侯 晉 杰
(1.太原理工大學,山西 太原 030024;2.山西省建筑科學研究院,山西 太原 030001)
隨著經濟的飛速發(fā)展,建筑業(yè)也經歷了其發(fā)展的三個階段:首先是大規(guī)模的新建階段,其次是新建與修繕同步階段,最后是已有建筑物的維修、改造以及加固為主的階段。由于經濟水平的提高,人們對建筑安全程度的要求也不斷提高。這就使得我們國家目前存在大量的老、舊建筑物和構筑物已經不適用于現(xiàn)有的安全程度的要求,存在一定的安全隱患,需要進行鑒定以及有效的加固,以確保結構能夠繼續(xù)的安全使用。因此,建筑的結構加固技術迅速升溫為國內建筑行業(yè)的新熱點,其加固技術的研究成為學術研究的重點之一。從某種意義上講,工程結構的加固、改造和維修工作對整個社會的發(fā)展起著舉足輕重的作用。
由于在我們平時實際工作過程中遇到的建筑形式、體型以及建造年代各不相同,各類建筑在加固補強時的要求和目的也不相同,且在不同條件下,導致工程結構、構件的破損因素不同,最終破壞的程度和存在的隱患也不盡相同。因此我們首先要充分分析各類建筑的基本情況,以便選用最為適宜的加固方法,采取合理的加固補強措施,達到經濟、有效的加固效果。在此,筆者分析了以下幾種經常用到的加固技術的方法和各自的優(yōu)缺點供大家參考。
該方法是用增大結構構件截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用的傳統(tǒng)加固方法。其主要特點是:工藝簡單,適用面廣,加固效果明顯,但現(xiàn)場作業(yè)量大,工期長,并且減少建筑物使用的空間,增加結構自重,主要適用范圍為梁、板、柱以及墻的加固。
外包鋼加固法是在待加固的結構構件角部,采用型鋼包裹的一種加固方法。其主要特點是:施工時占用、使用空間小,操作簡便,受力可靠,耐久性好,但鋼材消耗量大,加固所需費用較高,節(jié)點處理較為困難。主要適用于:柱、梁、屋架以及大型構件或大跨結構。
該法是采用外加預應力型鋼撐桿或鋼拉桿,對結構構件或結構整體進行加固的方法。此種方法的特點是通過預應力手段使拉桿或撐桿受力,改變原結構間的內力分布并降低原結構的應力水平,致使所加固結構中的應力、應變滯后現(xiàn)象得以消除,使其后加部分與原結構能較好地共同工作,結構的總體承載能力得以顯著提高。預應力加固法具有加固補強、卸荷以及改變結構構件內力的三重效果,適用于大跨結構的加固,以及采用其他一般方法無法達到加固效果的較高應力、應變狀態(tài)下的大型結構加固。
增設支點加固法是通過減小被加固結構的跨度或位移,來改變結構不利的狀態(tài),以提高其承載力。其主要特點是簡單可靠,但通常會減小建筑物使用空間,影響建筑物使用的功能,其主要適用于梁、板及桁架等結構加固。
粘鋼加固法是將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘結劑粘結于混凝土構件的表面,使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體,利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的。其主要特點是快速,不影響結構外形,但鋼板自重及剛度較大,施工操作比較困難,主要適用于承受靜力荷載、處于正常濕度和溫度的受彎構件加固。
目前加固市場上主要采用碳纖維材料。該方法也是近些年最為常用的加固方法。其工藝原理是將抗拉強度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預浸成為復合增強材料(單向連續(xù)纖維);沿受拉方向或垂直于裂縫方向用環(huán)氧樹脂粘結劑將其粘貼在要補強的結構上,使兩者形成一個新的復合體,用以增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土,達到復合體共同受力,增大結構的抗剪或抗裂能力,提高結構的剛度、強度、抗裂性和延伸性。粘貼碳纖維材料與傳統(tǒng)的加大混凝土受力截面或粘鋼補強法相比,具有施工簡便,節(jié)省空間,不需要現(xiàn)場固定設備,施工質量容易保證,不增加結構尺寸及自重,耐腐蝕、耐久性能好等諸多特點。此外,采用此種加固辦法,從一定程度上可提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳纖維作為具有劃時代意義的補強材料,備受國內外業(yè)內人士的青睞和關注。但使用中也存在其自身的缺點,主要表現(xiàn)為使用環(huán)境的溫度有一定的限制,需要做專門的防護和處理。若防護不當,易遭受火災和人為破壞。
除此以外還有焊接補筋加固法、植筋加固法、噴射混凝土補強法及化學灌漿修補法等,工程結構加固的方法很多,各有利弊,加固方法的選擇應根據(jù)可靠性鑒定的結果并結合結構特點綜合考慮加固效果、施工簡便性及經濟性等因素決定。
從目前我國建筑領域的現(xiàn)狀來看,我們在管理中依然存在著一些認識上的問題,導致工程事故頻發(fā)。而設計不周、施工質量低劣、使用或改造不當、使用環(huán)境惡化等問題也使得建筑物不能滿足預定功能的要求,存在一定的安全隱患?,F(xiàn)有的設計、施工單位加固舊建筑的經驗較少,各方用于加固維修的資金投入薄弱。近年來我國提出低碳經濟的概念是一種進步,而減少拆除老、舊建筑物必然要少建新建筑,必然少用鋼材水泥,節(jié)約煤炭資源。所以,減少拆除老、舊建筑物是實行低碳經濟的重要舉措。從可持續(xù)發(fā)展的角度分析,對老、舊建筑物的加固、改造再利用是減少能耗、實現(xiàn)低碳發(fā)展的重要手段。作為工程技術人員,我們肩負著節(jié)約資源、保護環(huán)境的重任。因此,我們應該從材料、工藝等方面著手研究各種加固手段的技術特點和利弊,盡量使用綠色節(jié)能的材料和可持續(xù)發(fā)展的技術,最大可能的重復利用老、舊建筑,為造福子孫后代做出自己的貢獻。
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