建筑結(jié)構(gòu)加固及改造總則

建筑結(jié)構(gòu)加固及改造總則 第一節(jié) 加固、改造工作程序 （一）、可靠性鑒定 可靠性鑒定是已有建筑物加固或改造工作的基礎(chǔ)。 必須全面了解建筑的結(jié)構(gòu)性能及安全隱患（如材料 強度、構(gòu)造措施、裂縫、變形及使用條件等），并對結(jié)構(gòu)的可靠性做出全面的評定。 建筑物可靠性鑒定的步驟如下： 已建建筑物可靠性鑒定的步驟： （1）對建筑物進行宏觀調(diào)查， （2）根據(jù)現(xiàn)狀及用戶的要求，確定鑒定的項目和內(nèi)容， （3）實地檢測，實地檢測的內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)形式，截面尺寸，受力狀況、計算簡圖、材料強度、變形（撓 度）、裂縫、鋼筋的配置和構(gòu)造、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、地基沉降等。 （4）根據(jù)實測強度進行理論分析計算，確定結(jié)構(gòu)的實際承載能力和耐久性等級。 （5）根據(jù)各分項指標及評定標準，得出建筑物的可靠性鑒定結(jié)論。 （二）、加固（改造）方案的選擇 已有建筑物加固方案的選擇十分重要。加固方案的優(yōu)劣，不僅影響資金的投入，更重要的是影響加固 質(zhì)量。如，對于承載力不足而實際配筋已達超筋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，繼續(xù)在受拉區(qū)增配鋼筋是起不到加固作用的。 合理的加固方案應(yīng)達到下列要求：加固效果好，對使用功能影響小，技術(shù)可靠，施工簡便，經(jīng)濟合理，外 觀整齊。 （三）、加固（改造）設(shè)計 建筑物加固（改造）設(shè)計，包括被加固構(gòu)件的承載力驗算、構(gòu)造處理和繪制施工圖三部分。 在上述三部分中，對承載力計算，應(yīng)特別注意新加部分與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)同工作。一般來說，新加部分的 應(yīng)力滯后于原結(jié)構(gòu)。 加固（改造）結(jié)構(gòu)的構(gòu)造處理不僅應(yīng)滿足新加構(gòu)件自身的構(gòu)造要求，還應(yīng)考慮其與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的聯(lián)接 （四）、施工組織設(shè)計 加固工程的施工組織設(shè)計應(yīng)充分考慮下列情況： （1）施工現(xiàn)場狹窄、場地擁擠， （2）受生產(chǎn)設(shè)備、管道和原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制約； （3）須在不影響或盡量少影響使用的條件下進行加固施工； （4）施工時，拆除和清理的工作量較大，施工需分段、分期進行。 由于加固工程的施工大多是在負荷或部分負荷的情況下進行，因此施工時的安全非常重要。其措施 之一是：施工前，盡可能卸除一部分外載，并施加預(yù)應(yīng)力頂撐，以減小原構(gòu)件中的應(yīng)力。 （五）、施工 加固施工前，拆除或清理原有構(gòu)件時，應(yīng)特別注意觀察是否有與原檢測情況不符的地方。工程技術(shù) 人員應(yīng)親臨現(xiàn)場，隨時觀察有無意外情況發(fā)生。如有意外，應(yīng)立即停止施工，并采取妥善的處理措施。施 工時，應(yīng)注意新舊構(gòu)件結(jié)合部位的聯(lián)接質(zhì)量。 建筑物的加固施工應(yīng)速戰(zhàn)速決，盡可能少地影響使用和避免發(fā)生意外。 （六）、工程驗收 加固工程竣工后，應(yīng)由使用單位或其主管部門組織專業(yè)技術(shù)人員，嚴格按照有關(guān)加固工程施工或驗 收規(guī)范（規(guī)程）進行驗收。 第二節(jié) 加固、改造的一般原則 結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固、改造的方法有多種且各不相同，但是卻共同遵守下述原則： 1、方案制定的總體效應(yīng)原則 在制定加固方案時，除考慮可靠性鑒定結(jié)論和加固內(nèi)容及項目外，還應(yīng)考慮加固后建筑物的總體效應(yīng)。 例如，對房屋的某一層柱子或墻體的加固，有時會改變整個結(jié)構(gòu)的動力特性，從而產(chǎn)生薄弱層，對抗震帶 來很不利的影響。因此，在制定加固方案時，應(yīng)全面詳細分析整個建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，不能采用"頭痛醫(yī) 頭，腳痛醫(yī)腳"的辦法。 2、材料的強度取值及選用原則 （1）加固設(shè)計時，原結(jié)構(gòu)的材料強度按如下規(guī)定取用： 如原結(jié)構(gòu)的材料種類和性能與原設(shè)計一致，按原設(shè)計（或規(guī)范）值取用；當原結(jié)構(gòu)無材料強度資料時，應(yīng) 按實測材料強度等級根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范取值。 （ 2 ）加固材料的選用： 加固材料應(yīng)盡量選用輕質(zhì)高強，且與原結(jié)構(gòu)材料共同工作性能好的材料。 加固用鋼材一般選用I級或II級鋼； 加固用水泥宜選取普通硅酸鹽水泥，標號不應(yīng)低于 425； 加固用混凝土，應(yīng)比原結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級提高一級，加固混凝土中不應(yīng)摻入粉煤灰、高爐礦渣等混合 材料 粘結(jié)材料及化學灌漿材料的粘結(jié)強度，應(yīng)高于被粘結(jié)構(gòu)混凝土的抗拉強度和抗剪強度。粘結(jié)材料及化 學灌漿材料一般宜采用成品或半成品。當自行配制時，應(yīng)進行試配，并檢驗其與被粘結(jié)材料間的粘結(jié)強度。 3、荷載計算原則 對加固結(jié)構(gòu)承受的荷載，應(yīng)作實地調(diào)查和取值。一般情況下，當原結(jié)構(gòu)系按《工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷 載規(guī)范》荷載規(guī)范取值者，在鑒定階段，對結(jié)構(gòu)驗算仍按原規(guī)范取值；當需加固時，則加固驗算應(yīng)按新《建 筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定取值。 對于現(xiàn)行荷載規(guī)范中未作規(guī)定的永久荷載，可根據(jù)情況進行抽樣實測確定。抽樣數(shù)不得少于5 個，以 其平均值的1.1 倍作為其荷載標準值。 工藝荷載和吊車荷載等，應(yīng)根據(jù)使用單位提供的數(shù)據(jù)取值。 4、承載力驗算原則 進行承載力驗算時，結(jié)構(gòu)的計算簡圖應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際受力狀況和結(jié)構(gòu)的實際尺寸確定。構(gòu)件的截面 面積應(yīng)采用實際有效截面面積，即應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的損傷、缺陷、銹蝕等不利影響。驗算時，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)在加 固時的實際受力程度及加固部分的應(yīng)力滯后特點，以及加固部分與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的程度。對加固部分的 材料強度設(shè)計值進行適當?shù)恼蹨p；還應(yīng)考慮實際荷載偏心、結(jié)構(gòu)變形、局部損傷、溫度作用等造成的附加 內(nèi)力。當加固后使結(jié)構(gòu)的重量增大時，尚應(yīng)對相關(guān)結(jié)構(gòu)及建筑物的基礎(chǔ)進行驗算。 5、與抗震設(shè)防結(jié)合的原則 我國是一個多地震的國家，6 度以上地震區(qū)幾乎遍及全國各地。1976 年以前建造的建筑物，大多沒有 考慮抗震設(shè)防，1989 年以前的抗震規(guī)范也只規(guī)定了7 度以上地震區(qū)的設(shè)防。為了使這些建筑物遇地震時具 有相應(yīng)的安全儲備，在對它們作承載能力和耐久性加固、處理方案時，應(yīng)按照現(xiàn)行的抗震規(guī)范與抗震加固 方案綜合考慮。 6、其他原則 對于由高溫、腐蝕、凍融、振動、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，應(yīng)在加固設(shè)計中提出相應(yīng) 的處理對策，隨后再進行加固。 結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟性，盡量不損傷原結(jié)構(gòu)，并保留其有利用價值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，避兔不必要的構(gòu) 件拆除或更換。 第三節(jié) 加固、改造方法及選擇 1、 增大截面法 2、 外包鋼加固法 3、 預(yù)應(yīng)力加固法 4、 改變受力體系加固法 5、 粘鋼加固法 6、 粘貼碳纖維加固法 7、 阻止鋼筋銹蝕的方法 8、 化學灌漿法 9、 水泥灌漿和噴射修補法 10、 加固地基基礎(chǔ)的方法 11、 建筑物糾偏扶正法 12、 增層改造法 一、 增大截面法 增大截面法是用增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件或構(gòu)筑物截面面積的一種加固方法。它不僅可提高被加固構(gòu)件的承載 力，而且還可加大其截面剛度，改變其自振頻率，使正常使用階段的性能在某種程度上亦得到改善。這種 加固方法被廣泛地用于加固混凝土結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱和鋼結(jié)構(gòu)中的柱及屋架（補焊型鋼），以及磚墻、 磚柱（增設(shè)磚或混凝土扶壁柱或混凝土圍套）等。但這種方法會減小使用空間，當在梁、板上作混凝土后 澆層時，會使結(jié)構(gòu)自重有較多增長。 二、 外包鋼加固法 外包鋼加固法是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件（或桿件）四周包以型鋼的加固方法。分干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形 式。它可在基本不增大構(gòu)件截面尺寸的情況下較多地提高其承載力，增大延性和剛度。外包鋼加固法適用 于混凝土柱、梁、屋架和磚窗間墻，以及煙囪等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)筑物的加固。缺點是用鋼量較大，加固維修 費用較高。 三、 預(yù)應(yīng)力加固法 預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿（分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿三種）或撐桿，對結(jié) 構(gòu)進行加固的方法。它可使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正截面及斜截面承載力得到提高；且預(yù)應(yīng)力能消除或減緩后加桿件 的應(yīng)力滯后現(xiàn)象，使后加桿件有效地參與工作。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的負彎矩可以抵消部分荷載彎矩，減小原梁的 撓度，縮小原梁的裂縫寬度，甚至可使其完全閉合。因此，預(yù)應(yīng)力加固法被廣泛用于加固混凝土梁、板等 受彎構(gòu)件以及混凝土柱（用預(yù)應(yīng)力頂撐加固）。此外，它還被用于鋼梁及鋼屋架的加固。預(yù)應(yīng)力加固法是 一種加固效果好而經(jīng)濟的加固方法，很有發(fā)展前途，其缺點是加固施工時增加了施加預(yù)應(yīng)力的工序和設(shè)備。 四、 改變受力體系加固法 改變受力體系加固法是通過增設(shè)支點（柱或托架）或采用托梁拔柱的辦法去改變結(jié)構(gòu)的受力體系（計 算簡圖）的加固方法。增設(shè)支點可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算跨度，降低計算彎矩，大幅度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載 力，減小撓度，縮小裂縫寬度。當對增設(shè)的支點施加預(yù)應(yīng)力時，效果更佳。增設(shè)支點法多用于大跨度結(jié)構(gòu)， 它的缺點是較多地影響了使用空間，托梁拔柱法是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下，拆除、更換或接長柱 子的一種處理方法。它適用于要求改變使用功能或增大空間的老廠改造。 對于原由多跨簡支梁構(gòu)成的公路或鐵路橋梁及吊車梁等結(jié)構(gòu)，也常采用在梁上增配負彎矩鋼筋，補搗混凝 土后澆層的加固辦法加固，亦即把原來的單跨簡支梁，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，改變梁的受力狀態(tài)，提高其承載 力。 在鋼結(jié)構(gòu)中，也常采用改變受力體系的加固方法，使部分桿件的內(nèi)力降低，提高結(jié)構(gòu)的承載力。例 如，在鋼屋架平面外采用增設(shè)支撐桁架、連桿、支點等辦法，使屋架由平面結(jié)構(gòu)變?yōu)榭臻g結(jié)構(gòu)；又如，把 梁柱的連接由鉸接改為剛接等。 五、 外部粘鋼加固法 外部粘鋼加固法是用膠粘劑把鋼板粘貼在構(gòu)件外部的一種加固方法。常用的膠粘劑是以環(huán)氧樹脂為主 配成的。這種加固方法的優(yōu)點是施工工期短，施工時可以不動火，加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形和使用空 間，卻能大大提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和正常使用階段的性能。 采用外部粘鋼加固法時，通常將鋼板粘于梁底受拉區(qū)，以提高梁的承載力。當在梁側(cè)粘貼鋼板時，還 可提高梁的斜截面承載力。這種方法常被用來加固承受靜力作用下的混凝土（或型鋼）受彎、受拉構(gòu)件。 但是，它要求環(huán)境溫度不高于60°C，相對濕度不大于70%，并要求無化學腐蝕影響，粘貼鋼板對施工工藝 要求較高， -般應(yīng)由專業(yè)隊伍施工。 六、 粘貼碳纖維加固法 粘貼碳纖維加固法是一種類似粘鋼的加固方法，是用膠粘劑把碳纖維片材（纖維布或板）粘貼在構(gòu)件 外部的一種加固方法。與粘鋼加固法相比，具有加固層更薄、更輕、強度更高（碳纖維的抗拉強度一般在 3000N/mm2左右）、更耐腐蝕、施工更方便等優(yōu)點。所用的膠粘劑也是以環(huán)氧樹脂為主配成的。 用于提高梁、板的正截面承載力時，通常粘貼在梁、板底部受拉區(qū)；當需提高梁的斜截面承載力時，需粘 貼在梁；用于提高柱子的承載力時，可以纏繞粘貼或縱向粘貼在柱側(cè)面。需要時纖維布可以多層粘貼。要 求長期使用環(huán)境溫度不高于60C。一般應(yīng)由專業(yè)隊伍施工。 七、 阻止鋼筋銹蝕的方法 常用的阻止鋼筋銹蝕的方法有，涂覆法、陰極保護法及更換保護層混凝土法。 1、涂覆法 涂覆法是在混凝土構(gòu)件表面涂以防腐層或隔離層，以防止或減緩鋼筋銹蝕的方法。涂覆法分厚涂法和 薄涂法兩種。前者較為經(jīng)濟，但需要專門的噴射設(shè)備，后者品種較多，耐腐蝕性強。涂覆法適用于因鋼筋 鈍化膜遭到破壞，鋼筋普遍銹蝕的情況，對于需提高耐久性的混凝土板、墻之類構(gòu)件較為適宜。 2、陰極保護法 陰極保護法是用外部電力去改變混凝土中鋼筋的電化學腐蝕過程，以達到防止鋼筋銹蝕的方法。它能 夠防止各種情況下的鋼筋銹蝕，但由于價格較貴，工程中較多地用于防止因氯鹽侵蝕而引起的鋼筋銹蝕。 3、更換保護層混混土法 更換保護層混凝土法是先將已碳化或開裂的保護層混凝土鏟盡，然后對鋼筋進行防腐處理，再澆搗或 噴射新混凝土保護層。這種方法可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，在工程局部防腐處理時常被采用。 八、 化學灌漿法 化學灌漿法是用壓漿設(shè)備將化學漿液灌入混凝土構(gòu)件裂縫的一種修補方法。因灌入的漿液能與混凝土 較好地粘結(jié)并增強構(gòu)件的整體性，故它可使構(gòu)件恢復(fù)使用功能，提高耐久性，達到防銹補強的目的。 化學漿液有兩種，一種是以環(huán)氧樹脂為的環(huán)氧樹脂漿液。一般用于修補0.2?0.5mm寬的裂縫；另一種是以 甲基丙烯酸甲脂為主的漿液。能灌入0.05mm的細微裂縫中，一般用來修補0.2mm以下的裂縫。 化學灌漿法常被用來修補因裂縫而影響使用功能的結(jié)構(gòu)或因鋼筋銹蝕導致結(jié)構(gòu)耐久性降低的構(gòu)件。如混凝 土水池、水壩、梁、板裂縫修補等。 九、 水泥灌漿或噴射修補法 水泥灌漿法是用壓力設(shè)備把水泥漿液壓入磚墻裂縫，使其粘合的修補方法。由于水泥漿液的強度遠大 于砌筑磚墻的砂漿強度，所以用灌漿法修補的砌體承載力可以恢復(fù)如初，且較為經(jīng)濟，其缺點是需要專門 的設(shè)備。這種方法主要用于因地震、溫度、沉降等原因引起的磚墻裂縫的修補。 噴射修補法則是用壓縮空氣將水泥砂漿或細石混凝土噴射到受噴面上并凝固成新的噴射層的加固方法。噴 射層能保護、參與甚至替代原結(jié)構(gòu)工作，從而達到恢復(fù)或提高結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和耐久性等加固效果。 噴射修補法因噴射層與原結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力強，施工方便。這種方法常用于：（1）病弱混凝土的局部或全部更 換；（2）在板、梁等構(gòu)件的下面增補混凝土；（3）對磚墻、柱、襯砌等結(jié)構(gòu)構(gòu)件增大斷面；（4）增設(shè)防 水抗?jié)B層；（5）更換及增厚保護層混凝土；（6）填補混凝土和修補磚石結(jié)構(gòu)中的孔洞、縫隙及混凝土墻 的麻面等。 十、加固地基基礎(chǔ)的方法 地基基礎(chǔ)的加固方法可分為基礎(chǔ)加寬、加深及加固，樁式托換，地基處理三類。 加寬基礎(chǔ)的方法有直接加寬、抬墻梁加大基底面積和增設(shè)筏板基礎(chǔ)等。這些方法施工簡便，無需專門設(shè)備， 常用于地基承載力不足及直接增層時的基礎(chǔ)加固。當?shù)鼗杏信蛎浲粱蚓植寇浫跬翆拥惹闆r時，可分段挖 去原地基土，新做混凝土墩或磚墩加深基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)出現(xiàn)開裂，剛度或強度不足，可采用化學灌注漿法 混凝土圍套加固法或加厚基礎(chǔ)法加固基礎(chǔ)。 樁式托換是用增設(shè)樁的辦法來托換原基礎(chǔ)。托換樁的承載力一般都較大，可用于承載力嚴重不足， 以及外套框架增層法的基礎(chǔ)。 地基處理的方法有石灰樁擠密地基和灌漿法加固地基土兩種。后者由于灌漿材料價格較高，因此通 常用于加固深度為 3~5m 的地基處理。 十一、建筑物糾偏扶正方法 建筑物糾偏扶正方法可分為頂升糾偏、迫降糾偏和綜合糾偏三大類。 1、頂升糾偏 頂升糾偏是采用千斤頂將傾斜的建筑物頂起并扶正，它一般不降低原建筑物的標高，對地基的擾動 少，適用于建筑物整體沉降較大，或因場地、地基等條件不允許采用迫降法時的傾斜建筑物的糾偏。根據(jù) 地基變形穩(wěn)定與否，頂升糾偏又分頂升補償（填縫）法、預(yù)升托換（樁基）法。 2、迫降糾偏 迫降糾偏適用于整體沉降不多，繼續(xù)下沉對建筑物使用功能影響不大的傾斜建筑物的糾偏。 迫降糾偏包括掏土（抽砂）、加壓、抽水和浸水四種方法。掏土（抽砂）法適用于軟粘土、淤泥質(zhì)土、雜 填土和具有砂墊層且地基已基本固結(jié)的建筑物的糾偏；加壓糾偏法適用于有強壓縮性地基的建筑物的糾偏； 抽水法適用于建造在地下水位較高的軟粘土、淤泥質(zhì)土上的建筑物的糾偏；浸水法適用于濕陷性黃土地基 上的建筑物糾偏。 3、綜合糾偏法 綜合糾偏法是將頂升糾偏和迫降糾偏綜合運用的糾偏方法，這樣可加快糾偏扶正的速度。 十二、增層改造方法 增層改造包括在原建筑物上增層和在平面外擴建兩類。增層又可分為直接增層法和外套框架增層 法兩種。 直接增層法是指拆除原建筑的屋蓋后，在原墻上直接砌墻的增層方法。它適用于原建筑物層數(shù)不 高（一般在3 層以下）、增加層數(shù)不多（一般在3層以內(nèi)），且墻體砌筑質(zhì)量好，承載有潛力和地基承載 力有富裕（若因增層而使地基承載力不足時，可對地基基礎(chǔ)進行加固）的情況。 外套框架增層法，是在原房屋的外部另做樁基和底層高柱框架的增層方法。這種方法受原建筑物狀 況的影響較小，所加的層數(shù)可多可少，較為靈活。但其造價較直接增層法高。