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鋼柱的加固
柱通常為軸壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件,結(jié)合其受力特點,應(yīng)采用以下加固方法。
1、柱子卸荷法
必須在卸荷狀態(tài)下加固或更換新柱時,采取“托梁換柱”方法。
當僅需加固上部柱時,可以利用吊車梁橋架支托起屋蓋屋架,使柱子卸荷。當下部柱需要加固或工藝需要截去下柱時,可在吊車梁下面設(shè)一永性托梁,將上部柱荷載(包括吊車梁荷載)分擔于鄰柱(必須驗算鄰柱并加固之,也要驗算基礎(chǔ))上。采用此法應(yīng)考慮到用托梁代替下柱后,托梁將產(chǎn)生一定的撓度,迫使原屋架下沉,從而可能損傷與此屋架相連構(gòu)件的連接節(jié)點。為此可預(yù)先在托梁上加臨時荷載,使托梁具有預(yù)先撓度。采用此法的順序是先加固鄰柱、焊接托梁與鄰柱、加臨時荷載!、焊接托梁與中柱、卸下臨時荷載!、加固或截去下部柱。
2、鋼柱加固法
(1)補強柱的截面。一般補強柱截面用鋼板或型鋼,采用焊接或高強螺栓與原柱連接成一個整體。
(2)增設(shè)支撐。增設(shè)支撐以減小柱自由長度,提高承載能力。在截面尺寸不變的情況下提高了柱的穩(wěn)定性。
(3)改變計算簡圖,減小柱外荷載或內(nèi)力。
(4)在鋼柱四周外包鋼筋混凝土進行加固,可明顯提高承載能力。
3、柱腳加固法
(1)柱腳底板厚度不足加固方法
增設(shè)柱腳加勁肋,以達到減小底板計算彎矩的目的。
在柱腳型鋼間澆筑混凝土,使柱腳底板成為剛性塊體。為增加粘結(jié)力,柱腳表面油漆和銹蝕要清除干凈。
(2)柱腳錨固不足加固方法
增設(shè)附加錨栓。當混凝土基礎(chǔ)較寬大時采用。在混凝土基礎(chǔ)上鉆出孔洞,插入附加錨栓,澆注環(huán)氧砂漿或硫磺砂漿(孔洞直徑為錨栓直徑"加20mm,深度大于30d)將整個柱腳包以鋼筋混凝土。新配鋼筋要伸入基礎(chǔ)內(nèi),與基礎(chǔ)內(nèi)原鋼筋焊接。
4、 柱加固承載力驗算法
負荷狀態(tài)下加固計算,重要的問題是加固后應(yīng)力能否重分配,即加固后原有截面能否將原有應(yīng)力分配到新補強的構(gòu)件截面上去,如能重分配,新老荷載之和,可以平均分配給新老截面上,否則原有荷載仍由原截面承擔,新增加荷載由新老截面(即加固后總截面)平均分擔。
到目前為止,加固后應(yīng)力重分配尚未為實驗所完全證實(至少在彈性階段),可是對靜載結(jié)構(gòu)來說,當截面一部分進入塑性狀態(tài),應(yīng)力終會重分配,所以計算中靜載結(jié)構(gòu)可以新老截面共同工作原則來計算;當在動載結(jié)構(gòu)情況下,塑性區(qū)很難形成,不考慮應(yīng)力重分配,計算時將加固前和加固后的情況分別計算,然后求其總和。在卸荷情況下加固,就不存在上述問題。
卸荷狀態(tài)下,截面驗算按加固后總截面,并考慮加固折減系數(shù),按現(xiàn)行規(guī)范計算,即按負荷狀態(tài)下加固截面作用靜力荷載的驗算公式計算,桿架桿件、梁也是如此。
鋼結(jié)構(gòu)
1.增設(shè)支點加固法
梁、板在跨中增設(shè)支點后,減小了跨度,從而能較大幅提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。其優(yōu)點是簡單可靠,缺點是使用空間會受到一定影響。
2.粘結(jié)外包型鋼加固法
外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體,加固后的構(gòu)件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅提高,因此正截面承載力和截面剛度也大幅提高。
03.粘貼纖維增強塑料加固法
粘貼纖維增強塑料加固法除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁,耐潮濕,幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重,耐用,維護費用較低等優(yōu)點,但需專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
加固工程完成后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。
如錨固區(qū)粘貼面積少于90%,非錨固區(qū)粘貼面積少于70%,則此粘貼無效,應(yīng)剝下重新粘貼。
對于重大工程,為檢驗加固效果,須抽樣進行荷載試驗,一般僅作標準使用荷載試驗,即將卸去的荷載重新全部加上,其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計使用要求。
04.預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)
采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔,削弱了截面,形成新的應(yīng)力集中區(qū);普通螺栓在動載作用下易松動,高強螺栓易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,降低了結(jié)構(gòu)的修補效果。粘鋼加固技術(shù)是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,依靠結(jié)構(gòu)膠使之粘結(jié)成整體共同工作,以提高結(jié)構(gòu)承載力。缺點是使結(jié)構(gòu)重量增加很多,鋼板不易制作成各種復(fù)雜形狀,運輸和安裝也不方便,且鋼板易銹蝕,影響粘結(jié)強度,維護費用高。
柱子承載力不足該如何加固
凝土柱作為建筑中的主要承重結(jié)構(gòu),是各類建筑中主要構(gòu)件之一。隨著建筑服役年份的增長,由于前期缺陷或荷載、環(huán)境的不斷變化,經(jīng)常出現(xiàn)柱耐久性下降,強度與剛度不足的情況。而混凝土柱的破壞具有突然性,易導(dǎo)致事故的發(fā)生,因此關(guān)注混凝土柱的狀態(tài),對缺陷柱體進行加固是極為必要的。
1、增大截面加固法
增大截面法用于提高柱的抗壓能力。加固柱應(yīng)根據(jù)柱的類型、截面形式、所處位置及受力情況等的不同,采取相應(yīng)的加固構(gòu)造方式。新增縱向受力鋼筋應(yīng)由計算確定,但直徑不應(yīng)小于14mm。鋼筋在加固樓層范圍內(nèi)應(yīng)通長布置??v筋布置以不與梁相交為宜,若相交則應(yīng)采用植筋技術(shù)錨固于梁中,且應(yīng)滿足植筋的相關(guān)要求。縱向受力鋼筋上下兩端都應(yīng)有可靠的錨固??v筋下端應(yīng)伸入基礎(chǔ),滿足錨固要求。上端應(yīng)穿過樓板與上層柱連接或者在屋面板處封頂錨固。新增箍筋應(yīng)使新舊兩部分整體工作,箍筋直徑宜與原箍筋相同,且不應(yīng)小于8mm。箍筋在規(guī)定的范圍內(nèi)應(yīng)加密,其間距和加密區(qū)范圍應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范。新增混凝土強度等級應(yīng)比原柱提高一級,且不應(yīng)低于C25。
2、外粘型鋼加固法
外粘型鋼加固法用于大幅提高柱截面承載力和抗震能力。該方法應(yīng)根據(jù)柱的類型、截面形式、所處位置以及受力情況等的不同,采用相應(yīng)的加固構(gòu)造方式。柱的縱向受力角鋼應(yīng)由計算確定,但不應(yīng)小于L75*5。角鋼在加固樓層范圍內(nèi)應(yīng)通長布置。縱向角鋼應(yīng)有可靠錨固,角鋼下端應(yīng)錨固于基礎(chǔ),中間應(yīng)穿過各樓層板,上端應(yīng)伸至加固層的上一層樓板底或錨固于屋面頂板上。沿柱軸線方向應(yīng)隔一定距離用扁鋼制作箍板或者綴板與角鋼進行焊接。箍板截面積、間距以及角鋼膠縫間距與梁加固一致。
3、繞絲加固法
繞絲加固法適用于提高鋼筋混凝土柱位移延性的加固。繞絲用的鋼絲應(yīng)為φ4冷拔鋼絲,但應(yīng)經(jīng)退火處理后方可使用。采用該方法加固時要求原結(jié)構(gòu)混凝土強度大于C10,小于C50。截面為長方形的柱時,長邊尺寸與短邊尺寸之比應(yīng)不小于1.5,且柱的四角保護層應(yīng)鑿除,并打磨成半徑不小于30mm的圓角。繞絲間距應(yīng)分布均勻,對于重要構(gòu)件,應(yīng)不大于15mm,鋼絲在端部應(yīng)有可靠錨固。繞絲加固宜采用細石混凝土,混凝土強度應(yīng)提高一個等級且不小于C30。
4、粘貼碳纖維布加固法
粘貼碳纖維布加固法適用于提高柱軸心受壓承載力、斜截面承載力以及位移延性的加固。當軸心受壓柱的正截面承載力不足時,可采用沿其全長無間隔地環(huán)向連續(xù)粘貼碳纖維布的方法(簡稱環(huán)向圍束法)進行加固;當柱斜截面受剪承載力不足時,可將碳纖維布的條帶粘貼成環(huán)形箍,且纖維方向與柱的縱軸線垂直;當柱因延性不足而進行抗震加固時,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。當采用碳纖維布環(huán)向圍束對鋼筋混凝土柱進行正截面加固或提高延性的抗震加固時,環(huán)向圍束的碳纖維布層數(shù),對圓形截面不應(yīng)少于2層,對正方形和矩形截面柱不應(yīng)少于三層。環(huán)向圍束上下層之間的搭接寬度不應(yīng)小于50mm,纖維布環(huán)向截斷點的延伸長度不應(yīng)小于200mm,各條帶搭接位置應(yīng)相互錯開。
柱子是結(jié)構(gòu)中重要的受力構(gòu)件,在發(fā)現(xiàn)有病害時要選擇正確的加固方法及時進行加固處理,保證結(jié)構(gòu)安全。
搶修建筑加固
已被鑒定為危險房屋(整體或局部)而又因特殊原因不能即行拆除重建,或是建筑物遭受、火災(zāi)等偶然事件引起的局部破壞等情況,必須即行搶修建筑加固。
此類搶修建筑加固后的使用年限一般不超過1年,且加固后需常檢查(如三個月做一次),以防再次發(fā)生險情。
臨時建筑加固
對于一些臨時性結(jié)構(gòu)或遭受火災(zāi)、等損壞的皆有建筑結(jié)構(gòu)及時進行應(yīng)急加固后再商討后續(xù)處理措施,此時即是采取臨時建筑加固。
臨時建筑加固的設(shè)計使用年限一般不應(yīng)超過5年,并在加固后每年檢查一次;若到期后重新進行的可靠性鑒定并認為該建筑結(jié)構(gòu)工作正常,則仍可適當延長其使用年限。
短期建筑加固
短期建筑加固適用于已服役30年左右的建筑物需改變其使用功能(包括增層、改造)所致使的加固情況,或業(yè)主使用要求僅需此期限要考慮拆除翻建,以及城市規(guī)劃部門有要求的情況。
短期建筑加固的設(shè)計使用年限建議一般不超過25年。這與"統(tǒng)一標準"對易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)定的25年也是相協(xié)調(diào)的。
必須指出,短期加固設(shè)計時所取用的可變荷載值除應(yīng)按現(xiàn)行"荷載規(guī)范"的規(guī)定采取外,還應(yīng)按下一步目標使用期乘以小于1.0的折減系數(shù)予以折減。