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建筑结构加固

/strengthening of structure/
条目作者韩兵康

韩兵康

最后更新 2024-12-03
浏览 158
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对可靠性不足或业主要求提高可靠度的承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施,使具有现行设计规范及业主所要求的安全性、耐久性和适用性的工程施工。

英文名称
strengthening of structure
所属学科
土木工程

建筑业是世界经济发展的支柱产业之一。第二次世界大战后土木工程发展经历了战后大规模重建阶段、新建与改造并重阶段以及维修与现代化改造阶段。因此,加固改造相当受到重视,而且成为建筑业的重要组成部分。在中国既有建筑物中,有相当一部分是中华人民共和国成立初期或者更早的时候建造的,它们不仅反映了当时的可靠度标准,也受到了不同程度的老化或者损伤,不能满足当前的使用要求;建筑物由于使用功能的拓展需要进行改建或扩建,原结构构件的承载能力不能满足需要或结构受力体系受到影响;由于受风、火灾和地震等灾害的影响,结构构件承载力降低,甚至危及使用;由于设计或施工的原因导致建筑物出现质量问题;重要的历史性建筑或有纪念意义的建筑需要保护等。这些都使建筑物的加固改造意义重大,不仅可以最大限度地延长建筑物的有效使用寿命,保护人民生命财产安全,具有社会经济意义,而且可以完善和提高建筑物的使用功能。

结构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加固方法及配合使用的技术。直接加固宜根据工程的实际情况选用增大截面加固法(图1)、置换混凝土加固法、绕丝加固法或复合截面加固法(黏碳纤维加固法、外包钢加固法、黏钢加固法、预张紧钢丝绳网片-聚合物砂浆面层加固法,图2)。间接加固宜根据工程的实际情况选用体外预应力加固法、增设支点加固法、消能减震加固法(增设耗能支撑法或增设抗震墙法)、基础隔震加固法等(图3、图4)。与结构加固方法配合使用的技术有裂维修补技术、锚固技术和阻锈技术。

图1 增大截面法加固图1 增大截面法加固

图2 黏碳纤维复合材料法加固混凝土构件示意图图2 黏碳纤维复合材料法加固混凝土构件示意图

图3 摩擦阻尼器图3 摩擦阻尼器

图4 橡胶支座结构示意图图4 橡胶支座结构示意图

建筑结构加固前,应根据建筑物的种类,分别按现行国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144)或《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292)进行结构检测或鉴定。当与抗震加固结合进行时,尚应按现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023)或《构筑物抗震鉴定标准》(GB 50117)进行抗震能力鉴定。

增大截面加固法是增大原构件截面面积并增配钢筋,以提高其承载力和刚度,或改变其自振频率的一种直接加固法。外包型钢加固法是对钢筋混凝土梁、柱外包型钢及钢缀板焊成的构架,以达到共同受力并使原构件受到约束作用的加固方法。体外预应力加固法是通过施加体外预应力,使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法。植筋是以专用的结构胶黏剂将带肋钢筋或全螺纹螺杆种植于基材混凝土中的后锚固连接方法之一。

复合截面加固法是通过采用结构胶黏剂黏结或高强聚合物改性水泥砂浆(以下简称聚合物砂浆)喷抹,将增强材料黏合于原构件的混凝土表面,使之形成具有整体性的复合截面,以提高其承载力和延性的一种直接加固法。根据增强材料的不同,可分为外粘型钢、外粘钢板、外粘纤维增强复合材料和外加钢丝绳网聚合物砂浆面层等多种加固法。

结构加固技术的应用除了重视切实可靠的承载能力提升外,也越来越关注综合防灾效益,顺应绿色环保的理念。加固方法应与结构和构件性能要求相结合,不同结构、构件应采用不同性能水平的加固方法,加固深度应在充分进行经济性、技术性和可靠性等多方面分析比较后,选择出满足多目标(不同性能目标)、多水准(不同性能水平)要求的合理加固方法和加固深度。随着计算机技术、大型分析软件的进步,以及结构理论的发展,基于大数据、多尺度、个性化、精细化计算的加固设计理论和方法将会得到进一步的发展和运用,基于虚拟现实的采用物联网实时监测技术和动态控制技术的建筑结构加固信息化施工将会普遍采用,基于云计算和灰色理论的加固过程建筑物安全性实时动态评估技术也会得到运用,通过技术手段,真正达到安全适用、技术先进、经济合理、确保安全、保护环境的目的。

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