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摘要:參考發(fā)達國家土木工程發(fā)展過程,經(jīng)歷了戰(zhàn)后重建、新建與加固改造并重和加固與現(xiàn)代化改造三個過程。通過加固改造建筑物的壽命得以延長,同時也大量節(jié)約了重建的資源,符合可持續(xù)性發(fā)展的要求。加固改造是新時期建筑發(fā)展的一個重大課題,是大規(guī)模新建和資源有限綜合在一起的產物,具有廣闊的應用和發(fā)展前景。
關鍵詞: 建筑物 加固 改造
一. 前言
建筑物在使用工程中,因各種因素的影響在時間流逝、社會發(fā)展的推動下,其不可避免地會出現(xiàn)一些如病害、劣化、損傷等問題,進而造成建筑物使用功能下降、使用功能改變,甚至有些建筑物出現(xiàn)無法正常使用的問題。根據(jù)現(xiàn)狀情況對建筑物進行加固和改造已經(jīng)成為延緩建筑物結構損傷過程、延長其結構使用壽命的重要的、有效的措施。目前諸多建筑工程設計人員和研究團隊已將設計重心、重點轉移到結構加固和改造領域。通過對建筑物進行加固改造可實現(xiàn)“舊建筑,新功能”的目標。
二. 建筑業(yè)發(fā)展史
近代建筑業(yè)的發(fā)展大致可以分為三個時期,第一個發(fā)展時期為大規(guī)模新建時期。第二次世界大戰(zhàn)后,世界各國特別是歐洲面臨著繁重的重建任務,以滿足人們基本的生產和生活需要,建筑業(yè)迎來了前所未有的大規(guī)模新建時期,這一時期建筑的特點是規(guī)模大但標準相對較低。第二個發(fā)展時期是新建與維修改造并重時期。在此期間,一方面為滿足社會發(fā)展的需求,新的建筑在不斷的建設,同時由于人類生產和生活對建筑要求的提高,過去建造的低標準建筑經(jīng)過數(shù)十年的使用后已不能滿足社會的需求,需要進行維修、加固和現(xiàn)代化改造,從而使建筑業(yè)過渡到新建與維修并重的發(fā)展時期,這在很大程度上推動了對在用建筑物進行正確的鑒定,有效加固技術方面的課題研究。
三. 建筑物加固與改造的主要內容
建筑物加固與改造主要包括設計原因、施工原因及其他綜合原因引起建筑工程質量事故所造成損壞的加固、改造。
1. 隨著科技進步、社會發(fā)展,某些建筑設計規(guī)范的修訂和設計標準在不斷提高,導致某些按照原規(guī)范標準設計的建筑物將不能滿足設計標準的要求,在結構封頂,但尚未開始使用就得對結構進行改造、加固。
2. 設計基礎資料和設計方法的不準確,導致設計出來的建筑物存在著安全性問題,對此類建筑物則需加固、改造。
3. 設計單位所設計的施工圖紙經(jīng)過圖審單位審查通過,并建筑物已經(jīng)開始施工,建設單位施工圖紙進行大面積平面和使用功能進行調整,已施工的樓層不滿足設計要求,對已施工的樓層進行加固、改造。
4. 尚未建成但由于施工質量問題、施工方法的錯誤、施工管理的不善以及施工單位的偷工減料等原因,使得建筑物存在質量問題,則需加固、改造。
5. 原有建筑物使用功能和要求的改變,結構老化后無法滿足繼續(xù)使用要求需要對其進行改造、加固,包括:調整、改善房屋使用功能或目的,擴大使用面積,建筑物的增層改造,建筑物的移位與轉動,局部下沉或整體抬升等。
6. 因災害引起的加固,由于高濕酸堿環(huán)境、溫差、凍融等影響以及地震、流沙等自然災害的作用,導致建筑物發(fā)生嚴重損壞。
7. 建筑物因日常使用不當或有意無意的人為破壞所導致的損壞加固,如野蠻裝修,隨便拆除、破壞墻體或承重結構等。
四. 建筑物加固改造的常用辦法
關于建筑物結構加固或者改造的方法多種多樣,采取何種方法,需要根據(jù)建筑結構本身的問題所在進行判斷和選擇。下文主要是就--些常用的加固改造方法進行探討。
1. 增大截面法
增大截面加固法,也稱外包混凝土加固法,通過增大構件的截面和配筋,來提高結構的承載力、強度、剛度、穩(wěn)定性及抗裂性。該方法施工工藝簡單,適用面廣,可廣泛用于梁、板、柱、墻、基礎、屋架等混凝土構件的加固。根據(jù)構件受力特點和加固的目的、構件幾何尺寸、便于施工等要求可設計為單側、雙側或三側和四面包套的加固。混凝土受彎構件中受拉鋼筋不足且凈空不受限制時,可采用梁板底加大截面對原結構進行加固。
2. 置換混凝土加固法
本方法適用于承重構件受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固,采用本方法加固梁式構建時,應對原構件加以有效的支撐。當采用本方法加固柱、墻等構件時,應對原結構、構件在施工全過程中的承載力狀態(tài)進行驗算、觀測和控制,置換界面處的混凝土不應出現(xiàn)拉應力,若控制有困難,應采取支頂?shù)却胧┻M行卸載。
3. 預應力加固法
這種方法主要是通過外加預應力鋼拉桿,如分水平拉桿、下?lián)问綏U和組合式拉桿,對結構進行加固,達到預期的加固效果。其優(yōu)點在于,能夠在不改變使用空間的條件下,全面增強結構構件的正截面及斜截面承載力。通過預應力,可以有效的消除或減緩后加桿件的應力滯后的情況出現(xiàn),確保后加桿件有效地參與工作,對建筑物的結構起到加固的作用。同時,預應力產生的負彎矩,也能夠消除部分荷載彎矩,降低原梁的撓度,縮減原梁的裂縫寬度。
4. 外部粘型鋼加固法
外粘型鋼加固法是鋼筋混凝土梁、柱四周包以型鋼的一種加固方法。例如,在構件截面的四角沿構件通常或沿某一段設置角鋼,橫向用箍板或螺栓套箍將角鋼連接成整體,成為外包于構件的鋼構架。外包鋼構架可以完全替代或部分替代原構件工作,達到加固的目的。外粘型鋼加固法優(yōu)點是構件截面尺寸增加不大,而構件承載力可大幅度提高,并且經(jīng)過加固后原構件混凝土受到外包鋼的約束,原構件承載力和延性得到改善。
5. 粘貼纖維復合材料加固法
本方法加固所用的纖維復合材料分碳纖維和玻璃纖維兩種。該方法的加固原理是纖維復合材料經(jīng)配套的粘接膠粘貼于被加固的混凝土結構表面上,固化后能與被加固結構形成共同工作、變形協(xié)調的結構整體,分擔結構的二期恒載與活載,實現(xiàn)被加固結構各組成材料的應力、應變重分配,提高被加固結構的承載能力、抗震能力和結構延性及耐久性。
6. 增設支點加固法
增設支點加固法就是通過增加支撐點以減小受彎構件的計算跨徑,使得結構受力體系和受力狀況發(fā)生改變,從而提高結構的承載能力及剛度,減小結構效應,改善結構受力性能。
7. 植筋加固
植筋技術是一種新型的鋼筋混凝土結構加固改造技術,它是在需連接的舊混凝土構件上根據(jù)結構受力特點,確定鋼筋的數(shù)量、規(guī)格、位置,在舊構件上進行鉆孔、清孔、注入植筋膠結劑,再插入所需的鋼筋,使鋼筋與混凝土通過結構膠粘結在一起,然后澆注新混凝土,從而完成新舊鋼筋混凝土的有效連接,達到共同作用、整體受力的目的。作為一種新型的加固技術,他不僅具有施工方便、工作面小、工作效率高的特點,而且還具有適應性強、適用范圍廣、錨固結構的整體性能良好、價格低廉等優(yōu)點。因而被廣泛應用于建筑結構加固及混凝土的補強工程中。
五. 總結
隨著社會的進一步的發(fā)展,人們生活水平進一步的提高,人們對建筑功能的要求越來越高,越來越感到已有建筑的規(guī)模和功能的逐漸減弱等引起的結構安全問題已開始引起人們的關注,但是由于昂貴的拆遷費用以及對正常生活以及環(huán)境的嚴重影響等問題阻礙了新一輪新建高潮的興起,于是人們把目光投向對現(xiàn)有房屋的維修加固和現(xiàn)代化改造,這種在保存原來建筑形體的基礎上,對其進行加固和現(xiàn)代化改造,即在提高結構安全性的同時使其內部設施功能現(xiàn)代化的加固改造措施,投資少、影響小、見效快,不僅有可觀的經(jīng)濟效益,同時也具有巨大的社會效益。因此,在未來建筑業(yè)中對已有建筑物的加固改造將會成為主要發(fā)展趨勢。
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