つ芰^差,很容易扭壞。
豎向力、橫向力和旋轉(zhuǎn)力在離震中較近的范圍內(nèi),往往會(huì)交織作用,給房屋建筑物以毀滅性的破壞。
對(duì)柱呈現(xiàn)怎樣的破壞形式?
1.角柱破壞
當(dāng)房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí),角柱受剪大。同時(shí)又因雙向受彎,所以震害比內(nèi)柱重。
2.短柱破壞
短柱剛度大,分配到的剪力也大,常發(fā)生剪切破壞。
3.柱端彎剪破壞
因柱端彎矩、剪力、軸力都較大。
4.柱身剪力破壞
由剪力、扭矩復(fù)合作用引起。
5. 梁柱節(jié)點(diǎn)破壞
因箍筋不足,在剪壓作用下節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞。
“強(qiáng)柱弱梁”概念
建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求強(qiáng)柱弱梁,更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)。意思就是,建筑物的柱子要比梁做的堅(jiān)固,梁柱節(jié)點(diǎn)要更堅(jiān)固。
這是為什么?
在強(qiáng)烈作用下,梁柱節(jié)點(diǎn)往往是多層框架破壞的主要部位。中節(jié)點(diǎn)的破壞多為柱端混凝土被壓碎、剝落,鋼筋壓屈外鼓,破壞首先發(fā)生在柱子上。這對(duì)整個(gè)框架很不利,因?yàn)槟硨幽骋恢税l(fā)生破壞,其他柱端也容易發(fā)生破壞,從而使建筑物倒塌。
反之,如果破壞發(fā)生在梁端,要待所有的梁或絕大部分的梁出現(xiàn)破壞時(shí),整個(gè)建筑物才會(huì)倒塌。所以,在設(shè)計(jì)上有意加強(qiáng)柱子的抗震能力,在作用下形成“梁鉸型”破壞機(jī)制。
但在汶川中,框架柱的破壞明顯重于梁,柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為突出,即所謂的“強(qiáng)梁弱柱”結(jié)構(gòu)很普遍。
哪一種加固方法適合柱抗震加固?
柱抗震加固方法很多種,碳纖維布是近年來被使用多的加固新材料之一,其對(duì)鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固十分有效。當(dāng)對(duì)柱粘貼碳纖維布抗震加固時(shí),應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn):
當(dāng)柱軸心受壓的正截面承載力不足時(shí),可采用環(huán)向圍束法對(duì)齊進(jìn)行加固,即就是沿柱全長(zhǎng)進(jìn)行無間隔地環(huán)向連續(xù)粘貼碳纖維布來對(duì)其進(jìn)行加固;
當(dāng)柱斜截面受剪承載力不足時(shí),可將碳纖維布粘貼成環(huán)型箍,且纖維方向與柱的縱軸線垂直;當(dāng)加固大偏心受壓的鋼筋混凝土柱時(shí),應(yīng)將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)邊緣混凝土表面,且纖維方向應(yīng)與柱的縱軸線方向一致。
當(dāng)對(duì)延性不足的柱進(jìn)行抗震加固時(shí),可采用環(huán)向粘貼碳纖維布構(gòu)成的環(huán)向圍束作為附加箍筋。環(huán)向圍束的碳纖維布層數(shù),對(duì)圓形截面不應(yīng)少于2層,對(duì)正方形和矩形截面柱不應(yīng)少于3層;環(huán)向圍束上下層之間的搭接寬度不應(yīng)小于50mm,環(huán)向截?cái)帱c(diǎn)的延伸長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm,且各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。
碳纖維布抗震加固柱子效果佳,但應(yīng)選擇優(yōu)良的碳布碳膠材料,注意粘貼的方式方法,否則就達(dá)不到真正意義上的抗震加固。
建筑加固改造施工過程中的安全措施
一些建筑在使用時(shí)間長(zhǎng)以后就會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題,不僅僅是房屋建筑,包括工程建筑比如說橋梁之類的都會(huì)出一些問題,這時(shí)候就要對(duì)建筑采取一些加固措施,使用建筑膠或者是碳纖維布之類的材料進(jìn)行加固
而在建筑加固改造施工過程中要注意的是安全問題,現(xiàn)在各種工程安全問題頻發(fā),稍有不慎都會(huì)導(dǎo)致人身安全受到致命的威脅,所以在建筑加固改造施工過程中一定要有足夠的安全隱患意識(shí),做好一切的安全防護(hù)措施。
1.建筑加固改造工程搭設(shè)的安全支護(hù)體系和工作平臺(tái),應(yīng)定時(shí)進(jìn)行安全檢查并確認(rèn)其牢固性;
2.建筑加固改造施工前,應(yīng)熟悉周邊情況,了解加固構(gòu)件受力和傳力路徑的可能變化。對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形、裂縫情況應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行檢測(cè),并作好觀測(cè)記錄備查;
3.在建筑加固改造過程中,若發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件突然發(fā)生變形增大、裂縫擴(kuò)展或條數(shù)增多等異常情況,應(yīng)立即、支頂并及時(shí)向安全管理單位或安全負(fù)責(zé)人發(fā)出書面通知;
4.對(duì)危險(xiǎn)構(gòu)件、受力大的構(gòu)件進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)有切實(shí)可行的安全監(jiān)控措施,并應(yīng)得到監(jiān)理總工程師的批準(zhǔn);
5.當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境有影響施工人員健康的粉塵、噪音、有害氣體時(shí),應(yīng)采取有效的防護(hù)措施;當(dāng)使用化學(xué)漿液(如膠液和注漿料等)時(shí),尚應(yīng)保持施工現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)良好;
6.化學(xué)材料及其產(chǎn)品應(yīng)存放在遠(yuǎn)離火源的儲(chǔ)藏室內(nèi),并應(yīng)密封存放;
7.工作場(chǎng)地嚴(yán)禁煙火,并必須配備消防器材;現(xiàn)場(chǎng)若需動(dòng)火應(yīng)事先申請(qǐng),經(jīng)批準(zhǔn)后按規(guī)定用火。
建筑加固改造是指既有建筑因某些原因需在科學(xué)檢測(cè)鑒定基礎(chǔ)上采取合理的加固修繕措施,或通過結(jié)構(gòu)改造以提高原結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。隨著建筑加固改造技術(shù)不斷成熟、提高,建筑加固改造工程逐漸走近尋常百姓家,為什么那么多人選擇對(duì)既有建筑進(jìn)行加固改造呢?其居于以下3大理由:
理由一,采取加固改造技術(shù)手段可提高既有建筑的使用年限
每棟建筑物都有其規(guī)定的使用年限(一般是50年),土地是資源,隨著建筑日益增多,新建工程成本勢(shì)必越來越高,一旦既有建筑超過正常使用年限,其安全性能已不滿足居住要求,這時(shí)候采取相應(yīng)的加固措施可延長(zhǎng)建筑物的安全使用壽命,何樂而不為呢?且當(dāng)既有建筑使用年限逐漸增加時(shí),建筑物結(jié)構(gòu)受到一定的有害環(huán)境侵蝕或混凝土等材料老化,可能存在一定安全隱患,必要時(shí)需采取加固措施以保證建筑物的后續(xù)安全使用。
此外,建筑施工規(guī)范在不斷提高,對(duì)建筑物的使用要求也越來越高,原有的施工規(guī)范需要不斷改進(jìn),而當(dāng)建筑物的施工規(guī)范發(fā)生變化時(shí)也需要進(jìn)行加固處理。
理由二,采取加固改造技術(shù)手段可滿足既有建筑改變使用功能安全性
土地資源的,使致對(duì)既有建筑物的增層、擴(kuò)建或改變既有格局等工程的滋生,這些都需要通過加固改造技術(shù)手段來確保改造后的建筑物安全使用。尤其是加固改造手段可滿足既有建筑改變使用功能,隨著時(shí)代的發(fā)展,建國時(shí)期建造的建筑物使用功能不夠人性化,比如高層建筑無安裝電梯、別墅沒有建造車庫等,這些使用缺陷都可以通過建筑加固改造來實(shí)現(xiàn),是不是很神奇呢?當(dāng)然涉及建筑結(jié)構(gòu)改造工程必須有專業(yè)設(shè)計(jì)院來設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)加固公司來施工。
理由三,采取加固改造技術(shù)手段可保證建筑周圍環(huán)境的安全
既有建筑周邊若有施工的過程中,如城市地鐵施工、基礎(chǔ)施工等勢(shì)必會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成一定的影響,必要時(shí)需采取相應(yīng)的加固措施保證周圍施工環(huán)境的安全性。
我國建筑加固改造技術(shù)的不斷提高,已逐漸和世界先進(jìn)加固水平相接軌。但建筑加固改造應(yīng)按照合理、科學(xué)的程序進(jìn)行,制定方案時(shí)應(yīng)綜合各種加固手段考慮選擇合適的加固方法,賦予危舊建筑結(jié)構(gòu)新的活力。
結(jié)構(gòu)加固_加固工程_鋼結(jié)構(gòu)_加固材料-前景建筑工程
關(guān)于加大截面的加固知識(shí)加大截面加固技術(shù)也稱作外包混凝土加固技術(shù),主要增大構(gòu)件的截面和配筋,從而提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和穩(wěn)定性等,這種方法也可以運(yùn)用到裂縫修補(bǔ)中,不過常用到的地方就是梁、柱、基礎(chǔ)、板、屋架等構(gòu)件。
加大截面,看似簡(jiǎn)單,其實(shí)也不簡(jiǎn)單,因?yàn)榧哟蠼孛嬉惨鶕?jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)和加固要求、構(gòu)件幾何尺寸、施工方便等設(shè)計(jì)去選擇為單側(cè)、雙側(cè)、或者三側(cè)、四側(cè)等做加固。
加大截面加固又可以根據(jù)加固目的和要求不同分為加大斷面為主的加固或者加配筋為主的加固、或者兩者兼?zhèn)涞募庸獭?
加大截面為主的加固,為了保證補(bǔ)加混凝土正常工作,亦需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋。加配筋為主的加固,為了保證配筋的正常工作,需按鋼筋的間距和保護(hù)層等構(gòu)造要求適當(dāng)增大截面尺寸。加固中應(yīng)將鋼筋加以焊接,作好新舊混凝土的結(jié)合。
增大截面加固技術(shù)缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng),對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響,此技術(shù)增大截面尺寸,有時(shí)影響房屋的外觀和凈空。
如果需要縮短工期的話,膠結(jié)材料可以換成灌漿料,養(yǎng)護(hù)期可縮短為3-7天,在工期緊、增加截面尺寸較小時(shí)非常實(shí)用。缺點(diǎn)是價(jià)格較高。且灌漿料種類很多,各種型號(hào)都有,視情況采用。
結(jié)構(gòu)托換技術(shù)是指對(duì)原有影響建筑使用功能的承重結(jié)構(gòu)采用改變受力體系的方法進(jìn)行的功能改造,目的是獲得更大的理想使用空間。結(jié)構(gòu)托換采用的方法一般為型鋼托換、鋼筋混凝土托換、桁架托換等。
地基基礎(chǔ)托換技術(shù)是指因城市修建的地鐵或地下隧道不可避免地從樓房底下穿過,為了避免拆除重建必須對(duì)地面上的樓房進(jìn)行樁基托換。
該技術(shù)主要是對(duì)地下隧道穿過需切斷的樓房樁基,先在其承臺(tái)附近采用梁式轉(zhuǎn)換層將此部份樁基承受的上部荷載傳遞到隧道外側(cè)的新建樁基礎(chǔ)上,由托換梁-新加樁組成的托換結(jié)構(gòu)體系代替。
同時(shí)為了確保被托換樓房在斷樁和隧道通過后不產(chǎn)生開裂、傾斜等破壞,采取了托換梁預(yù)應(yīng)力張拉、千斤頂預(yù)頂、樁底注漿等技術(shù),樁基托換可應(yīng)用微型嵌巖鋼管灌注樁、砼界面連接技術(shù)等多項(xiàng)專利技術(shù)。