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公成
(国家林业局林产工业规划设计院 北京 100010)
摘 要:本文主要对民用建筑加固改造的设计步骤、方法、工具软件以及应该注意的问题做探讨,与大家共同商榷.
关键词:结构设计 民用建筑 加固改造
中图分类号:TB1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0039-01
民用建筑物作为特殊商品,要被使用几十年甚至永久地保存下去.但随着社会的发展对建筑物的要求也在发生变化.为此,目前建筑工程中加固改造项目也逐年增多.有些项目是使用功能变化(如:住宅楼大户型改为小户型、增加楼层、增设电梯等等),有些项目则是改变其外装修以跟进潮流满足城市规划或业主们的新要求,还有些项目是由于存在质量隐患或使用年限已到需要加固改造.因此,探讨民用建筑加固改造的结构设计具有重要的现实意义.
1.加固改造的步骤
1.1 改造鉴定的标准和依据
现行的规范规程主要有:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),《钢结构设计规范》(GB50017-2001),《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),《混凝土结构加固技术规程》(CECS25:90),《钢结构加固技术规程》(CECS77:96),《多层砖房结构加层技术规范》(CECS78:96).
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1.2 加固改造鉴定步骤
(1)收集资料.调查了解该项目的状况(包括:设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等)和准备改造的内容(使用功能、条件等).(2)现场调查、测试.在现场收集建筑材料资料(主体结构和维护结构材料的损伤情况等)和建筑结构资料.(3)根据项目实际情况和要求的加固改造方案进行结构验算分析,以及进行相应的构件或模型试验,对加固改造方案加以验证.(4)加固改造工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成,在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案,并配合相关部门做好质检工作.
2.加固改造方法
2.1 混凝土结构加固改造
(1)加大截面法.特点:采用原结构材料加大构件截面以提高承载立.使用范围:梁、柱、板、墙等一般构件.(2)外包钢加固法.特点:在混凝土构件四周包以型钢使其与混凝土协同工作,提高承载力.做法有干式和湿式两种.使用范围:构件截面增大受限制或需要大幅度提高承载力.当采用化学灌浆外包钢时,型钢表面温度不应高于60℃,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施.(3)预应力加固法.特点:采用预应力的钢拉杆或撑杆对原结构进行加固,使原结构承受的荷载部分转移到加固结构上.使用范围:可有效提高承载力、刚度和抗裂性.同时加固占用空间小,主要适用于梁、板、屋架等.不适用于温度高于60℃的环境和混凝土收缩徐变大的结构.(4)增设支点法.特点:增加支点以减少构件的计算长度和变形,提高承载力.有刚性和弹性支点两类.使用范围:适用于净空不受限的梁、板、桁架等.(5)粘贴钢板法.特点:在混凝土表面粘贴钢板以提高承载力.使用范围:适用于受弯、受拉构件(梁、板).不适用于温度高于60℃的环境,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施.(6)绕丝法.特点:在混凝土构件四周包以钢丝使其与混凝土协同工作,提高承载力.使用范围:适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合.(7)碳纤维织物加固.特点:在混凝土表面粘贴碳纤维织物以提高承载力.使用范围:除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护论文范文较低等优点,但需要专门的防火处理.
2.2 砌体结构加固改造
(1)对于砖砌体,主要问题可能是砖砌体承载力和稳定性不足,主要加固方法是扶壁柱法和钢筋网水泥法.(2)砖柱对应的加固方法主要有增大截面法和外包型钢法.砖砌体结构中常见的裂缝需要根据情况具体分析处理.由于温度原因造成的裂缝,可采取填缝封闭和加筋锚固方法,对裂缝较细又数量较多的,待裂缝发展稳定后可采用灌浆补强的方法,而由于结构原因造成的裂缝则需先对承载力或稳定性不足的问题进行加固处理后再处理裂缝问题.
2.3 钢结构加固改造
(1)改变结构计算简图的加固方式.如:增加支撑系统变一榀一榀的排架结构为空间结构,增设支撑改变构件长细比以提高稳定性和承载力,变铰接为刚接增加约束,减少构件计算长度等.(2)加大构件截面的加固方式.钢梁和钢柱均可采用焊接或高强度螺栓连接来实施加固.需注意是在负荷状态下的加固计算.在综合考虑施工条件、加固构件应力重分布时的应力滞后情况以及焊接加固带来的残余应力和变形对加系数K(轴心受力的实腹构件:K等于0.8,偏心受力和受弯构件以及格构式构件:K等于0.9).
3.加固改造设计中的工具软件
对加固改造工程,在进行现场调查和资料收集完毕后,应对提出加固方案进行结构验算.对于变动较大的工程项目须采用结构软件对其改造前后的结构模型进行计算分析以避免出现加固改造后给原结构带来新的结构安全隐患.砌体结构和混凝土结构可采用PKPM、TBSA,钢结构采用3D3S、Xsteel、PS2000(门式钢架)、STS,网架结构采用MST2000、论文范文CAD2000.对于其它一些有限元分析软件使用时需注意构件参数和荷载组合工况的设置等.
4.加固改造设计中应注意的问题
在加固改造工程中界面处理好坏,将直接影响加固设计效果,如果出现空鼓、脱落、“两层皮”等质量问题,这将关系到结构改造的安全性问题.为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视,适当增大安全储备.针对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面,采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术,务必使加固面结合接触紧密,达到设计要求.加固改造工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载,在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系.对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力.事实上地基在长期荷载作用下,其容许承载力相应也会提高.根据相关资料,提高系数K可依据改造前后基底应力之比(p1/p2)参考选用.
5.结语
目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件,而在结构总体上的把握与判别上相对较弱.加固改造要注意局部构件加强后对相邻构件乃至对整体结构的影响.否则有时加固改造后会适得其反. 此外还有加固后构件的承载能力提高,防火等级大幅度下降等问题.对改造要求和加固方案在设计要从总体上把握,满足结构设计理论和现行规范规程的要求.
参考文献
［1] GB500102002,混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社出版,2002.
[2] J10996-2007,混凝土砖砌体结构技术规程[S].山东省工程建筑设计,2007.
[3] GB50003-2001,砌体结构设计规范[S].中国建筑工业出版社出版,2002.
[4] 中国建筑科学研究院.混凝土结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.29-30.
总结：本论文可用于加固构件论文范文参考下载，加固构件相关论文写作参考研究。
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