多层混凝土框架结构的检测与加固

2014-12-06王建王永洁安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230022

安徽建筑 2014年6期

王建，王永洁（安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥 230022）

0 前言

近几年来，我国已从大规模新建阶段转向新建与维修改造并重阶段。由于勘察、设计、施工、使用不当及年久失修等多方面的原因，某些建筑物存在着不同程度的问题，不能满足使用和安全需要。如果继续使用就需要对这些病危建筑物进行检测和加固，目的是改善使用功能，延长这些建筑物的使用年限，来满足我国社会发展需要。

总体来说，需要检测和加固的建筑物不外乎以下几种情况：①超过设计使用年限，某些建筑物虽已超过设计使用年限但在当前经济能力条件下不能推到重建，只有对其进行加固处理后继续使用；②勘察、设计失误或施工不当等引起的不能满足安全和使用功能需要的建筑物，必须对其进行加固处理；③使用功能发生变化，比如加层或加大空间等，使用功能发生变化后，原来建筑物的某些结构的承载力可能不满足，这就需要对其进行加固处理；④某些工业建筑由于高温和腐蚀等导致使用寿命缩短或者不能满足安全生产需要，必须进行加固来满足安全生产需要；⑤由于自然灾害而受损的建筑物，比如火灾、风灾、地震等造成的受损建筑物，对这类建筑物进行加固处理也是一项重要的工程。目前，工程检测与加固技术在实际工程中得到了广泛的应用，也引起了学术界的重视。因此，对工程检测与加固技术进行深入讨论和研究是很有必要的，并且具有重要的科研价值和社会经济效益。

1 检测方法

工程结构检测是对建筑物质量进行评定,为解决问题提供有说服力的数据。检测及评定工作主要包括：分析结构破损或发生事故的原因，评定结构的抗力或破损状况，拟采取的处理措施等。工程结构检测包括的内容比较多，一般有原始资料的调查、结构或构件裂缝的检测、施工偏差的检测、变形和位移的检测、结构性能实荷检测等等。我们主要对混凝土的强度及耐久性和钢筋进行检测。现场测定构件的混凝土强度是工程中经常要求检测的项目,目前检测方法主要有回弹法、超声脉冲法、回弹超声综合法和钻芯法等。本次混凝土强度检测采用钻芯法进行,钻芯法检测混凝土强度是近年来国内外使用较多的一种局部破损检测结构中混凝土强度的有效方法。此法是使用专用钻芯取样机直接从混凝土构件上钻取一定规格的混凝土芯样，然后将经过加工的芯样放置在压力试验机上，测取混凝土强度的测试方法。由于钻芯法是直接从混凝土构件上取得试样，因此其测试结构更能如实反应混凝土构件的实际情况；混凝土结构的耐久性检测主要包括：构件所处环境的调查和测定，环境中特殊腐蚀性物质的种类的调查和测定，混凝土碳化深度的测定，混凝土腐蚀层深度的测定和特殊腐蚀物质侵入深度及含量的测定等。根据所测得的数据来评定结构或构件的耐久性状态和危险程度，并结合主要技术标准确定结构的应采取的措施和安全使用年限；钢筋的检测主要包括钢筋位置和保护层厚度测定、钢筋锈蚀的鉴别与检测。鉴别和评定钢筋锈蚀的方法可以分成两类：判别法和现场实测法；若依据测试原理又可分为电化学方法和非电化学方法。钢筋锈蚀的电化学方法有自然电位法、极化技术和交流阻抗法。其他的还有一些极为重要且易于被忽视的检测内容，如钢筋的搭接、锚固、预埋件及焊缝的腐蚀情况等。

2 加固方法

结构或构件经过检验和可靠性鉴定后，认为不满足使用要求时，就要进行加固处理。结构加固改造的全过程包括结构可靠性鉴定、方案设计和施工三个阶段。在结构加固方案的选择和设计时，应根据可靠性鉴定结果、原有结构的实际情况、加固改造的目的和加固后的使用要求，在对加固后结构体系和结构构件受力状况进行全面分析的基础上，并充分考虑施工队伍的技术水平和施工场地条件，选择合理的加固方案。一般所需加固的结构大都存在承载能力不足的现象，所采用的加固方法多是从提高结构的有效受力面积出发（如增大载面法等）减小截面的应力，或者直接改变结构的受力体系，改变其传力途径（如增加支撑法等）从而降低结构构件的受力，最终达到加固的目的。

加固方法一般有：①增大截面法，用与原结构性能相同或更强的同种材料增大构件截面面积，以提高构件的正截面受弯承载力；②外包型钢法，在原结构杆系构件的四周包以型钢以提高构件的正截面受弯承载力；③粘贴钢板或纤维材料法，在原结构受拉区粘贴钢板或纤维材料，提高构件承载力；④锚钉粘贴钢板加固法，在原结构受拉区用特制锚钉锚住并粘贴钢板，同时粘贴钢板有预应力效能，使混凝土构件的承载力有更大的提高；⑤托梁换柱、增设支点法，改变结构的受力传递路线，减小构件的跨度，以提高构件承载力、减小挠度变形；⑥预应力法，对原结构施加预应力，改变构件内力分布，提高构件承载力和刚度；⑦其他方法，增加结构的承载力或刚度，增加结构的抗震能力等。

3 工程案例

3.1 工程概况

某厂房原设计为4层混凝土框架结构结构，但只建成了1层，建筑物高度为4.8m。现根据发展需要，拟在已建成的1层结构上增建3层大空间办公用房。加层采用钢结构形式，建筑物高度增至19.8m。整体计算及构件验算表明，原一楼的框架柱虽然是按原设计4层框架柱所建造的，但截面配筋及截面面积对于加到4层的新结构来说均偏小，故必须对一楼进行加固处理。由于活荷载加大，原设计梁板不满足设计要求故梁采用常规的粘钢处理，而板采用粘贴碳纤维布。

3.2 外包钢加固法

一层框架柱的加固处理常采用的加固方法是加大截面法和外包钢法。经过反复计算核定比较，加大截面法虽然相对经济，但施工周期长影响一楼的正常使用，采用外包钢法可以免去周期长、影响大的困扰。外包钢法在对厂房框架梁柱加固时均有应用以环氧砂浆胶泥粘接，角钢与框架梁柱用焊接钢缀板，角钢与箍板固定采用粘钢与植筋锚固。其施工工艺为：混凝土表面划线、确定角钢及缀板安装位置→混凝土表面处理→角钢及缀板表面处理→配制环氧砂浆→粘接角钢→焊接、粘接缀板→养护、固化→自检→角钢管架防护处理。