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詳解外包型鋼加固技術(shù)近年來(lái),我國(guó)加固技術(shù)的發(fā)展非常迅猛,加固技術(shù)也不再局限于基礎(chǔ)的方法,而不斷地接納新技術(shù)、新工藝,外包型鋼,可以說(shuō)就是其中具有代表性的一種方法。外包型鋼是一種在鋼筋混凝土梁、柱四周包以型鋼的一種加固方法,適用于梁、柱加固,可以大幅度提高結(jié)構(gòu)截面的承載能力與抗震能力。
外包型鋼其實(shí)可以分為兩類(lèi),一種是干式外包鋼,一種是濕式外包鋼。他們的主要區(qū)別就是在型鋼與混凝土之間注入的材料不一樣,干式外包型鋼在型鋼與混凝土之間注入的是一種特殊的灌漿料,而濕式外包鋼注入的是我們常用的灌鋼膠。由于灌漿料的粘接性、流動(dòng)性以及力學(xué)性能都是無(wú)法與灌鋼膠比擬的,所以一般只是在工程要求不使用結(jié)構(gòu)膠粘劑時(shí)才采用這種方法進(jìn)行加固的。
采用外包型鋼進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)優(yōu)先采用角鋼;角鋼的厚度不應(yīng)小于5mm,角鋼的邊長(zhǎng)對(duì)梁不應(yīng)小于50mm,對(duì)柱不應(yīng)小于75mm。沿梁、柱軸線(xiàn)方向應(yīng)每隔一定距離用扁鋼制作的箍板或綴板與角鋼焊接。箍板或綴板截面不應(yīng)小于40mm*4mm,其間距不應(yīng)大于20r(r為單根角鋼截面小回轉(zhuǎn)半徑),且不應(yīng)大于500mm;在節(jié)點(diǎn)區(qū),其間距適當(dāng)加密。
濕式外粘型鋼加固梁、柱時(shí),應(yīng)將原截面的棱角打磨成半徑r≥7mm的圓角。外粘型鋼的注膠應(yīng)在型鋼構(gòu)架焊接完成后進(jìn)行。型鋼的膠縫厚度好控制在2-3mm;局部允許有長(zhǎng)度不大于300mm、厚度不大于8mm的膠縫,但不得出現(xiàn)在角鋼端部600mm范圍內(nèi);綴板的膠縫取決于角鋼的厚度與角鋼與混凝土之間的縫隙,一般都在1cm以上。
注膠結(jié)束后,應(yīng)靜置72h進(jìn)行固化過(guò)程的養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期間不得受到任何撞擊和震動(dòng)的影響。養(yǎng)護(hù)完畢后用儀器或者敲擊法進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果以空鼓率不大于5%為合格。
從以上注意事項(xiàng)中我們也可以看出,對(duì)于濕式外包鋼,結(jié)構(gòu)膠的選用是保證工程質(zhì)量非常重要的一步。
淺析學(xué)校抗震加固1、中小學(xué)校建筑存在的問(wèn)題
目前教學(xué)樓存在的主要問(wèn)題:
1)沒(méi)有采取抗震構(gòu)造措施,砌體結(jié)構(gòu)無(wú)圈梁及構(gòu)造柱;
2)有抗震設(shè)防,但抗震措施沒(méi)有達(dá)到《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的要求;
3)單面走廊砌體較多;
4)樓梯間在兩端;
5)砌體結(jié)構(gòu)縱墻承重;
6)單跨框架結(jié)構(gòu),兩方向剛度相差較大;
7)施工質(zhì)量差,預(yù)制板無(wú)扒子筋,砌筑砂漿標(biāo)號(hào)低。
單面走廊砌體教學(xué)樓只有兩道縱墻,縱墻上門(mén)窗洞較多,對(duì)縱墻的削弱很大,且單面走廊砌體教學(xué)樓高寬比較大,由高烈度的作用產(chǎn)生的傾覆力矩所引起的彎曲應(yīng)力超過(guò)磚砌體抗拉強(qiáng)度時(shí),磚墻就會(huì)開(kāi)裂,是抗震性能稍差的一種結(jié)構(gòu)形式。
砌體結(jié)構(gòu)縱墻承重的教學(xué)樓數(shù)目也較多,唐山大中,縱墻承重的砌體結(jié)構(gòu)的破壞比橫墻承重、縱橫墻承重結(jié)構(gòu)的破壞都大。
單跨框架整體結(jié)構(gòu)缺乏贅余,沒(méi)有多道抗震防線(xiàn)。由于橫向跨度較大,梁截面尺寸較大,設(shè)計(jì)中不容易控制梁的配筋量及樓板對(duì)框架梁的承載力和剛度增大的影響,極易設(shè)計(jì)成強(qiáng)梁弱柱的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力大大降低,且兩個(gè)方向剛度相差較大,大震中容易倒塌。
有的框架結(jié)構(gòu)在外廊的外側(cè)增加了一道框架柱,但由于兩排框架柱相鄰較近,不但沒(méi)有起到多道防線(xiàn)的作用,反而由于兩側(cè)剛度不均,在作用下容易造成扭轉(zhuǎn)破壞。
總之,由于經(jīng)濟(jì)水平的限制,目前我國(guó)中小學(xué)校舍中絕大部分為砌體結(jié)構(gòu),而且許多無(wú)抗震設(shè)防,因此對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固就顯得尤為重要。
2、對(duì)教學(xué)建筑的抗震加固設(shè)計(jì)的思考
2.1多層砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的震害
汶川的震害表明,教學(xué)建筑由于沒(méi)有抗震設(shè)防,或雖有抗震設(shè)防但設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量不到位,造成許多房屋嚴(yán)重破壞或倒塌。
中小學(xué)多層結(jié)構(gòu)教學(xué)樓主要的抗側(cè)力構(gòu)件為磚墻,磚墻的間距一般較大,需要樓板、屋蓋有足夠的強(qiáng)度和剛度,以便傳遞水平力并限制墻體的水平位移。但目前校舍預(yù)制板與墻體無(wú)連接,板與板之間的連接不是鋼筋混凝土而是細(xì)石混凝土灌縫,在作用下,板無(wú)法起到傳遞力的作用,更無(wú)法限制墻體的位移,且還會(huì)在墻體間滑動(dòng)或脫落,容易使樓體倒塌。
很多教學(xué)樓縱橫墻無(wú)連接或連接較差、有的校舍無(wú)圈梁及構(gòu)造柱,使校舍在作用下外墻與內(nèi)墻拉脫進(jìn)而失穩(wěn)倒塌;還有的校舍窗間墻尺寸較小、砌體強(qiáng)度差,在作用下發(fā)生剪切破壞,窗間墻產(chǎn)生斜裂縫或交叉裂縫,進(jìn)而喪失承受豎向荷載的能力,造成樓體倒塌。
歷次表明,樓梯間在房屋兩端的房屋破壞嚴(yán)重。89版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第五章多層砌體房屋中的第5.1.4條明確規(guī)定:樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。樓梯間外側(cè)的墻體由于沒(méi)有樓板約束并傳遞力,沒(méi)有其他墻體和這道墻共同工作,如遇作用,容易首先破壞,該道墻的破壞會(huì)導(dǎo)致樓梯的破壞,從而造成人員無(wú)法逃生。
2.2加固設(shè)計(jì)需要特別注意的有關(guān)規(guī)定
《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》第6.0.8條“教育建筑中,幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂,抗震設(shè)防類(lèi)別不低于重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)”,第3.0.3條“重點(diǎn)設(shè)防類(lèi),應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施;但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基礎(chǔ)的抗震措施,應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時(shí),應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其作用?!?
根據(jù)上述條款,有一部分砌體結(jié)構(gòu)的教學(xué)樓在抗震設(shè)防類(lèi)別變?yōu)橐翌?lèi)后,其圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)置位置及圈梁的配筋將不滿(mǎn)足規(guī)范要求,因此需在加固設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合所使用的加固方法考慮進(jìn)行抗震加固。還有的砌體教學(xué)樓層數(shù)及高度超過(guò)了要求,也需進(jìn)行抗震加固。
由于外廊式及單面走廊式砌體校舍抗震性能稍差,B類(lèi)砌體應(yīng)根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第5.3.5條第2款第4項(xiàng):“外廊式和單面走廊式的多層房屋,應(yīng)根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù),分別按本款)~3)項(xiàng)的要求檢查構(gòu)造柱或芯柱,且單面走廊兩側(cè)的縱墻均應(yīng)按外墻處理”的規(guī)定進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。
2.3多層砌體結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)
校舍的加固受限于校舍的實(shí)際情況,往往很難實(shí)現(xiàn)理想的加固方案,如外墻、樓地面的裝修完好,對(duì)于此種情況,宜著重檢查樓板的連接情況,扒子筋是否完好,板縫間是否用鋼筋混凝土填實(shí)以及樓板支承在梁或墻上的長(zhǎng)度是否滿(mǎn)足規(guī)范要求等。優(yōu)先采用不破壞地面裝修的加固方案,如板下加支撐等,以減少樓板在拆除樓面的過(guò)程中的損傷。外墻已裝修完好的砌體校舍可采用單面鋼筋混凝土板墻的方法加固,在教室內(nèi)部增設(shè)板墻,避免破壞外裝修,盡量減少因加固而引起的不必要的浪費(fèi)。
當(dāng)層數(shù)和總高度不超過(guò)規(guī)定,但墻體抗震承載力不滿(mǎn)足要求時(shí),國(guó)標(biāo)圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)》(09SG619-1)推薦的加固方法有以下幾種:
1)墻體所需要的抗震承載力與綜合抗震承載力的差值<60%(墻體砌筑砂漿實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)為M2.5和M5)、<50%(墻體砌筑砂漿實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)為M7.5)、<45%(墻體砌筑砂漿實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)為M10)時(shí),可采用鋼筋混凝土板墻加固;單面板墻和雙面板墻加固方法的選擇主要受校舍加固條件的限制,其加固后的墻段提高系數(shù)相同。
2)砌體墻經(jīng)計(jì)算,其綜合抗震承載力與現(xiàn)有校舍所需要的抗震承載力相差10%~70%時(shí),且墻體砌筑砂漿的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)<M2.5的砌體結(jié)構(gòu),可采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層法加固;由于單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層對(duì)砌體強(qiáng)度的提高有限,且加固效果較差,對(duì)于抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)的中小學(xué)校舍,建議采用雙面鋼筋網(wǎng)砂漿面層法加固。
3)實(shí)際圈梁和構(gòu)造柱布置不符合《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》要求或需要加強(qiáng)內(nèi)外墻連接整體性的校舍,可采用外加圈梁-鋼筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法時(shí),單面板墻及單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層內(nèi)的配筋加強(qiáng)帶不能代替圈梁和構(gòu)造柱。
當(dāng)校舍總高度及層數(shù)超過(guò)規(guī)定限值時(shí),應(yīng)采用改變結(jié)構(gòu)體系的加固方案。國(guó)標(biāo)圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)》(09SG619-1)介紹的改變結(jié)構(gòu)體系法有兩種方式:
雙面普遍加鋼筋混凝土板墻形成組合墻的方法及增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土單面或雙面板墻的方法。此時(shí)水平及豎向配筋加強(qiáng)帶均應(yīng)設(shè)置,且配筋宜按剪力墻結(jié)構(gòu)配筋,墻端、縱橫墻連接處及門(mén)窗洞口邊宜設(shè)置邊緣構(gòu)件。
對(duì)于獨(dú)立磚柱,當(dāng)其截面尺寸較小時(shí),如采用較薄的鋼筋混凝土套加固,由于所增加的剛度有限,在作用下,其所承擔(dān)的力相對(duì)較小,在進(jìn)行剪力分配時(shí)可忽略不計(jì),只按組合磚砌體受壓構(gòu)件進(jìn)行配筋的計(jì)算。
對(duì)于內(nèi)框架及空斗墻結(jié)構(gòu)的中小學(xué)校舍,由于其抗震性能較差,且即便經(jīng)過(guò)加固其抗震性能的提高依然有限,建議拆除。
2.4加固設(shè)計(jì)及施工單位選擇的重要性
抗震加固受現(xiàn)有校舍的條件限制,對(duì)設(shè)計(jì)及施工的要求均較高,因此提高設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員的整體素質(zhì)就顯得尤為重要。在調(diào)研中曾發(fā)現(xiàn),新加固的建筑就沒(méi)有達(dá)到加固效果,主要原因是加固設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平有限,沒(méi)有加固需加固的部位或沒(méi)有采用正確的加固方法。建議各省市應(yīng)根據(jù)具體情況,選擇有一定設(shè)計(jì)水平及施工經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)門(mén)的單位進(jìn)行加固設(shè)計(jì)及加固施工,避免由于設(shè)計(jì)及施工不當(dāng)而造成加固效果不佳或達(dá)不到預(yù)期效果的情況出現(xiàn),避免國(guó)家財(cái)力、物力的損失。
結(jié)語(yǔ)
學(xué)校建筑的抗震加固設(shè)計(jì)及施工的意義特別重大,應(yīng)引起設(shè)計(jì)及施工人員的高度重視,認(rèn)真對(duì)待,并且應(yīng)熟悉相關(guān)規(guī)范的規(guī)定,避免錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)及施工造成有嚴(yán)重缺陷的結(jié)構(gòu),以提高學(xué)校建筑的抗震性。
板加固當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)梁、板、柱、墻發(fā)生病害時(shí),我們往往采取措施對(duì)其進(jìn)行加固。那么,對(duì)于板的加固應(yīng)該如何進(jìn)行?
樓板可分為預(yù)制板和現(xiàn)澆板,預(yù)制板又分為條形板、肋形板、空心板等。但現(xiàn)在的建筑規(guī)范已不提倡使用預(yù)制板,使用現(xiàn)澆混凝土板,受力好,更結(jié)實(shí),抗震性能強(qiáng)。
板加固適用范圍
什么情況下板需要進(jìn)行加固?
樓板加固在已施工完畢的混凝土樓板上開(kāi)洞是經(jīng)常的事,開(kāi)洞后板的受力條件發(fā)生了變化,板的剛度和承載力都要降低。開(kāi)洞對(duì)樓板影響比較大,一般都需要加固;樓板上局部增加荷載(例如增設(shè)設(shè)備),樓板承載力或剛度不夠時(shí),也是必須要進(jìn)行加固的。
總結(jié)一下板在三種情況下需要加固:1.樓板承載力不足;2.樓板混凝土強(qiáng)度不合格;3.樓板開(kāi)洞。
板加固施工
當(dāng)兩種性能的樓板需要提高承載力的時(shí)候,采用哪些加固方法對(duì)樓板進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)呢?
增大截面加固法是于板面或者板底增做不小于40mm厚的鋼筋混凝土后澆層,為了方便施工多采用板面澆筑以形成剛性樓蓋和屋蓋。如若必須采用板底澆筑疊合層,需對(duì)板底進(jìn)行鑿毛處理采用噴射法進(jìn)行施工。加固用的鋼筋,應(yīng)采用熱軋鋼筋,板的受力鋼筋直徑不少于8mm。
粘貼碳纖維布加固板是通過(guò)結(jié)構(gòu)膠將碳纖維布順著板跨方向粘貼于板底受拉部位,并在其端部須有可靠錨固。其優(yōu)點(diǎn)是碳纖維布具有質(zhì)輕高強(qiáng),可多層粘貼,加固后基本不增加原構(gòu)件重量,且不影響結(jié)構(gòu)外形,不僅僅能提高結(jié)構(gòu)承載力還可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。
粘貼鋼板法加固受彎構(gòu)件板,除應(yīng)符合正截面承載力的基本假定外,尚應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.當(dāng)考慮二次受力影響時(shí),應(yīng)按構(gòu)件加固的受力初始情況,確定鋼板的滯后應(yīng)變。
2.在達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)前,外粘鋼板均不能與混凝土之間出現(xiàn)粘結(jié)剝離破壞。
3.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件被加固后,其正截面受彎承載力的提高幅度,不應(yīng)超過(guò)40%,并應(yīng)驗(yàn)算其受剪承載力,避免受彎承載力提高后而導(dǎo)致構(gòu)件受剪破壞先于受彎破壞。
增設(shè)圈梁的加固機(jī)理有如下幾個(gè)方面:
(1)加強(qiáng)房屋的整體性。由于圈梁的約束作用,減小了預(yù)制板散開(kāi)及墻體出平面倒塌的危險(xiǎn)性,使縱、橫墻能保持為一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu),可充分發(fā)揮各片墻體的平面內(nèi)抗剪強(qiáng)度,有效抵御來(lái)自任何方向的水平作用;
(2)圈梁作為樓蓋的邊緣構(gòu)件,提高了樓蓋的水平剛度,同時(shí)箍住樓(屋)蓋,增強(qiáng)了樓蓋的整體性;
(3)圈梁可限制墻體斜裂縫的開(kāi)展和延伸,使墻體裂縫僅在兩道圈梁之間的墻段內(nèi)發(fā)生,使墻體的抗剪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮,使墻體的穩(wěn)定性得到提高;
(4)圈梁可減輕震時(shí)地基不均勻沉陷對(duì)房屋的影響;
(5)圈梁可減輕和防止震時(shí)的地表裂隙將房屋撕裂。