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粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)可行性研究報告-在線瀏覽

2024-12-11 13:02本頁面
  

【正文】 末的一項產(chǎn)業(yè)預(yù)測報告中曾經(jīng)預(yù)言:建筑維修加固行業(yè)將是 21 世紀(jì)最為熱門的行業(yè)之一。 建筑物的加固改造所涉及的結(jié)構(gòu) ( 或構(gòu)件 ) 加固有其自身的特點:首先,相對于新建結(jié)構(gòu)的設(shè)計,它的自由度要小得多,因為現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的型式、跨度、高度、結(jié)構(gòu) ( 或構(gòu)件 ) 截面尺寸等因素都在一定程度上限定了設(shè)計者的思路,設(shè)計者不得不根據(jù)現(xiàn)場條件來分析,提出合乎于實際情況的加固方案和技術(shù)措施。例如,天津某廠在唐山地震主震作用下第二層柱子破損嚴重,加固時主要針對該層柱子加固 ( 外包60mm100mm 混凝土 ) ,結(jié)果在其后的寧河 級地震中該建筑結(jié)構(gòu)全部倒塌 。另外,加固后結(jié)構(gòu)的可靠度和結(jié)構(gòu)的使用期限一般不能套用新建結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)要求,它具有很大的靈活性。該學(xué)科所涉及的內(nèi)容十分廣泛,包含了結(jié)構(gòu)損傷學(xué)、檢測學(xué)、加固理論和加固技術(shù)、設(shè)計方法、施工方法以及加固方案選擇與投資效益的優(yōu)化等等。 結(jié)構(gòu)加固的傳統(tǒng)方法及特點 目前土建結(jié)構(gòu)常用的幾種傳統(tǒng)加固方法主要是以下幾種: 預(yù)應(yīng)力加固法 預(yù)應(yīng)力加固法,即指在原結(jié)構(gòu)上增加預(yù)應(yīng)力構(gòu)件來承擔(dān)原結(jié)構(gòu)上所受的部分荷載,從而提高原結(jié)構(gòu)的承載能力的方法。 預(yù)應(yīng)力法加固效果好,能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力。但不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu),另外 加固后需要注意預(yù)應(yīng)力鋼筋的防腐問題。 增大截面加固法是最為傳統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)加固方法,具有成熟的設(shè)計和豐富的施工經(jīng)驗;工程成本相對較低,可用于梁﹑板﹑柱﹑墻和一般構(gòu)造物等多種混凝土結(jié)構(gòu)的加固。 改變受力體系加固法 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 6 改變受力體系加固法,通常包括在梁的中間部位增設(shè)支點(剛性支點或彈性支點),將多跨簡支 梁變?yōu)檫B續(xù)梁等方法。 該法比較簡單,而且效果可靠。由于所增加的支撐構(gòu)件一般需要將荷載傳遞到基礎(chǔ)上,這種方法比較適用于整個建筑的加固。一般適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎構(gòu)件的加固,是近年來發(fā)展最快的一種加固方法 。現(xiàn)場濕作業(yè)量少,加固后 24h即可投入使用,且加固后對原結(jié)構(gòu)自重、外觀尺寸和原有凈空無明顯影響,能顯著提高構(gòu)件的剛度和承載能力,并且價格低廉;但加固質(zhì)量很大程度上取決于膠粘劑質(zhì)量和施工的水平,特別是粘鋼后一旦發(fā)現(xiàn)空鼓,進行補救比較困難。 一般是在要求不顯著增大構(gòu)件截面,同時又可以大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的情況下采用,特別是 結(jié)構(gòu)柱周圍裹鋼,結(jié)構(gòu)受力比較可靠,同時現(xiàn)場的工作量也較小,結(jié)構(gòu)截面增加也不大。 結(jié)構(gòu)加固的新方法及發(fā)展 上述常規(guī)方法在工程實踐中被大量采用,但某些情況下,這些方法自身所存粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 7 在的某些局限性,使得它們不能滿足一些耐久性和美觀方面的需求,或是受到施工條件的制約而無法實施。它興起于八十年代末到九十年代初的發(fā)達國家,由于其優(yōu)點多,效果明顯,在日美韓歐洲等國家和地區(qū)得到了大量的推廣,目前在加固修補技術(shù)領(lǐng)域已成為最廣泛使用的一項技術(shù),并已完全產(chǎn)業(yè)化。其中又以碳纖維材料 CFRP 最具代表性,其性能特點主要有以下幾個方面: ( 1)具有良好的物理力學(xué)性能:其抗拉強度為普通鋼材的 10 倍以 上,彈性模量相當(dāng)于普通鋼材的 ~ 倍;而且纖維片材重量輕,比重僅為鋼材的 1/4;厚度小,一般片材增強層厚度在 ~ 之間,因此基本上不增加結(jié)構(gòu)截面尺寸和自重。 ( 3)使用范圍廣:可用于梁、板、柱及橋梁、隧道、煙囪等多種結(jié)構(gòu)的加固補強。 ( 4)具有良好的耐久性和耐腐 蝕、抗磁性等性能特點。 1991 年歐洲首先用CFRP 完成了國際上第一座橋梁加固后,該項技術(shù)便在世界上迅速推廣,特別是在上世紀(jì) 90 年代中期日本阪神大地震后的重建過程中,該項技術(shù)得到了大量的應(yīng)用。至目前為止,國內(nèi)已有近十個科研院所、十余所高校對其技術(shù)性能進行研究,取得了大量的科研成果。 可以看出, 我國建筑市場巨大,當(dāng)前土建結(jié)構(gòu)的加固改造是我們面臨的一項意義重大的任務(wù)。如果能夠科學(xué)地分析這種劣化、損傷的規(guī)律和程度,及時采取有效的處理措施,就可以延緩結(jié)構(gòu)的損傷過程,達到延長結(jié)構(gòu)使用壽命的目的。 許多工程技術(shù)人員和研究團體已經(jīng)把注意力轉(zhuǎn)向該領(lǐng)域,把結(jié)構(gòu)鑒定與加固技術(shù)放在突出的位置。建筑物鑒定與評估,包括建筑物的安全性、使用性和耐久性三個方面,三者密切相關(guān)但也有很大區(qū)別,對加固處理的影響也很不一樣。 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)模新建時粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 9 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(wù),以滿足人們基本的生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)相對較低。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(shè),同時由于人類生產(chǎn)和生活對建筑要求的提高,過去建造的低標(biāo)準(zhǔn)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(shù)方面的課題研究。 目前,我國建筑業(yè)也開始從第一發(fā)展時期邁向第二、第三發(fā)展時期,并且由于我國城鄉(xiāng)建設(shè)用地比較緊張,住房問題相當(dāng)突出,對 20 世紀(jì) 90 年代以前建造的占地面積大的低層房屋進行增層,對衛(wèi)生設(shè)備不全或合用單元的住宅和生產(chǎn)工藝或使用功能有了變更的廠房進行改造、改建,是一個很有現(xiàn)實意義的課題。它們或是由于技術(shù)力量的薄弱, 施工水平有待進一步提高;或是因為設(shè)計考慮不周,甚至有錯;或是由于管理混亂,錯用材料以及地震等自然災(zāi)害所引起。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 10 隨著人們環(huán)保意識的加強,以及節(jié)能建筑的發(fā)展,將走持續(xù)發(fā)展道路作為21 世紀(jì)人類社會發(fā)展的主題,已在全世界范圍內(nèi)形成共識。在用建筑物的維修與改造,盡可能地延長其使用壽命符合持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略,因而具有廣闊的前景。西方發(fā)達國家建筑業(yè)經(jīng)歷的三個階段:大規(guī)模新建階段,新建與維修改造并重階段,舊建筑改造和維修加固階段,同樣也是我們國家必要經(jīng)歷的三個階段,對已有建筑的維修、改造的研究要引起我們的重視。我國已有建筑的加固方法很多,在上部結(jié)構(gòu)中,有加大截面加固法、體外后張預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力體系加固法等;在地基基礎(chǔ)中,有樁托換,地基處理和加大基礎(chǔ)面積加固法等,這些方法在我國已經(jīng)長期 大量使用,取得了很多成熟的經(jīng)驗;近年來粘鋼加固法、植筋、碳纖維加固法等一些新技術(shù),新工藝也越來越廣泛的應(yīng)用到工程加固中。在建筑物的維護改造與加固方面的規(guī)范與規(guī)程的頒布與實施,進一步說明我們越來越重視在用建筑物的維護、改造加固再 利用,同時也推動了我國改造加固業(yè)的研究及發(fā)展,逐漸成為我國建筑業(yè)的重要組成部分。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題 也 已越來越引起人們的關(guān)注。設(shè)計時,對新建項目在鋼筋 防護方面每節(jié)省 1 美元,則發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時采取措施多追加 5 美元,混凝土開裂時多追加維護費用 25 美元,嚴重破壞時多追加維護費用 125 美元。除了耐久性外,還有施工質(zhì)量問題,許多新建的建筑工程也存在較嚴重的工程質(zhì)量問題和質(zhì)量事故,這些建筑的加固在整個加固工作中,也占有相當(dāng)大的比例。 其中。該方法始于 60年代,優(yōu)點是簡單、快速、不影響結(jié)構(gòu)外形,施工時對生產(chǎn)和生活影響較小。不僅在建筑上使用,而且在公路橋梁也普遍采用。 企業(yè) ISO14001 環(huán)境體系標(biāo)準(zhǔn)文件。 進行 JGL YL400*1700 切割時,每跨梁有足夠的操作空間因此可以全面進行金剛石薄壁鉆切割。 適用范圍: 本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于承受靜力作用的一般受彎及 受拉構(gòu)件。 當(dāng)構(gòu)件混凝土強度等級低于 C15 時,不宜采用本工藝標(biāo)準(zhǔn)進行加固。目前所用的 JGN 建筑結(jié)構(gòu)膠,其各項強度指標(biāo)可按下 表采用。 加固用鋼板 , 一般以 3 號鋼或 16 錳鋼為宜。 工藝流程 ( 1) 粘鋼加固施工應(yīng)按附圖所示工藝流程進行。如混凝土表面不是很臟很舊,則可直接對粘合面進行打磨,去掉 1~ 2mm 厚表層,用壓縮空氣除去粉塵或清水沖洗干凈,待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 15 對于齡期在 3 個月以內(nèi) , 或濕度較大的混凝土構(gòu)件尚須進行人工干燥處理。如鋼板未生銹或輕微銹蝕,可用噴砂、 砂布或平砂輪打磨,直至出現(xiàn)金屬光澤。其后,用脫脂棉沾丙酮擦拭干凈。 ( 4)粘貼鋼板前 , 應(yīng)對被加固構(gòu)件進行卸荷。頂升噸位以頂面不出現(xiàn)裂縫為準(zhǔn)。注意攪拌時應(yīng)避免雨水進入容器,按同一方向進行攪拌,容器內(nèi)不得有油污。如果是立面粘貼,為防止流淌,可加一層脫蠟玻璃絲布。 ( 7)鋼板粘貼好后立即夾緊 , 或用支撐固定 , 并適當(dāng)加壓 , 以使膠液從鋼板邊縫擠出為度。若低于 15℃,應(yīng)采取人工加溫,一般用紅外線燈加熱。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 16 ( 2)對于重大工程,為真實檢驗其加固效果,尚需抽樣進行荷載試驗,一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗,即將卸去的荷載重新全部加上,其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展?jié)M足設(shè)計作用要求。如鋼板表面積較大, 為利于砂漿粘結(jié),可粘一層鉛絲網(wǎng)或點粘一層豆石。 配制和使用場所,必須保持通風(fēng)良好。 工作場所應(yīng)配備各種必要的滅火器以備救護。為了保證結(jié)構(gòu)的正常使用,必須對其進行補強加固。前兩種方法的施工工藝復(fù)雜,工期較長,費用較高,加固期間不能正常使用。在砼構(gòu)件表面用建筑結(jié)構(gòu)膠粘鋼板,依靠結(jié)構(gòu)膠良好的正粘結(jié)力和抗剪切性能,使鋼板與砼牢固的形成一體,以達到加固補強作用。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 17 結(jié)構(gòu)粘鋼加固有什么優(yōu)點 結(jié)構(gòu)粘鋼加固方法,與其他的加固方法比較,有許多獨特的優(yōu)點和先進 性,主要有: 堅固耐用:經(jīng)過多年來的工程實踐,已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量,結(jié)構(gòu)的強度和剛度都能滿足設(shè)計的要求。 簡潔輕巧:與其它加固方法比較,粘鋼加固的施工,干凈利落,比較簡便,現(xiàn)場無濕作業(yè)。 靈活多樣:粘鋼加固法的適應(yīng)性很強,能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關(guān)問題。還可粘貼型鋼、加固鋼結(jié)構(gòu)及磚砌體結(jié)構(gòu)等。 結(jié)構(gòu)粘鋼加固在什么情況下應(yīng)用 ( 1)鋼筋焊接點斷裂加固 ( 2)施工中漏放鋼筋加固 ( 3)混凝土標(biāo)號達不到,提高結(jié)構(gòu)強度加固 ( 4)加層抗震加固 ( 5)陽臺根部斷裂加固 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 18 ( 6)牛腿接點加固 ( 7)懸掛式吊車梁提高荷載加固 ( 8)樓面荷載集中力加固 ( 9)火災(zāi)后梁柱砼燒壞加固 ( 10)混凝土柱子牛腿斷裂加固 ( 11)橋式 吊車梁加固 ( 12)薄腹梁斷裂加固 ( 13)爆炸沖擊波破壞梁體加固 ( 14)提高樓面荷載加固 ( 15)屋架梁下弦腐蝕嚴重露筋加固 ( 16)斷梁加固 ( 17)截柱加固 ( 18)減震加固 ( 19)梁柱受化學(xué)腐蝕的粘鋼加固 ( 20)舊房改造綜合加固 ( 21)生命線建筑物抗震加固 ( 22)剪力墻開 以下的圓洞加固,開 1MX2M 以下的門洞加固 ( 23)橋梁斷裂、舊橋維修加固 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 19 ( 24)提高柱子承載力解決柱子軸壓比超標(biāo)加固 技術(shù)實施說明 定位和測量放線方案 本平測量任務(wù)主要是進行開洞和粘鋼位置的確 定,以及植筋和植螺栓的位置確定。 施工測量前期準(zhǔn)備 ( 1) 人員準(zhǔn)備 首先由項目部的技術(shù)總工指派一名技術(shù)人員負責(zé)本分項工程,然后由項目部技術(shù)組對分項工程技術(shù)人員進行交底,本分項工程的技術(shù)員要充分了解施工圖紙,然后對施工班組進行技術(shù)交底。 ( 2) 測量儀器 為滿足施工精度及進度要求,配備以下測量器具,見 下 表。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 20 ( 3) 圖紙校核 施工圖紙與現(xiàn)場的實際情況進行比較,發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)場實際不符合的情況,作好記錄及時與甲方、設(shè)計、監(jiān)理單位進行溝通,以便確定新的方案確保總工期的順利完成。 測量放線人員在工作中應(yīng)遵守施工測量放線工作基本準(zhǔn) 則和驗線基本準(zhǔn)則。 測量放線工作中應(yīng)認真做好計算、記錄工作,并將計算、記錄資料及時歸檔保存。 結(jié)構(gòu)開洞與粘鋼加固工程施工 工作原理 粘鋼加固是在砼構(gòu)件表面用建筑結(jié)構(gòu)膠粘鋼板,依靠結(jié)構(gòu)膠良好的正粘結(jié)力和抗剪切性能,使鋼板與砼牢固的形成一體,以達到加固補強作用。 建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板 ( 型鋼 ) 與混凝土緊密粘結(jié),將加固件與 被加固體結(jié)合為一體。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 21 適用范圍 本加固方法適用于承受靜力作用的一般受彎及受拉構(gòu)件及剪力墻的開洞加固,環(huán)境溫度不大于 60℃,相對濕度不大于 70%,及無化學(xué)腐蝕的使用條件,否則應(yīng)采取有效防護措施。 加固用鋼板一般為 A3 鋼或 16 錳鋼,粘鋼工程鋼板厚度為 10mm 和 14mm,鋼板、連接螺栓及焊接的強度的設(shè)計值,按現(xiàn)行國標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 ( GBJ17-88) 。 施工工序 本技術(shù) 粘鋼項目可分為:①耗能支撐框架柱粘鋼;②梁、板開洞粘鋼。 粘鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù) 22 施工技術(shù)要點 ( 1) 鋼板表面處理 鋼板粘接面,須進行除銹和粗糙處理。如鋼板未生銹或輕微銹蝕,可用噴砂、砂布或平砂輪打磨,在打磨時打磨片要平行于打磨面,直至出現(xiàn)金屬光澤。做好標(biāo)識集中堆放在需粘貼鋼板位置的下方。然后用壓縮空氣除去粉塵,或清水沖洗干凈,待完全干燥后用棉絲粘丙酮擦拭表面即可。 ( 3) 現(xiàn)場配膠 粘結(jié)劑作為建筑結(jié)構(gòu)膠組份,使用前應(yīng)進行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗,合格后方能使用,按產(chǎn)品使用說明書規(guī)定配制,注意攪拌時應(yīng)避免雨水進入容器,按同
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