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近幾十年來(lái),隨著鋼結(jié)構(gòu)的廣泛使用,越來(lái)越多的鋼結(jié)構(gòu)廠房、鋼平臺(tái)或大型鋼結(jié)構(gòu)公共建筑由于各種各樣的原因,開始出現(xiàn)各種缺陷和損傷。鋼結(jié)構(gòu)工程的缺陷和損傷將引起結(jié)構(gòu)宏觀力學(xué)性能的劣化,使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不滿足要求,嚴(yán)重的將導(dǎo)致工程事故。
鋼結(jié)構(gòu)損傷具有局部性和多發(fā)性特點(diǎn),這些結(jié)構(gòu)不可能在出現(xiàn)損傷時(shí)就立即退役。對(duì)損傷構(gòu)件進(jìn)行更換將造成極大的浪費(fèi),而且會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用。
大量鋼結(jié)構(gòu)工
程存在技術(shù)改造和加固的要求,尋求經(jīng)濟(jì)的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)既是建筑工程領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題,也是一個(gè)關(guān)系到社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。
一、加大構(gòu)件截面的加固
采用加大截面加固鋼構(gòu)件時(shí),所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。
二、連接的加固與加固件的連接
鋼結(jié)構(gòu)連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法的選擇,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件,并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。
鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接,有依據(jù)時(shí)亦可采用焊縫和摩擦型高強(qiáng)度螺栓的混合連接。當(dāng)采用焊縫連接時(shí),應(yīng)采用經(jīng)評(píng)定認(rèn)可的焊接工藝及連接材料。
三、裂紋的修復(fù)與加固
結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生具有擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷時(shí),應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前,必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴(yán)重性,有針對(duì)性地采取改善結(jié)構(gòu)實(shí)際工作或進(jìn)行加固的措施,對(duì)不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件,應(yīng)予拆除更換。
墩式加深(托換)墩式加深是指將原持力層地基土分段挖去,然后澆筑混凝土墩或砌筑磚墩,使基礎(chǔ)支承到較好的土層上的一種基礎(chǔ)加固法。此法對(duì)于軟弱地基,特別是膨脹土地基的處理是較為有效的。墩體可以是間斷的,也可以是連續(xù)的,主要取決于原基礎(chǔ)的荷載和地基上的承載力。墩式加深(托換)施工步驟如下:(1)在貼近被托換的基礎(chǔ)旁,人工開挖比原基礎(chǔ)底面深1.5m、長(zhǎng)1.2m、寬0.9m的導(dǎo)坑。(2)將導(dǎo)坑橫向擴(kuò)展到原基礎(chǔ)下面(見圖10-5a),并繼續(xù)下挖至所要求的持力層。(3)用微膨脹混凝土澆筑基礎(chǔ)下的坑體(或砌磚墩),注意振搗密實(shí)并頂緊原基礎(chǔ)底面。若沒有膨劑時(shí),則應(yīng)在離原基礎(chǔ)底面80mm處停止?jié)沧?待養(yǎng)護(hù)1天后,再用l:l水泥砂漿填實(shí)這80mm的空隙。(4)如此間隔分段重復(fù)上述工序,直至全部加深工作完成為止。
基礎(chǔ)加固基礎(chǔ)自身的加固方法,有混凝土圍套加固、加厚加固和灌漿加固?;炷寥μ准庸袒炷羾准庸淌侵冈谝验_裂、破損或因加層而需要提高剛度的基礎(chǔ)外面澆筑鋼筋混凝土圍套的一種基礎(chǔ)加固方法。這種方法不僅可使基礎(chǔ)底面積增大,降低原基底的反力,而且可使原基礎(chǔ)受到圍套的約束,其剛度、抗剪、抗彎和抗沖切的能力得到提高。2.灌漿法加固灌漿法加固是指用壓送設(shè)備把水泥漿或環(huán)氧樹脂漿壓入原基礎(chǔ)的裂縫內(nèi)或破損處的一種加固方法,如圖10-7所示。施工時(shí)先在基礎(chǔ)中鉆孔,孔徑應(yīng)比灌漿管直徑(一般為25mm)大2~3mm,孔距取3.5~1.0m,孔數(shù)對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)應(yīng)不小于2個(gè)孔。灌漿壓力為0.2~0.6MPa。灌漿有效半徑約0.6~1.2m。3.加厚加固這種加固方法是將原基礎(chǔ)的肋加高、加寬。以減少基礎(chǔ)底板的懸臂長(zhǎng)度和降低懸臂彎矩,使原基礎(chǔ)的剛度及承載力得到提高。尤其適合于舊房加層設(shè)計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)加固。
鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)與實(shí)際施工方法緊密結(jié)合,并應(yīng)采取有效措施,保證新增截面、構(gòu)件和部件與原結(jié)構(gòu)連接可靠,使其形成整體共同工作。在加固施工時(shí),應(yīng)避免對(duì)未加固的部分或構(gòu)件造成不利的影響,并充分考慮現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)施工方法、加固效果和施工工期的影響,應(yīng)采取減少構(gòu)件在加固過(guò)程中產(chǎn)生附加變形的加固措施和施工方法。
對(duì)于高溫、腐蝕、冷脆、振動(dòng)、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞,應(yīng)提出其相應(yīng)的處理對(duì)策后再進(jìn)行加固。
對(duì)于加固時(shí)可能出現(xiàn)傾斜、失穩(wěn)或倒塌等不安全因素的鋼結(jié)構(gòu),在加固施工前,應(yīng)采取相應(yīng)的臨時(shí)安全措施,以防止事故的發(fā)生。