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建筑结构的加固与鉴定

发布时间:2016/10/14 16:50:32    浏览量:452次

在发展迅速的城市建设中,建筑是城市即现代建筑都诉说着城市的演变,而对不同时期的建筑群出现的结构问题,或是功能性的改变需要不同的维修加固方法来延续建筑的价值,而建筑结构的鉴定也是密不可分的。

混凝土建筑物、构筑物因出现功能性改变,如接建、增加荷载等,或出现质量问题,如混凝土强度不够、配筋不足、灾后修补等,都需要进行加固。其加固施工及加固方案的制定尤为重要,对于需要加固的建筑物、构筑物,应根据建筑物、构筑物的不同情况制定不同的加固方案。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则,只有这样,加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。建筑结构的鉴定与之密不可分,是保证加固成果的重要手段和措施。

1 建筑结构加固概述

优秀的加固方案具体体现在其施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。

1.1 不同类型加固工程与加固方案分析

一般来说,加固工程常采用的方法有外包钢加固法、加大截面加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等,随着科学技术的不断进步,应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的方法开始广泛应用于各类加固工程中。具体哪个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点,应根据需要加固的构件情况,综合确定加固方案。

以框架梁的加固为例,较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢锚固法和碳纤维加固法,前者以造价低、施工简单、占有空间小、加固效果好等优点优于加大截面法和预应力加固法,后者除材料费用高外,则各种优势尽显其中,重要表现在自重轻,材料自身几乎不增加重量;强度高,固化后的碳纤维强度比钢材高达十几倍;劳动强度小,一个作业面只需一至两人操作即可;施工工期短,熟练工人每人每天可完成近200㎡左右。但是,应用其在负弯矩部位进行加固效果不如钢板性能好。

1.2 良好的施工性是加固工程方案必须考虑的条件之一

加固工程方案的优劣,首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件,没有良好的施工性是阻碍加固工程施工的一个拦路虎。有的加固方案虽然具有解决问题的可行性,但是由于其方案在施工过程中增加了一定的施工难度,而造成施工工期长,劳动用工大,安全系数低的弊端,结果是将影响到加固质量。在冬季施工中,如掺加不合格防冻剂,超标的氯离子破坏了钢筋钝化膜,致使十架大梁产生严重裂缝,需要进行加固,方案之一是采取简易补修法;方案之二是采取截面加固法。经对设计方案分析,此两种方案除具有工程造价低的优点外,还有以下不足之处:

1) 技术可行性差,由于梁跨度大,凿除混凝土梁则需分段进行,要用大量的临时支撑进行安全防护,造成周转材料不必要的浪费。

2) 劳动强度高,在凿出混凝土梁时,因分段施工时,只能凿一米挪一米,成倍增加了劳动强度。

3)功效低,大量的重复劳动和落后的施工作业方法,延误了施工工期并导致劳动效率下降。

4)安全性差,因所有大梁必须将钢筋凿除外露,大梁承载力减小,在施工时,需时刻注意防护措施是否到位,麻痹大意则易出现意外事故。

5)产值效益小,大量的周转材料和人工费用的浪费,加大了生产成本,减少了生产效益。

基于这些原因,改变加固方案,采用先进的外包钢加固施工方法,应用建筑工程结构胶粘锚技术,对大梁进行加固,由于技术先进,加固性能好,占用空间小,施工周期短,材料消耗少,工艺简便、安全并减轻了劳动强度,提高了加固质量,取得了良好的综合效益。

1.3 加固工程方案要在新技术、新材料、新工艺上下文章

优秀的加固工程方案要在工法上体现出其可行性、科学性、先进性。化学补强法不失为当前加固工程中首选的一种最为先进的工法。众所周知,一些加固工程采用过时的加固方法需要大量的人力、物力和时间,已不能满足当前加固工程质量、工期、安全、经济的要求,而化学补强加固方法越来越以其明显的优势成为加固工程中的优选方案。

可见,选择加固工程方案要有针对性,不同的加固工程应采取相应的加固措施,其方案需要在进行价格比、性能比、质量比的同时,还要体现出其工艺技术的科学性和先进性,这样的加固方案才是优秀的加固方案。

1.4 几种典型加固方法的工程施工要求

工程加固的目的就是通过加固施工达到修复、补强、提高承载力、增强使用功能、满足使用要求,因此,选择加固方案要以提高加固工程质量为根本目的。对于不同的加固方案也有不同的施工方法和质量评定标准,依照施工经验,不同的加固方法在施工时应重点做到:

1.4.1 外包钢加固法

要把表面处理包括加固结构面和钢板贴合面处理作为加固施工过程中的关键,对于干式加固施工,为了使角钢能紧贴构件表面,混凝土表面必须打磨平整,无杂物和尘土;当采用湿式加固施工时,应先在处理好的角钢及混凝土表面抹上乳胶水泥浆或配制环氧树脂化学灌浆料,对钢板进行除锈,混凝土进行除尘并用丙酮或二甲苯清洗钢板及混凝土表面,进行粘、灌。

1.4.2 预应力加固法

采用预应力拉杆加固时,在安装前必须对拉杆事先进行调直校整,拉杆尺寸和安装位置必须准确,张拉前应对焊接接头、螺杆、螺帽质量进行检验,保证拉杆传力正确可靠,避免张拉过程中断裂或滑动,造成安全和质量事故;采用预应力撑杆加固时,要注意撑杆末端处角钢(及其垫板)与混凝土构件之间的嵌入深度传力焊缝的质量检验,检验合格后,将撑杆两端用螺栓临时固定,然后用环氧砂浆或高强度水泥砂浆进行填灌,加固的压杆肢、连接板、缀板和拉紧螺栓等均应涂防锈漆进行防腐。

1.4.3 改变结构传力途径加固法

增设支点若采用湿式连接,在接点处梁及支柱与后浇混凝土的接触面,应进行凿毛,清除浮渣,晒水湿润,一般以微膨胀混凝土浇筑为宜。若采用型钢套箍干式连接,型钢套箍与梁接触面间应用水泥砂浆座浆,待型钢套箍与支柱焊窂后,在用较干硬砂浆将全部接触缝隙塞紧填实;对于楔块顶升法,顶升完毕后,应将所有楔块焊连,再用环氧砂浆封闭。

1.4.4 混凝土构件外部粘钢加固法

此法施工较为简单,但首先需要着重注意混凝土和钢板的表面处理,对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面,应先用硬毛刷沾高效洗涤剂,刷除表面油垢、污物后用水冲洗,在对粘合面进行打磨,除去2-3mm厚表层,露出新面和平整,将粉尘清除干净;对于混凝土表面较好的,则可直接对粘合面进行打磨,去除1-2mm厚表层,使之平整,清去粉尘,再用丙酮擦拭表面即可;钢板表面处理应根据其锈蚀情况,可用喷砂、砂布、砂轮机打磨,使钢板出现金属光泽。打磨纹路尽量与受力方向垂直,然后用丙酮擦拭干净。其次要注意对胶粘剂的选择,目前国内市场建筑结构胶粘剂鱼龙混杂,对胶粘剂的选择一定要慎重。第三要注意在配胶、粘贴过程中的细节,胶粘剂要严格按照说明书要求的比例配制,尤其是要掌握好固化剂的用量,搅拌要均匀,同时要在粘贴时要保证粘贴面的饱满、密实。最后要注意在固化阶段不能对钢板有任何扰动。

2 建筑结构的鉴定的常见的方式

2.1混凝土钻芯取样检测

从结构中钻取的混凝土芯样应加工成符合规定的芯样试件,芯样试件混凝土的强度应通过对芯样试件施加作用力的试验方法确定。芯样试件宜使用标准芯样试件,其公称直径不宜小于骨料最大粒径的3倍;也可采用小直径的芯样试件,但其公称直径不应小于70mm且不得小于骨料最大径的2倍。钻芯法确定检测批的混凝土强度推定值时,取样应遵守下列规定:

1)芯样试件的数量应根据检测批的容量确定。标准芯样试件的最小样本量不宜少于15个,小直径芯样试件的最小样本量应适当增加。

2)芯样应从检测批的结构构件中随机抽取,每个芯样应取自一个构件或结构的局部部位。

芯样试件的数量应根据检测批得容量确定。标准芯样试件的最小本量不宜少于15个,小直径芯样试件的最小样本量应当适当增加。 钻芯取样确定单个构件的混凝土强度推定值时,有效芯样试件的数量不应少于3个;对于较小构件,有效芯样试件的数量不得少于2个。

芯样宜在结构或构件的下列部位钻取:

1)结构或构件受力较小的部位

2)混凝土强度具有代表性的部位

3)便于钻芯机安放与操作的部位

4)避开主筋、预埋件和管线的位置

钻芯检测混凝土强度时一种直接测定混凝土强度的检测技术。直接对芯样试件施加作用力得到混凝土强度的检测方法检测结果的不确定性(偏差)源于系统、随机和检测操作三个方面。钻芯法检测混凝土强度的系统偏差较小,而强度样本的标准差相对较大(随机性偏差与样本的容量少有关)。间接检测方法可以获得较多检测数据,样本的标准差可能与检测批混凝土强度的实际情况比较接近。钻芯法与间接检测方法结合使用,可扬长避短,减少检测工作中的不确定性。

结构工程检测有时需要确定混凝土的抗拉强度,对芯样试件施加劈裂力和轴向拉力的方法可以测试混凝土的抗拉强度。结构或构件混凝土强度检测可采用下列两种方式,其适用范围及结构或构件数量应符合下列规定:

1)单个检测:适用于单个结构或构件的检测;

2)批量检测:适用于在相同的生产工艺条件下,混凝土强度等级相同,原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类结构或构件。按批进行检测的构件,抽检数量不得少于同批构件总数的30%且构件数量不得少于10件。抽检构件时,应随机抽取并使所选构件具有代表性。

每一个结构或构件的测区应符合下列规定:每一个结构或构件测区数不应少于10个,对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件,其测区数量可适当减少,但不应少于5个;

2.2统一回弹检测

统一回弹仪检测方法,保证检测精度是本规程制定的目的。回弹法在我国使用已达四十余年,国外在使用回弹法时精度并不高,有的只能定性判断混凝土质量,不能定量给出具体的强度数值。但回填法在我国却越用越广泛,这不仅是因为回弹法简便、灵活、符合国情,更是由于我国已解决了回弹法使用精度不高和不能普遍推广的关键问题,为了解决使用回弹法时出现的混乱状况,如有的按照国外进口仪器使用说明书使用,有的不知回弹仪要检定成标准状态,有的不测量碳化深度值等等。因此有必要统一检测方法,保证检测精度,使其在监督、检验结构工程和混凝土质量重发挥应用的作用。目前国内常用于检测混凝土抗压强度的回弹仪,其标准状态下的冲击能量为2.207J、示值系统为指针直读式。

由于回弹法测试具有快速、简便的特点,能在短期内进行较多数量的检测,已取得代表性较高的总体混凝土强度质量,故作此规定。原规定按批进行检测的构件,抽检数量不得少于较小的构件,只需布置5个测区如果强调不少于100个测区的话,则被测构件数量过大。因此将其改为构件数量不得少于10件。

此外,抽取试样应严格遵守“随机”的原则,并宜由建设单位、监理单位、施工单位会同检测单位共同商定抽样的范围、数量和方法。

原规程对长度不小于3m的构件,规定其测区数不少于10个,对长度小于3m且高度低于0.6m的构件,规定其测区数可适当减少,但不应少于5个。例如柱子就应按高度决定其测区数。此外经多年实践,认为长度不小于3m的构件其测区数不允许少于10个测区数的规定过于严格,加大了检测工作量。一般民用建筑,尤其是砖混住宅,梁、柱尺寸不大,不必拘于原规定测区数。因此改作某一方向尺寸小于4.5m,另一方向尺寸小于0.3m时,作为是否需要10个测区数的界线。

检测时必须为混凝土原浆面,已经粉刷的须将粉刷层除京,注意不可误将砂浆粉砂层当做混凝土原浆面进行检测。

3 结论

就目前来看,这些混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,更好的加固施工方法将会有更大拓展,因此,加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。而与之同时发展的建筑结构的鉴定也将日益完善。


 

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