鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法課件

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法1.概述2.破壞特征3.加固方法1.概述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。在我國(guó)建造了一批鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的辦公樓、住宅、商場(chǎng)等。由于房屋的設(shè)計(jì)不當(dāng)、使用維修不當(dāng)、建造質(zhì)量以及地震等自然災(zāi)害等原因，許多房子就存在這樣或那樣的問題，有些問題還相當(dāng)嚴(yán)重，危及結(jié)構(gòu)安全?；蚴怯捎谛碌氖褂靡螅课菪枰淖冇猛净蚴沁M(jìn)行加層等，都需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。地震后，當(dāng)房屋經(jīng)可靠性鑒定需要加固時(shí)，則必須進(jìn)行加固。加固設(shè)計(jì)的內(nèi)容及范圍應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)論和委托方提出的要求確定，可以包括整體房屋，亦可以是指定的區(qū)段或特定的構(gòu)件。加固后的房屋建筑安全等級(jí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴(yán)重程度及使用單

2、位的具體要求由設(shè)計(jì)者按實(shí)際情況確定。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方案可根據(jù)房屋的實(shí)際情況，分別采用主要提高框架抗震能力、主要增強(qiáng)框架變形能力或改變結(jié)構(gòu)體系而不加固框架的方案。并且在加固后中應(yīng)避免形成短柱、短梁或強(qiáng)梁弱柱。加固結(jié)構(gòu)可按下列原則進(jìn)行承載力驗(yàn)算：（1）結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)上的作用或?qū)嶋H受力狀況確定；（2）結(jié)構(gòu)的計(jì)算截面積應(yīng)采用實(shí)際有效截面積，并考慮結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的實(shí)際受力程度及加固部分的應(yīng)變滯后特點(diǎn)，以及加固部分與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的程度； （3）進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際荷載偏心、結(jié)構(gòu)變形、溫度作用等造成的附加內(nèi)力；（4）加固后使結(jié)構(gòu)重量增大時(shí)，尚應(yīng)對(duì)被加固的結(jié)相關(guān)構(gòu)及建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)

3、算。 結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟(jì)效果，盡量不損傷原結(jié)構(gòu)并保留具有利用價(jià)值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件避免不必要的拆除或更換。 在加固施工過程中，若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷時(shí)，應(yīng)立即停止施工，會(huì)同加固設(shè)計(jì)者采取有效措施進(jìn)行處理后方能繼續(xù)施工。 對(duì)于可能出現(xiàn)傾斜、開裂或倒塌等不安全因素的房屋建筑，在加固施工前應(yīng)采取臨時(shí)措施以防止發(fā)生安全事故。2.加固方法及選用準(zhǔn)則2.1 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法主要有： 加大截面加固法； 采取增大混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法?？蓮V泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固； 外包鋼加固法； 在混凝土構(gòu)件四周包以型鋼

4、的加固方法（分干式和濕式兩種形式）。適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結(jié)構(gòu)的加固。當(dāng)采用化學(xué)灌漿外包鋼加固時(shí)。型鋼表面溫度不應(yīng)高于60 ；當(dāng)環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)有可靠的防護(hù)措施； 預(yù)應(yīng)力加固法； 采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿（分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿三種）或撐桿，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占用空間小的混凝土承重結(jié)構(gòu)。此法不宜用于處在溫度高于環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理；也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土結(jié)構(gòu)。 粘貼碳纖維片材法； 在混凝土構(gòu)件外部粘貼鋼板，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法。適

5、用于承受靜力作用的一般受彎構(gòu)件；采用粘貼碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)由對(duì)該加固修復(fù)方法有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，并應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工。 改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法； 可分為兩種： （1）增設(shè)支點(diǎn)法，該法是以減小結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度和變形提高其承載力的加固方法。按支承結(jié)構(gòu)的受力性能分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種。剛性支點(diǎn)法是通過支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其他承重結(jié)構(gòu)的一種加固方法。彈性支點(diǎn)法是以支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法。上述方法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)的加固。 （2）托梁拔柱法，該法是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下拆除、更換、接長(zhǎng)柱子的一種加固方法。

6、按其施工方法的不同可分為有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱及雙托梁反牛腿托梁拔柱等方案。適用于要求廠房使用功能改變?cè)龃罂臻g的老廠改造的結(jié)構(gòu)加固，其中雙托梁反牛腿托梁拔柱則適用于保留上柱的型鋼結(jié)構(gòu)的加固。 關(guān)于其他加固方法，如增設(shè)支撐體系和剪力墻等以增加結(jié)構(gòu)的整體剛度，改變構(gòu)件的剛度比值，調(diào)整原結(jié)構(gòu)內(nèi)力，改善結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力狀況。多用于增強(qiáng)單層廠房、底框結(jié)構(gòu)和多層框架結(jié)構(gòu)的空間剛度以提高其抗水平力的能力，可按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，并滿足相應(yīng)尺寸及最小配筋要求。 7）砌體墻和柱、梁連接不符合要求，可采取增設(shè)拉結(jié)鋼筋、鋼夾套等措施予以加強(qiáng)；8）原墻體或各類平臺(tái)布置所形成的短柱或柱子附加內(nèi)力過大時(shí)，

7、可采取剔縫、分開、改變布置或加強(qiáng)相應(yīng)柱子的處理方案；鋼筋混凝土框架和框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震加固是通過加固后構(gòu)件提高的抗震承載力來獲得結(jié)構(gòu)的加固效果；單層鋼筋混凝土柱廠房的抗震加固效果，宜主要以滿足構(gòu)造要求來衡量。對(duì)框架梁的上部鋼筋不滿足承載力要求時(shí)，可考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板參與作用；對(duì)高層剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁承載力不滿足要求時(shí)，可考慮連梁出現(xiàn)塑性鉸后剪力墻的內(nèi)力重分布。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固后的樓層抗震承載能力應(yīng)滿足要求，且不應(yīng)顯著超過下一樓層的抗震能力，當(dāng)相差較大時(shí)也應(yīng)同時(shí)增強(qiáng)下一樓層的抗震能力。對(duì)貼砌在框架柱平面外的圍護(hù)墻體，當(dāng)缺少構(gòu)造柱和圈梁的約束且已損壞時(shí)，應(yīng)予拆除并更換為嵌砌在框架柱平面

8、內(nèi)的輕質(zhì)墻體，輕質(zhì)墻體應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)可靠拉結(jié)，并應(yīng)能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的不同方向的位移。對(duì)設(shè)置抗震縫因碰撞造成損傷的建筑，應(yīng)局部削減女兒墻頂部厚度及圍護(hù)墻的厚度，并宜對(duì)防震縫頂部相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件粘結(jié)彈性材料。2.3 增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻 在房屋適當(dāng)部位增設(shè)縱向、橫向鋼筋混凝土剪力墻，能有效的提高房屋的整體抗震性能。 當(dāng)增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻時(shí)，應(yīng)符合下列要求： （1）抗震墻宜設(shè)置在框架的軸線位置，翼墻宜在柱兩側(cè)對(duì)稱布置； （2）抗震墻和墻體的材料和構(gòu)造應(yīng)符合下列要求： a、混凝土等級(jí)不宜小于C20，且不應(yīng)低于原框架柱混凝土的強(qiáng)度等級(jí)； b、墻厚不宜小于200mm；豎向和橫向分布筋的最小配筋率

9、，均不應(yīng)小于0.25；以雙排布置且之間的拉結(jié)筋間距不宜大于700mm； c、墻與原有框架可才采用錨筋或后澆混凝土連接；錨筋可采用直徑為10mm或12mm的鋼筋。鋼筋的一端應(yīng)采用高強(qiáng)膠錨入梁柱的鉆孔中，另一端與墻體的分布筋焊接； （3）增設(shè)抗震墻后可按框架剪力墻結(jié)構(gòu)今昔抗震分析，翼墻與柱形成的構(gòu)件可按整體偏心受壓構(gòu)件計(jì)算；增設(shè)的混凝土和鋼筋的強(qiáng)度均應(yīng)乘以折減系數(shù)0.85； （4）施工時(shí)，原有的 梁柱表面應(yīng)鑿毛，澆筑混凝土錢應(yīng)清洗并保持濕潤(rùn)，澆筑后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)；錨孔應(yīng)鉆孔成型，孔內(nèi)空氣采用壓縮空氣吹凈并用水沖洗，漿液應(yīng)飽滿并使錨筋固定牢靠。 2.4 外包鋼法 當(dāng)用外包鋼加固梁時(shí)，應(yīng)在梁的陽(yáng)角外貼角鋼

10、，角鋼并應(yīng)穿過梁板的型鋼綴板和梁底鋼綴板焊接；角鋼兩端應(yīng)與柱連接。 當(dāng)外包鋼加固柱時(shí)，應(yīng)在柱四角外貼角鋼，角鋼并應(yīng)與外圍的鋼綴板焊接，角鋼到樓板處應(yīng)鑿洞穿過上下焊接；頂層的角鋼應(yīng)與屋面板可靠連接，底層的角鋼應(yīng)與基礎(chǔ)錨固。 角鋼的構(gòu)造要求： a、角鋼不宜小于L506，鋼綴板截面不宜小于40mm4mm，其間距不應(yīng)大于單肢角鋼的截面回轉(zhuǎn)半徑的40倍，且不應(yīng)大于400mm； b、外包型鋼應(yīng)有可靠的連接和錨固，對(duì)外包型鋼柱，角鋼下端應(yīng)根據(jù)柱腳彎矩大小延伸到上層基礎(chǔ)頂面或錨固于基礎(chǔ)，中間穿過各層樓板，上端伸至加固層的上層上端板底面或屋頂板底面；對(duì)外包框架梁和，梁角鋼應(yīng)與柱角鋼相互焊接，或用扁鋼帶繞柱外包焊

11、接；對(duì)桁架，角鋼應(yīng)伸過該桿件兩端的節(jié)點(diǎn)，或設(shè)置節(jié)點(diǎn)板將角鋼焊接于節(jié)點(diǎn)板上。 c、外包鋼與梁柱混凝土之間應(yīng)采用粘結(jié)料粘結(jié)。 加固后，梁柱箍筋構(gòu)造的體系影響系數(shù)可取1.0，梁柱的抗震驗(yàn)算應(yīng)符合下列要求： a、梁加固后，角鋼可按縱向鋼筋，鋼綴板可按箍筋進(jìn)行計(jì)算，其材料強(qiáng)度應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8； b、柱加固后的初始剛度可按下式計(jì)算； 式中 K-加固后的初始剛度 K0-原柱截面的彎曲剛度 En-角鋼的彈性模量 In-外角鋼對(duì)截面形心的慣性矩 c、柱加固后的現(xiàn)有截面受彎承載力可按下式計(jì)算： M yo-原柱現(xiàn)有正截面受彎承載力 An-柱一側(cè)外包鋼的截面面積 h-驗(yàn)算方向柱截面高度 f-原構(gòu)件震損修復(fù)后承載力

12、折減系數(shù)。破壞嚴(yán)重或中等時(shí)取0.70.9；破壞輕微和基本完好是，無需修復(fù)的取1.0； f ny-角鋼抗拉屈服強(qiáng)度 柱加固后的現(xiàn)有斜截面受剪承載力可按下式計(jì)算 ： V y-柱加固后的現(xiàn)有斜截面受剪承載力 Vy0-原柱現(xiàn)有斜截面受剪承載力 fny-扁鋼抗拉屈服強(qiáng)度 s-扁鋼綴板的間距 外包鋼施工時(shí)，應(yīng)滿足以下要求： a、原有梁柱表面應(yīng)清洗干凈，缺陷應(yīng)修補(bǔ)，腳步應(yīng)磨出圓角； b、樓板鑿洞應(yīng)避免損傷原有鋼筋； c、角鋼應(yīng)粘貼于原構(gòu)件，并應(yīng)采用家具在兩個(gè)方向夾緊，綴板應(yīng)待粘結(jié)料凝固后分段焊接。 d、鋼材表面應(yīng)涂刷防銹漆，或在構(gòu)架外圍抹25mm厚1：3水泥砂漿保護(hù)層。 外包鋼法大樣一外包鋼法大樣二 （4）

13、鋼筋混凝土增大截面加固法的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求： a、新增混凝土的最小厚度，加固板時(shí)不應(yīng)小于40 mm，加固梁、柱時(shí)不應(yīng)小于60 mm,用噴射混凝土施工時(shí)不應(yīng)小于50 mm. b、加固板的受力鋼筋直徑宜用6-8 mm;加固梁、柱的縱向受力鋼筋宜用變形鋼筋，鋼筋最小直徑對(duì)于梁不宜小于12 mm;對(duì)于柱不宜小于14 mm;最大直徑不宜大于25 mm；封閉式箍筋直徑不宜小于8 mm, U型箍筋直徑宜與原有箍筋直徑相同。c、加固的受力鋼筋與原構(gòu)件的受力鋼筋間的凈距不應(yīng)小于20 mm，并應(yīng)采用短筋焊接連接，箍筋應(yīng)采用封閉箍筋或U型箍筋，并按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)箍筋的構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)置。 加固計(jì)

14、算 加固設(shè)計(jì)以柱的正截面受壓計(jì)算為例如下: 采用增大截面法加固鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件時(shí)，其矩形截面正截面承載力應(yīng)按下列公式確定: 受彎構(gòu)件正截面加固計(jì)算、受彎構(gòu)件斜截面加固計(jì)算參見混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50367。構(gòu)件進(jìn)行抗震驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.粘貼碳纖維片材法采用粘貼碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)通過配套粘結(jié)材料將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件表面，使碳纖維片材承受拉力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力。 碳纖維片材可采用下列方式對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固： 1） 在梁、板構(gòu)件的受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固，纖維方向與加固處的受拉方向一致。 2 ）采用封閉式粘貼、U 形粘貼或側(cè)面粘貼對(duì)梁

15、、柱構(gòu)件進(jìn)行受剪加固，纖維方向宜與構(gòu)件軸向垂直。 3 ）采用封閉式粘貼對(duì)柱進(jìn)行抗震加固，纖維方向與柱軸向垂直。 4） 當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，碳纖維片材也可用于其它形式和其它受力狀況的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固。 構(gòu)造措施：當(dāng)碳纖維布沿其纖維方向需繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角粘貼時(shí)，構(gòu)件轉(zhuǎn)角處外表面的曲率半徑不應(yīng)小于20mm。 碳纖維布沿纖維受力方向的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm。當(dāng)采用多條或多層碳纖維布加固時(shí)，各條或各層碳纖維布的搭接位置宜相互錯(cuò)開。 為保證碳纖維片材可靠地與混凝土共同工作，必要時(shí)應(yīng)采取附加錨固措施。受彎加固方式受剪加固方式受剪加固方式7.混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù) 修補(bǔ)采用的細(xì)石混凝土，強(qiáng)度等級(jí)宜比原構(gòu)件混凝土的強(qiáng)

16、度等級(jí)高一級(jí)，且不應(yīng)低于C20;修補(bǔ)前，損傷處松散的混凝土和雜物應(yīng)剔除，鋼筋應(yīng)除銹，并采取措施使新、舊混凝土可靠結(jié)合。裂縫修補(bǔ)方法主要有以下四種:（1）表面封閉法利用混凝土表層微細(xì)獨(dú)立裂縫(裂縫寬度 0.2 mm)或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用吸收低粘度且具有良好滲透性的修補(bǔ)膠液，封閉裂縫通道。對(duì)樓板和其他需要防滲的部位，尚應(yīng)在混凝土表面粘貼纖維符合材料以增強(qiáng)封護(hù)作用。（2）注射法 以一定的壓力將低粘度、高強(qiáng)度的裂縫修補(bǔ)膠液注入裂縫腔內(nèi)；此法適用于0.2mm 0.5 mm的活動(dòng)裂縫和靜止裂縫。填充完畢后，其表面應(yīng)做防護(hù)層。注:當(dāng)為活動(dòng)裂縫時(shí)，梢寬應(yīng)按不小于15 mm+5t確定(t為裂縫最大寬度)。裂縫修補(bǔ)材料主要有以下四類:（1）合成樹脂類 主要是改性環(huán)氧樹脂類、改性丙烯酸酯類、改性聚氨酯類等制成的修補(bǔ)膠液(包括配套的打底膠