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古建筑结构设计实用13篇

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古建筑结构设计

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引言

在园林的规划建设以及古城区的建设施工过程之中,仿古建筑有着相当重要的地位。相关项目作为一种较为特殊的设计类型,当前综合了不同的设计手段和施工技术,并且采用了全新的混凝土框架施工结构。故在设计方案的研究与分析制定过程之中,还需从工程建设本身的需求着手,对建筑的结构进行准确估量和计算,结合建筑特点,设计出不同形式的仿古建筑类型,以充分的满足城市建设发展的需求,为城市的进步创建出良好的基础。

1.仿古建筑结构设计特点分析

针对仿古建筑的结构设计特点加以分析,是促进设计工作实现新的转变的关键点,故应当加以重视。我国古代的建筑多半是以木的结构为主要设计原则,其平面的布局讲究的是含蓄,注重多层次的分布和不同布局之间的灵活转变,并且对于均衡性相当重视。所以,在仿古建筑设计之中应当对维护结构以及承重结构进行重点的设计,应当确保其有着明确的分工并且有着不同的体系结构。诸如在我国的古代建筑斗拱设计形式之中,就相当充分且全面的运用了不同的色彩装饰和突出的结构设计要点,使得整个建筑的设计呈现出了一种较为庄重的造型,而在外观方面,则显得相当的华丽。这一点是我国古代建筑的一个核心理念。在当前的仿古建筑设计之中,多半的项目也采用了类似的设计形式,很好的继承并且发扬了我国古代建筑的独特结构样式,在实践的设计工作之中,还可以借鉴当前时代的全新的设计结构形式,使得其可以与传统的设计理念相互融合,将构件以及模数等进行重新的定型,进而实现从整体至局部的不同设计形式,在造型以及细节部位的尺度方面也有着相当详细的规定。

我国古代建筑设计之中常用的穿斗式设计形式、跌梁式的设计形式等,都得到了较好的应用和改良,而其中的不同设计原则,也被广泛的运用在了实践的设计工作之中,进而使得当前的仿古建筑呈现出了全新的色彩,整个设计项目的艺术效果和价值均得到了较大的提升。

2.仿古建筑结构设计要求及原则

在仿古建筑设计之中,明确相关设计原则和基本的设计理念,对于设计项目的稳定开展有着相当重大的价值和意义,故应当引起高度的重视。由于防震以及防腐蚀性等多方面的需求,当前阶段的我国古代建筑设计之中已经普遍的采用混凝土设计结构的形式很好的替代了传统的木结构设计样式。而采用混凝土钢筋的设计,进而仿古建筑的建设,可以使得外观的艺术效果和内部的稳定性均得到较大程度的提升。要想保证外部的油漆效果与木结构的相类似,还应当对仿古建筑设计之中的相关准则和规定进行严格的掌控,兼顾多方面的影响因素和建筑自身抗震的设计需求。

在建筑的设计过程之中,应当严格的按照仿古建筑的基本模数结构和模型体系进行建设和施工,保证整个体系的完善性和科学性,在结构设计过程之中各个受力的构件规格应当进行严格的掌控,充分的满足建筑自身的需求。各个构件的施工应当符合力学体系的传力标准,针对外形和尺度的把控也应当完全的参照古代建筑之中梁柱的设计样式进行执行。此外,在仿古建筑设计之中还应当采用多种不同的结构体系,采用组合的形式以充分的满足仿古建筑的屋面设计需求。由于仿古建筑的屋面设计有着较大的特点,在设计过程之中屋面的变化较为显著,其对造型的要求较高,并且整个设计的难度较高,所以针对体系的设计应当按照举架等设计的理念原则进行处理,这样就可以使得整个屋面的设计呈现出一种缓慢上升的趋势,并且体现出优美的设计曲线,充分的满足当前仿古建筑的设计标准和建设需求。

一般情况之下,仿古建筑结构设计之中相关构件起到装饰的作用,其有着独特的设计艺术效果,同样需要加以重视。其中最具有代表性的是斗拱,其属于我国古代建筑设计之中的一种特殊的设计形式,具有很好的传导屋面荷载并且降低整个屋顶横梁跨度的作用,故对应于整个仿古建筑结构设计有着相当重大的意义。由于我国当前相关设计项目多半采用的混凝土钢筋的结构形式,其建筑的设计一般是由主体框架进行承担,所以斗拱已经逐步的退化成为了装饰性的物品,而不再有相对应的承重效应。所以,在设计过程之中还需要对上述内容加以明确,以更好的实现建筑设计效果和水准的改进。

3.实例分析

针对仿古建筑之中的相关设计实例加以分析,是促进设计效果提升并且完善设计理念的核心环节,应加以重视。在仿古建筑的结构设计过程之中,应当严格的遵循传统布局模式和设计的结构样式,并且很好的与现代的技术进行融合,以开创出仿古建筑的新局面,实现技术的不断改进。在实践的设计过程之中应当取长补短,需要在掌握设计规范的基础上,根据自己的经验积累对计算机结构计算结果进行合理的调整,对传统的设计技术进行细致的改良和创新,采用混凝土的主体结构设计形式,吸纳现代化的结构设计精髓,进而达到仿古建筑设计的施工效果。

位于南宁青秀山风景区的观音禅寺扩建工程在原禅院的旧址上改建,扩建后更名为万寿观音寺,占地面积约15亩,是原有面积的三倍。寺院内有大雄宝殿、药师殿、观音阁、卧佛殿、法物流通处、素菜馆等布置,整体仿唐宋建筑风格。

在大部分主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中,斗拱和雀替是作为纯装饰构件,不考虑其受力,与主体结构分别浇筑成型。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁、斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋斗和拱,雀替采用钢筋混凝土预制构件,通过主体结构浇筑时留设的预埋件与额枋和檐柱焊接连接。但是在本方案中,选用了装饰性构件和受力构件结合的设计及施工方式。雀替采用钢筋混凝土预制构件通过预埋件焊接连接。采用斗拱作为受力体系,既实现了对出檐的处理,也减少的撩檐檩的断面高度。在角科斗拱的老角梁处理上,设置了暗梁,与斗拱宽度一致,这样不仅仅实现了长梁的出挑,也控制了受力均衡,加强了结构体系的稳定性。所以,根据上述的分析,在实践的设计项目之中应当对设计的细节部位加以重视,以增强设计的水准,促进效益的提升。

4.结束语

正如上文所分析到的,相关项目作为一种较为特殊的设计类型,当前综合了不同的设计手段和施工技术,并且采用了全新的混凝土框架施工结构。综上所述,根据对当前我国仿古建筑施工项目之中结构设计的基本需求和设计过程当中应当重点予以把控的部位进行深层次的论述,从实际的角度出发研究了仿古建筑的设计原则。同时,通过对实例进行综合性的分析,旨在明确设计的重难点,明确设计工作的核心理念,以更好的完善设计的缺陷部位,实现对现有工作的转变改革,真正意义上增强了仿古建筑的设计水准,以全新的理念促进设计规划工作迈向新的高度。

参考文献

[1] 蔡映红.仿古建筑大漆施工质量问题及防治[J]. 园林. 2003(10)

[2] 张宏新,杨逢春.清雅幽古 浑然天成――2006沈阳世界园艺博览会辽阳“襄园”的建筑特色[J]. 农业科技与信息(现代园林). 2006(05)

[3] 本刊编辑部.一种新的建亭方法――仿真明清古建筑构件预制方法[J]. 中国园林. 2002(06)

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中图分类号:TU2 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)

现在加固的构件主要还是针对构造和承载能力薄弱的构件,在对建筑加固完成以后要考虑到加强以后的构件对加强部位以致整个结构整体的影响。否则有时加固改造后会适得其反。例如:对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布;对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固,使得该层墙体的刚度大幅度增加,形成与相邻楼层的刚度差,对结构的抗震不利。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。在建筑物进行加固的同时要从建筑的整体有总体上的把握,加固以后要符合现代结构设计理念和现代的建筑规程要求。

1 加固改造鉴定步骤

已建工程在加固改造前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定。一般步骤是:

1.1 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)。

1.2 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(结构变形、裂缝等)资料。

1.3 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。

1.4 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 加固改造的有效措施

2.1 根基的加固

房屋的基础加固实施比较困难和复杂。建筑物经过几年的自然降已经达到了沉降的相对稳定,这时在进行加固的时候,肯定会造成原有基础的附近土壤松动,从而影响了新的加固基础的根基稳定状态。基础加固一般有两个方面,一方面是在原有的基础上增添原有基础的横截面积以达到接层以后的抗压力,这种加固方法一般适用于独立型建筑的加固基础。另一方面就是在原有基础的旁边增设基础,在通过构件的相互转换将承载压力传至到各个基础上去,来分担原有建筑的荷载。桩基础经常采用这种加固方式。

在对建筑的加固基础的过程中,要尽量避免对原有建筑的基础的破坏,这是由于原有基础仍然要受到原有建筑的承载压力。同时也要根据现场的实际情况对结构主体产生的破坏和主体容易滑动的地方采取临时加固的措施。在进行加固过程的设计时应该考虑接层以后新基础的沉降会不会对建筑的主体产生影响,并建议加固基础时采用减小沉降的相关地基处理方法,可以在地基的局部应用换土、压实等办法已达到降低沉降的目的。

2.2 原有构件的加固措施

建筑的加固结构框架的加固部位大多是指梁和柱。柱不符合承载力的要求,主要是因为柱轴压比不符合规范要求,即横截面积或者是混凝土的标号不符合标准。在建筑的加固过程中主要是对柱的截面积来实现的。一般来说有两种方法,一种是在通过在原来混凝土上面包裹一层混凝土,使它们成为一个整体,以实现柱面积的增加来实现目的。另外一种就是在原有钢筋混凝土的外表面用钢结构进行加固,从而分担原钢筋混凝土的上部压力荷载。加固使用的梁一般不满足承载力的要求,这是由于梁的下部配筋不能满足荷载作用下的要求。而且在加固的过程中和柱的加固方法类似都是在原有混凝土的表面增加混凝土的截面积来增大荷载能力。加固过程也可以运用钢结构对梁进行加固,增强其抗弯抗剪能力。在加固过程中对墙体承载力和抗震构造而加固的一般采用砖混结构加固,砖混结构墙体的质量好坏可以直接影响整个建筑的抗震的是否牢固。

2.3 混凝土结构的加固改造

当前建筑行业应对混凝土结构进行加工改造的方法主要包括了一下几点,笔者进行了详细地分析。

2.3.1 外包钢加固法。该方法的特点在于:将型钢设置在混凝土构件的附件,使其和混凝土协调工作,以提升承载力。主要方式包括了干式、湿式两大类。主要适用于:构件截面加大受限制,需大幅度增加高承载力。在使用化学灌浆外包钢时需将型钢表面的温度控制在60℃以下,对于具有腐蚀性介质的环境需要制定相应的防护措施。

2.3.2 加大截面法。该方法的特点在于,利用不断加大原结构材料的构件截面来提升建筑的承载力。主要适用于普通构建,如:梁、柱、板、墙等。

2.3.3 增设支点法。该方法的特点为:通过增加支点数量,实现构件的减少来计算长度和变形,提升承载力。主要分为刚性、弹性支点两种,主要适用于:净空不受限的梁、板、桁架等。

2.3.4 预应力加固法。该方法的特点为:结合预应力的钢拉杆及撑杆作用,对原结构实施加固改造,从而将原结构承受的荷载转至加固结构上。主要适用范围:需要提升承载力、刚度、抗裂性,且保证较小的占用空间,在于梁、板、屋架等方面的施工较为常用。

2.3.5 绕丝法。该方法的特点为:将钢丝包混凝土构件附近,使其与混凝土协调工作,提升承载力。主要适用于混凝土结构构件斜截面承载力较弱,以及要对受压构件施加横向约束力的条件下。

2.3.6 碳纤维织物加固。此方法的特点为:将碳纤维织物粘贴在混凝土表面来提升承载力。主要适用于一般的结构加固改造施工中,其优势在于抗腐蚀、耐潮湿等,但要采取必要的防火处理。在计算碳纤维织物加固混凝土梁正截面承载力时,需要参照平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,运用等效钢筋面积法来保证计算结果的有效性,当等效钢筋面积计算结果出来后,可利用钢筋混凝土梁受弯构件的正截面承载力设计公式展开计算。

2.3.7 粘贴钢板法。该方法的特点为:将钢板粘贴在混凝土表面来提升承载力。主要适用于:受弯、受拉构件(梁、板)。通常在60℃以上的环境中不采用此方法,若处于腐蚀性介质环境时需要采取一定的防护措施。

2.4 钢结构加固改造

钢结构加固改造是较为常见的加固方式,其主要分成以下两大类型:

2.4.1 加大构件截面。钢梁和钢柱的加固当否能够利用焊接或高强度螺栓连接来完成。对施工条件进行了全面的分析,需要对施工条件、加固构件的应力分布时等要素进行研究,重点分析由于焊接加固引起的残余应力和变形对加系数K(轴心受力的实腹构件:K=0.8;偏心受力和受弯构件以及格构式构件:K=0.9)。

2.4.2 转变结构计算简图。这种加固方式是运用添加支撑系统变一榀一榀的排架结构为空间结构;通过添加支撑改变构件长细比来加强稳定及承载能力;将铰接转化成刚接,降低构件计算长度。

2.5 砌体结构加固改造

2.5.1 砖砌体中常见的问题有砖砌体承载力及稳定性达不到要求,可通过扶壁柱法和钢筋网水泥法进行加固改造。

2.5.2 适用于砖柱的加固方法包括了增大截面法、外包型钢法两大类。在砖砌体结构中出现裂缝问题后应该根据实际情况制定处理措施。具体为:因温度引起的裂缝,可利用填缝封闭和加筋锚固方法;若裂缝形状小且数量多,可在裂缝稳定时期进行灌浆补强;若裂缝由结构因素引起,需要先进行加固处理,再解决裂缝问题。

3 结束语

随着现代社会的经济快速发展,民用建筑已成为特别建筑。因为它要被使用几十年或者永远的保留下来,但现在社会发展对建筑产生了新的外观要求。为此,目前建筑工程加固的建筑也在逐渐增多,这次改进不仅改善了房屋户型,有的也对建筑的楼层进行了添加,改善了其使用性能。为了使建筑跟进潮流的现代城市相匹配,实现城市规划和房屋使用的新标准。也有一些建筑是由于长久失修导致房屋质量出现问题需要进行维修或维护使房屋得到相关的性能改造。所以,对房屋的加固改造对建筑工程具有重要的建筑意义

参考文献:

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强调概念设计的重要,主要是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,比如对混凝土结构设计,内力计算是基于弹性理论的计算方法,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远, 为了弥补这类计算理论的缺陷, 或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计, 都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。

二、混凝土结构加固改造的技术

1、植筋技术。系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。

2、托换技术。系托梁(或桁架)拆柱(或墙)、托梁接柱和托梁换柱等技术

的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。

3、裂缝修补技术。根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。内部修补法。内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中,结硬后起到补缝作用,并通过其胶结性使原结构恢复整体性,该方法适用于裂缝宽度较大,对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响,或有防水防渗等要求的裂缝的修补。

三、砌体结构加固方法

1、增设扶壁柱加固法。该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。

2、钢筋混凝土外加层加固法。该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

3、钢筋水泥砂浆外加层加固法。该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

4、无粘结外包型钢加固法。该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。

四、技术处理

混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

1、加大截面加固法。钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截

面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

2、粘钢加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力,且施工方便。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

3、有粘结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60℃以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

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2抗震鉴定的内容与鉴定方法

在进行建筑结构抗震设计时,首先需要确定结构的抗震等级,包括考虑结构形式,建筑物高度以及结构重要性等级等。其次要根据结构的抗震等级进行结构设计,包括截面尺寸,材料强度以及配筋设计,并且需要根据抗震等级采取相应的抗震构造措施。同时,在进行建筑结构抗震设计之初,还需要在结构概念设计中,对整体结构提出一定的设计要求,包括结构设计形式合理,受力分布均匀,传力途径明确,减小附加地震效应,并考虑多道抗震防线等等。基于建筑结构的抗震设计,在进行抗震鉴定时,也同样需要考虑上述多个方面的因素,以下从抗震鉴定的主要内容、要求和方法做简单介绍。

2.1抗震鉴定的主要内容在对建筑物进行抗震鉴定的过程中,主要包括以下几方面内容:1)检查建筑结构的基本情况。主要包括建筑结构的布置以及建筑结构的形式;建筑抗侧力系统的布置情况;结构的支撑与连接构造情况;细部尺寸等相关参数。2)调查建筑结构的使用条件。主要包括建筑结构的作用;建筑物周围的环境;建筑的历史使用情况等。3)检查建筑的地基基础情况。主要包括建筑的场地种类与地基土情况;建筑地基的稳定情况;对地基进行原位测试与力学性质测试;地基的变形情况以及其反映在上部结构中的表现;地基基础与桩的情况等[2]。4)分析检测建筑的材料性能。主要包括结构构件、结构连接以及其他相关材料的性能。5)检查建筑的承重结构情况。主要包括建筑结构构件与连接情况;建筑结构的支撑情况;建筑的裂缝数量与分布情况;建筑结构的整体情况;建筑结构的位移与变形情况;建筑结构的动力特性等[3]。6)检查建筑的维护系统情况。

2.2建筑抗震鉴定的要求对建筑进行抗震鉴定需要满足以下要求:1)收集被鉴定建筑的原始资料,如设计图纸、勘察报告、竣工验收报告等,如果资料不全面,需要进行相应的补充实测。2)对被鉴定建筑的现状进行调查,评估其是否与原始资料中的数据相符,评估建筑的质量与维护情况,明确建筑的非抗震问题。3)以不同建筑的结构为基础,对其特点、布置、构造、承载力等情况进行鉴定,运用相应的方法,分析建筑的综合承载力。4)评价被鉴定建筑整体性的抗震性能,如果建筑不符合抗震要求,则需要提出有针对性的处理对策与意见[4]。

2.3建筑抗震鉴定的方法建筑的抗震鉴定主要可以分为两个级别:1)主要以构造鉴定与宏观控制为主;2)主要以抗震验算为主。其中,对A类建筑进行抗震鉴定的过程中,如果被鉴定建筑满足一级鉴定中的所有要求,建筑便可以被定义为鉴定合格,不需要进行二级鉴定;如果被鉴定建筑不满足一级鉴定的某些要求,就需要进行二级鉴定[5]。图2为A类钢筋混凝土建筑的二级鉴定。对B类建筑进行抗震鉴定的过程中,需要对建筑的抗震措施进行检查,并判断建筑的抗震承载力。如果前者较低而后者较高时,可以运用构造影响系数判定建筑的抗震性能;如果前者较高而后者较低,但不低于95%时,可以不进行加固。

3常见的加固设计思路与措施

对于在抗震鉴定中被判为不合格的建筑结构,就需要采取相应的措施进行加固。在进行工程加固设计中,根据抗震鉴定结果,需要明确加固到何种程度,同时需要考虑新旧结构的协同工作、原有结构在长期荷载作用下所引起的受力形式的改变,以及其使用和美观要求。常见的加固方式有:采用预制桩和灌注桩进行地基加固,通过增加截面面积和外贴钢材以及复合材料进行混凝土结构加固等,而对于砌体结构,往往通过设置壁柱,配置钢筋砂浆以及套箍方式进行加固。针对鉴定不合格的被鉴定建筑,具体可以运用以下几种方式进行加固:1)以抗震鉴定结果为基础,从建筑结构特点出发,需要运用的加固设计方法有:如果建筑结构的不合理程度较大,可以运用增设构件的方法来加固,或者运用可以同时将变形能力与承载能力提升的方法,来满足加固要求。如果建筑需要提升结构刚度,可以运用扩大原截面、增设套箍等方式进行加固。如果建筑需要提升整体连接性能,可以适当的增加建筑结构的变形能力[6]。如果建筑的局部构造存在问题,可以对局部进行处理,也可以通过改变传力途径的方法进行加固。如果建筑的次要非结构构件不合格,可以只加固有可能倒塌的部分。2)对于多层砖混结构的建筑,在鉴定过程中可能会出现一些不太明确的不合格现象,如传力线路模糊、整体性差、横墙间距过大、房屋与窗间宽度不够等。因此,对于多层砖混结构的建筑来说,可以运用减层降高、设置夹板墙、缩小门窗洞口、压力灌浆、圈梁壁柱、使用钢拉杆等方式进行加固。3)虽然有很多加固措施可以运用到鉴定不合格的多层砖混结构中,但在实际操作时还会遇到一些容易被忽视的问题,如果对这些问题没有给予足够的重视,就会在很大程度上降低加固效果。如后加的圈梁需要将伸缩缝切断,且闭合伸缩缝的两侧,只有这样才能更好抗震;后加的壁柱需要设置基础,搭接长度需要严格遵循相关要求;在对建筑进行加固设计时,要尽可能的减少对原有建筑墙体或其他部分的损伤,尤其在打眼时不能破坏建筑结构的原有钢筋。在对新旧墙体接槎部分进行处理时,需要先洗干净,并加强对墙体的养护工作,以确保新旧墙体的统一性。另外,在建筑加固的过程中,砂浆强度是非常关键的,能够在很大程度上控制砌体强度,也关系到加固之后的建筑能否通过抗震鉴定,所以,在加固过程中可以选用比原有建筑强度高一级的砂浆。

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随着各方面的提升,对房屋建筑结构加固设计以及施工技术的要求也逐渐提升。为了提升建筑物结构的稳定性,减少人员的伤亡和财产的损失,我们应该对房屋建筑结构的设计进行改进,改良房屋建筑结构的施工技术。

一、房屋建筑结构施工中的问题

1、房屋建筑结构施工的设计不合理

房屋建筑结构施工要想提高质量,按时竣工,就必须依靠作为建筑工程灵魂的工程设计。周密合理的工程设计是建筑施工的首要因素。建筑施工工作能否按期正常进行,施工质量质量能否提高,都必须以建筑施工的工程设计作为先决条件。在建筑施工过程,有关技术人员对建筑工程性质和内容了解不够深入和透彻,也未到建筑工地进行考察,和相关工作人员及时进行交流和讨论,导致设计出的建筑方案不切实际,如同废纸一张,不能很好地对建筑工程进行指导。这使得建筑工程从根本上就存在问题,对大到建筑的内部结构和装修风格,小到建筑材料,施工场地等带来很严重的后果,极大的减慢了工程的进度,导致建筑工作中诸多问题的出现,影响建筑施工质量。

2、房屋建筑结构施工人员专业技术水平和素质不高

在建筑施工时,对劳动力的需求相当大,因此,施工人员的技术和素质问题是影响建筑施工质量的最重要的指标,建筑施工人员的专业技术是否精湛,综合素质是否重影响着建筑施工质量。然而,由于聘用的劳动力需求很大,因此在技术和质量方面难免会有所差别。再加上科学技术的飞速发展,这就对施工人员的技术要求越来越高了,但是施工单位并不能达到社会所要求的那样,这就造成了相关技术人员并不能充分了解有关施工设计的要求,对选用的建筑施工新材料的材质和使用方法了解也不够,更有甚者完全不了解新兴的建筑施工技术,其低下的建筑施工技术严重推迟了建筑施工的工程进度,给建筑施工的后续工作带来很多不利的影响。另外,有些技术人员虽然技术很好,但对建筑施工工作的责任心不够,在施工中偷工减料,询私舞弊,对建筑施工质量带来很大的安全隐患。因此,加强对施工人员的技术培训,培养他们的综合素质,是建筑结构施工首先应该关注的问题。

3、房屋建筑结构中所使用的钢结构设计不合理

在房屋建筑结构施工中通常会采用钢结构,这是由钢结构的特殊特点所决定的。在对钢结构进行设计时,对于钢结构的选型以及布置是十分重要的。特别是对于分析难以精确的内容以及对没有规范过的问题进行规范时,更应该加强重视,通过查阅相关资料,分析相关的力学关系以及出现的破坏机理或试验现象去构思新的设计。

二、房屋建筑结构比较常见的一些加固技术

(1)增加钢筋截面法

类似于混凝土的加固方法,以增加了截面积的方式来加强房屋的坚固度,此应用己经非常成熟,适应范围广,具体操作方面也是必较容易的。但是,更换混凝土加固方法,操作需要很长的时间,所以影响建筑物的使用。此外,这种加固方法后,建筑物内的净空面积会有所缩小。此方法适用于一般混凝土结构的建筑。

(2)有粘结外包型钢加固法

该方法具有良好的加固作用,建筑的优点就是施工的环节相对较少,由于这种方法对钢筋的需求量太大,导致更高的成本和费用。因此不适合使用在加固一般的建筑物上,主要用于结构强度高的建筑物,同时需要被加强的区域不能扩展等的建筑上。使用钢板的缘故,这种方法并不适用于加固高温场所的建筑结构。

(3)粘贴纤维加强塑料加固法

钢筋加固法顾名思义与粘贴有关,与粘贴钢板加固的方法有些许类似,但也存在一些差异,主要是材料方面。用于进一步加固材料是塑料的,所以不用担心相对湿度和腐蚀性,由于材料本身重量比较轻,而且成本比钢低得多。然而,塑料材料具有明显的缺点,温度不能太高,容易出现火灾。因此,使用过程中这个方法应该使结构坚固并妥善处理高温易燃的问题。

三、实施中的施工技术

一切准备工作就绪之后,就可以考虑施工时到底该做些什么了。工程实施中也要有很多的注意点,要掌握技术要点和施工方法。

(1)对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定,这些工作看起来简单,其实非常的重要,所以这个工作一定要认真的对待,尽量做的细致一些。而且必须要有专业的实验室对原旧钢结构以及新钢材进行取样实验,出具权威评定报告,明确出符合条件的原料、需采购新钢材、焊条规格型号、焊接连接工艺的技术。

(2)对原旧钢结构进行喷砂除锈、除去在旧钢表面残留下来的所有氧化层和渣物,然后根据这些钢结构的使用年限和损毁程度,与设计一起研究,通过一系列专业的计算和讨论,整理出切合实际并且能够实施的处理、加固方案。

(3)原有旧钢结构只要生锈或者有一定的残渣等就会逐渐的被破坏下去,所以一定要将钢锈及在旧钢表层残留的腐蚀氧化层及渣物清除干净,用空压机连接专用的喷砂除锈机来进行彻底的清除工作,个别腐蚀严重的部位要提高警惕,必要的话可以投入相应的劳动力,人工用工具进行凿、磨工作。此外用来喷砂除锈的砂子应采用中细黄砂,并且在施工前一定要晒干。

四、房屋建筑结构加固施工时应注意的问题

(1)尽量减少破坏原有结构,充分利用原有结构的承载能力。在建设工程设计制造时应充分考虑钢筋目前的情况,确定钢筋加固方案,尽量保留建筑的原有结构,以尽量减少损失和伤害,尽量减少甚至取消拆除,这更适合原配的就是最好的这一原则。应该认真分析和探索现有的结构应,经过适当的测试和结构可靠性分析测试,准确判断原有房屋的结构和承载能力,以尽可能保持原貌或者保留它不应该忘记的地方,尽量按照原来的工程设定加固的特点,不要使得新旧之间有很大差距。

(2)加强改造过程中,经常使用的加固连接技术的是植筋和锚栓技术,这种技术对于混凝土结构的建筑来说简单而有效的。按照《混凝土结构加固设计规范》的明确规定,对于一般的梁柱等构件,难以满足的锚所需要的厚度宽度长度,采用植筋锚栓技术时需要注意最小边距和最小距离,还要注意的是原有构件钢筋密集部位钻孔和定位的可能性,尽量小心,不要损坏原来的截断和构件。

(3)在前期工作在,需要认真调查,检测,分析工程设计的细节,并与施工单位积极协调和配合,共同设计出实惠,安全,合理,可行的和适当的加固方案,并选择可行的替代品,以避免重复设计,加强监督检查工程,加强执行力度,并消除任何风险,以确保项目的顺利进行。

五、结束语

综合全文来说,房屋建筑结构加固是一项系统性的工程,本文中讲到的是加固方法、设计及施工技术方面。除此之外还应该从根本上找问题,加强施工管理,提高工程质量也是可以有效避免损坏的发生。总之,在正常情况下建筑都会老化,在自然灾害的影响下会造成有较高程度的破坏,尤其是在多地震的国家,因此,加强房屋和其他建筑物的稳定性显得十分重要。加固住房的结构,需要高技术,只有居住在稳定性好的住宅内,确保住房建设安全性,才能真正促进中国建筑行业的健康和可持续发展。

参考文献:

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一、民用建筑结构加固改造的特点和原则

(一)民用建筑结构加固改造的特点

对民用建筑结构的加固改造,比新建工程还要复杂,这是由于民用建筑结构加固改造的施工和设计方案有其特殊性。首先,加固改造方案受客观条件的制约,必须针对已建的民用建筑的结构等具体条件来进行结构加固改造设计和施工;其次,加固改造工程要求工期短,施工速度要快,要尽量在少停产甚至是在不停产的条件下施工;第三,民用建筑结构加固改造的施工现场往往比较狭窄,大型的施工机械常常受管道、生产设备以及原有构件、结构等制约而难以发挥其作用;第四,对民用建筑结构的加固改造施工阶段往往会受到各种干扰而中断,导致施工要分期分段进行;第五,加固改造工程复杂而繁琐,常常会因为拆除以及清理工作巨大而存在许多不安全因素。

(二)民用建筑结构加固改造的原则

对于民用建筑结构的加固和改造,从总体要遵循先整体后局部的原则,具体来说,应重点遵循以下两个原则

(1)总体效应的原则。在对民用建筑物制定加固改造方案时,我们不仅要考虑委托方提出的加固改造的内容,更要考虑建筑物在加固改造后的总体效应以及可靠性鉴定结论,要尽最大可能使加固改造措施能够发挥综合效应,提高加固改造的效率,确保整个建筑物结构体系的安全。在结构加固改造方案确定之前,要全面了解民用建筑物原有的结构材料和结构体系,全面了解已有的结构构造和体系、材料性能以及结构存在的缺陷、损伤等结构信息。分析需改造加固的民用建筑物结构现有的持力水平和受力现状,为加固改造方案的确定奠定基础。总而言之,应根据需改造的民用建筑物结构特点、材料情况、施工条件以及使用要求等综合考虑进行加固改造设计。

(2)承载力验算原则。在承载力验算时,常常根据结构的实际尺寸和实际受力状况来确定结构的计算简图。构件的有效截面面积应考虑结构的缺陷、损伤、锈蚀等各种不利因素的影响,即应采用实际的有效截面面积。验算时不仅要考虑实际荷载的结构变形、偏心、局部损伤以及温度作用等造成的附加内力,而且还要考虑原结构与加固部分协同工作的程度,以及结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点,并对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减。

二、民用建筑加固改造的步骤

对民用建筑的结构加固改造,要遵循改造鉴定的标准,并以我国现有的这方面的规范规程为依据,按照一定的步骤逐步进行。

目前,对民用建筑物的改造鉴定的标准和依据主要有:《建筑抗震设计规范》《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《钢结构设计规范》《砌体结构设计规范》《混凝土结构加固技术规程》《钢结构加固技术规程》《多层砖房结构加层技术规范》等。

对民用建筑的加固改造,主要遵循以下步骤:首先,收集资料。要调查了解加固改造项目的现状,包括设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等;接着要准备需要加固改造的内容,如使用功能、条件等;其次,现场调查、测试。在施工现场收集需改造加固的民用建筑的材料资料和建筑结构资料;第三,根据项目的实际情况和要求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,对加固改造方案进行验证;最后,由于加固改造项目一般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。

三、民用建筑结构加固改造的方法

民用建筑加固改造的方法很多,在此列举比较典型的几种做介绍。

(一)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、维护费用较低等优点, 但需要专门的防火处理。

(二)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。

(三)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固折减系数K (轴心受力的实腹构件:K=0.8;偏心受力和受弯构件以及格构式构件:K=0.9)

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(一)基于性能的抗震设计含义

基于结构性能的抗震设计理论是以结构抗震性能分析为基础,根据设防水准的不同,将结构的抗震性能划分为不同的等级,设计者可根据业主的要求,采用合理的抗震性能目标和合理的结构措施进行抗震设计。除了抗震设计方法,基于性能的抗震设计理论还包括目标性能的确定,它是整个设计的基础和关键,主要包括以下三个方面:

1.地震设防水准

在设计基准期内,定义一组参照的地震风险和相应的设计水平,是基于性能设计理论的一个重要目标。基于性能的设计理论应追求能控制结构可能发生的所有地震波谱的破坏水准,为此,需要根据不同重现期选择所有可能发生的对应于不同等级的地震动参数的波谱,这些具体的地震动参数称为地震设防水准,分为常遇、偶遇、罕遇和稀遇地震,并给出了其重现期和超越概率。

2.结构的性能水平及其量化指标

结构的抗震性能水平表示结构在特定的某一地震水准下一种有限程度的破坏,包括结构和非结构构件破坏以及因它们破坏引起的后果,主要用结构易损性、结构功能性和人员安全性来表达。按照不同的地震动水平,结构的性能水准可分为四级,即功能完好、功能连续、控制破坏与损失、保证安全。其中,简化的三级性能水准,即可继续使用、修复后可再使用、保证安全。

3.抗震设计的目标性能

结构的抗震设计的目标性能是针对某一地震设防水准而期望达到的抗震性能等级,抗震设计目标性能的建立需要综合考虑场地特征、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与恢复重建、潜在的历史或文化价值、社会效益及业主的承受能力等诸多因素。我国抗震规范的目标性能实际是:小震不坏,中震可修,大震不倒。

(二)抗震设计的常见问题

1.建筑体形

由于建筑地形的限制,或为了形成街景,业主常要求设计单位在建筑体形上赋予变化,以求美化。主要表现在:a.建筑平面因地势需要设计转折;b.结构平面凹凸不规则,有的凸出或凹进的尺寸大于相应尺寸的30%;c.上部砌体总层数不一致,有的层面差达到两层甚至以上;d.楼板局部不连续或刚度突变,出现楼板错层,或楼板开洞率太大,有效楼板面积不足结构典型平面的50%;e.为了满足下部大空间的利用,下部框架投影面积大大超过上部砖房面积,质量出现较大偏心,使结构出现较大的不规则扭转;f.楼层之间大刚度和承载力变化明显,变化率超过20%~30%以上。

2.框架结构

框架的设计问题出现的形式多样:a.框架柱网不规则,开间不均匀;b.底部框架梁跨度太大,曾出现9m的跨度,必然导致“强梁弱柱”;c.框架梁柱截面偏小,表现为“剪压比”和“轴压比”超标;d.梁、柱的纵向配筋率和体积配筋率小于抗震要求;e.起转换作用的楼面的次梁设置不合理,有的偏少,有的不便于施工。

3.抗震墙

底框结构没有按要求设置抗震墙,追求经济效益,减少抗震墙数量;强调空间功能分布,抗震墙分布不对称、不均匀;有的工程抗震墙布置过多,使薄弱层上移,由于多层砌体房屋结构变形、耗能能力差,地震时破坏往往更加严重;剪力墙没有注明抗震等级。

二、抗震概念设计的重要性

大量的震害表明,结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。概念设计的目的就在于合理地选择结构形式,并通过构造措施来满足“大震不倒”的要求。设计师在提高抗震设计意识和水平的同时,建筑方案的选择不受业主的干扰,避免建筑的形状、尺寸、布局等表现出明显的抗震缺陷;结构方案更不能受业主的经济观念和使用功能的影响,降低下部结构的延性,使抗震墙的数量、形式、布置严重不合理,包括构件的构造措施不力等。

三、我国建筑抗震加固发展的过程

抗震鉴定的结论是抗震加固的目标和依据,抗震加固是抗震鉴定延续。回顾过去.我国建筑结构的抗震鉴定及加固经历了试点起步、蓬勃发展到综合开发的三个阶段。

第一阶段,大致由1966年邢台地震开始到1976年唐山地震,是抗震鉴定及加固的试点起步阶段。这个阶段的主要特点是:探索抗震鉴定及加固的基本技术和管理方法,在实践中证明了抗震鉴定及加固的必要性和有效性。

第二阶段,自1976年唐山大地震后至1989年基于概率可靠度理论的国家标准《建筑抗震设计规范》(GBJ 111.89)正式,是抗震鉴定及加固蓬勃发展阶段。这个阶段的这种主要特点是:建立了抗震鉴定及加同的基本管理体制,制定了主要着眼于安全的《工业与民用建筑抗震鉴定标准》(TJ 23-77),在国家计划的统一安排下,7度及以上抗震设防地区完成了一批现有建筑的鉴定和加固,使我国城市现有建筑的抗震能力得到了明显提高。在这个阶段.抗震加固提出了提高强度、提高变形能力和加强整体性的三种同标,以外加圈梁、构造柱、夹板墙和钢构套为基本手段,形成了增强自身法、外加构件法和替换法等基本加固力法。

第三阶段,大致由《建筑抗震设计规范》(GBJlI-89)开始执行起,是抗震鉴定及加固综合发展阶段。这个阶段的特点是:抗震鉴定及加固的要求扩大到6度设防区,制定了与GBI11.89设计规范配套的鉴定及加固的技术标准,强调建筑结构抗震能力的综合分析开发,随着经济体制的改革,抗震鉴定、加固与建筑功能改造紧密地结合在一起,抗震加固,不仅要考虑安全,还要考虑扩大使用面积,改善使用功能,并保持建筑造型的美观。此阶段不断有新技术、新材料应用于结构抗震加固中,如碳纤维片加固技术、钢筋化学锚固技术、隔震和消能减震技术等。

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做好前期的设计和准备工作后,进入正规的实施阶段,工程实施中也要有很多的注意点,要掌握技术要点和施工方法。(1)对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定,这些工作看起来简单,其实非常的重要,所以这个工作一定要认真的对待,尽量做的细致一些。而且必须要有专业的实验室对原旧钢结构以及加固用的新钢材进行取样实验,出具权威评定报告,明确出符合条件的原料、需采购新钢材、焊条规格型号(或螺栓)、焊接连接工艺的技术。(2)对原旧钢结构进行喷砂除锈、清除表面覆盖的所有腐蚀的氧化层及渣物,然后根据这些钢结构的使用年限和损毁程度,与设计一起研究,通过一系列专业的计算和讨论,确定实用可靠的处理、加固、改造方案。(3)原有旧钢结构只要生锈或者有一定的残渣等就会逐渐的被破坏下去,所以一定要将钢锈、表面覆盖的腐蚀氧化层及渣物彻底清除,用空压机连接专用的喷砂除锈机来进行彻底的清除工作,个别腐蚀严重的部位要提高警惕,必要的话可以投入相应的劳动力,人工用钢凿、榔头、砂轮机来进行凿、磨工作。喷砂除锈的砂子采用中细黄砂,一定要提前晒干。

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Keywords: building structure; Strengthening plan; Optimization design

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

一、建筑工程加固概述

自从人类有建筑以来,就出现了结构加固这个传统行业,但在过去,人们习惯于把加固和维修完全等同,因而技术水平提高不快,没有形成一门科学近十余年来,结构鉴定和加固改造技术在我国得以迅速发展并已初具规模,其作为一门新的学科正在逐渐形成。

已有建筑物的加固较新建建筑物复杂,它不仅受到己有建筑物原有条件的种种限制。而且这些建筑物往往还存在着各种各样的问题。这些问题的起因往往错综复杂,有的无案可查有的则相当隐蔽。另外,已有建筑物所采用的材料因年代不同,经常与现状相差较大。一般情况下,在确定已有建筑物加固方案时,应周密考虑,严格遵循工作程序和加固原则。

二、改进层次分析法的基本原理

层次分析法是通过分析问题、建立层次分析模型、构造判断矩阵、层次单排序和层次总排序等步骤来计算各层次评价指标的相对权重以及各层次评价指标对总目标的组合权重,从而得出不同方案的综合评价排序。

加固方案的设计一般可以分为①方案构思阶段②方案初步设计阶段③方案详细设计阶段,传统的层次分析法一般将方案的评价和比选放在③阶段之后。而笔者认为可以将层次分析法的几个步骤分开来,依次介入方案设计的三个阶段:在方案设计的①阶段可以进行评价指标的初选,并将初选结果反馈给方案设计者。在方案设计的②阶段,根据设计的情况最终确定指标构成,然后由专家确定各指标的权重,并将结果反馈给方案设计者。在方案设计的③阶段,获取各备选方案的详细信息,对各个方案的各项指标进行评价,确定评价值。最后由评价值和指标权重综合得到各备选方案的综合价值系数。

三、工程实例

某建筑结构加固工程有三个方案进行综合优选。方案一采用加大截面加固法,其优点是总价最低,直接加固费用较少,施工工艺好,进度适中,有一定的优惠条件。但是维护费用高,检测鉴定及加固设计工作一般,人员素质及设备状况一般,对使用功能无大影响;方案二采用外包钢加固法,其优点是人员素质良好,设备先进。但维护费用偏高,总价居中,直接加固费用与方案一差不多,施工管理一般,对使用功能无影响。方案三采用碳纤维加固法,其特点总价最高,但维护费用最低。施工进度合理,注重环境艺术,人员素质及设备状况一般、施工对使用功能有一定影响。三个方案各有优缺点,试对其进行综合评价,从中优选一个方案。

3.1评价指标体系的确定

对于施工方案的选择,不同的决策者会根据企业的设备情况、资源以及自己的偏好等因素得出不同的结果。因而施工方案多目标评价决策指标体系要尽可能涵盖施工方案多目标评价决策中的各种因素。然而.施工方案设计是一个创造性的过程,粗略地可以分为方案构思、初步设计、详细设计三个阶段,不同的设计阶段设计评价有不同的特点,对评价指标也有不同的要求;另外,随着各种新材料、新设备、新技术和新工艺的应用,使得这些评价指标本身也在不断变化。所以一个固定的、不能进行修改.、调整的评价指标体系,将不能满足施工方案多目标评价决策的要求。因此本文构建了动态的评价决策指标体系框架,用以动态地、全面地建立包括影响施工方案多目标评价决策的各种因素。

该指标体系框架具有以下几个特点:

(1)动态性。方案评价者可以根据实际需要增加、删除、修改、重命名指标体系中的每一个指标(除目标层),并且能进行保存,便于下次调用。

(2)灵活性。该指标体系框架结构灵活,具有可扩展性。

(3)层次性。该指标体系中每一个指标都可以由若干个子指标构成,这样可以尽可能全面地描述某项评价指标的复杂内容。考虑到指标体系越复杂,进行评价决策的难度更大,可操作性差,因而在本系统中,限定了最大层次数为3层。

(4)唯一性。该评价指标体系中的评价指标都具有唯一性,即指标体系中任一被编辑的指标都不允许重复出现在同一个评价指标方案中。评价指标体系体现了方案评价者的意图和实际需求。如果评价准则发生变化,则衡量方案的性能指标体系所做出的评价结果也将随着发生改变。指标体系通常是通过层次分解的方法,首先确定总目标,然后将其分解为各个性能指标,性能指标还可再划分为子指标,逐层细分。其结构实际上反映了满足功能需求的评价准则与达到评价准则的解决方案之间的一种映射关系。从前面介绍的施工方案多目标评价决策指标体系的建立原则可知,各个设计准则之间的相关性应尽量小,即准则之间应具有一定的独立性。

3.2建立评价层次结构模型

1、确定总目标

以“选择最优加固方案”为目标层A。

2、根据对该结构工程加固方案的细分,确定三种方案作为实施方案层P,具体方案如下:

(1)加大截面加固法

(2)外包钢加固法

(3)碳纤维加固法

3、建立准则层

建立评判指标体系时,不是从具体的影响因素出发,而是以评判标准为出发点,先建立一级评判标准,再把一级评判标准进行细分,建立相应的二级评判标准,其指标输入值是专家综合打分的结果。在改进的层次评判法中,首先根据评判目标A(最佳加固方案)建立一级评判指标:工程进度、工程造价、安全与质量和施工因素;在各一级评判指标的基础上建立相应的二级指标。

3.3确定指标权重向量

在最终确定指标构成以后,就要确定各指标的权重。在这里采用了改进的权重确定方法:首先由专家们对指标进行层次单排序,得到排序值,然后,结合排序结果进行指标间的两两比较,并用指数指标赋值。经过对赋值的整理和计算就得到指标相对权重。要说明的是,以上做法仅针对定性指标。定量指标不设定相对权重(分目标层出外)。得到每一位专家的意见后,对全部专家的结果再此归一化。

四、结论

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1、结构加固的技术及方法分析

1.1 加固方案具有良好的施工性

加固方案和施工在进行结构施工时显得尤为重要,根据不同建筑物的情况制定不同的施工方案和方法对建筑物进行加固。是否具有施工作业的可行性是加固工程的必要条件,阻碍建筑结构加固的一个重要因素是没有良好的施工性。某些施工方法虽然理论是具有解决问题的能力,但是施工难度较大,造成劳动力使用量大、安全性低以及工期较长,使得加固质量受到了影响。

1.2 加固工程和加固方法

间接加固和直接加固是的两种类型,我们实际中根据使用要求以及实际条件,采用合理的技术和方法。我们应该根据实际工程条件,进行方案的比选进行加固方法的选用,同时我们也要考虑技术的可靠性和经济的合理性。对于构件加固和体系加固同时存在的情况,我们首先应该考虑体系,然后考虑构件。针对不同的构件进行加固是,我们首先考虑的是重要的结构和关键的构件。对于单一方法有效性不稳定时,我们采用综合法。

介绍加大截面加固法。受弯构件的受压区增加现浇层,这样可以扩大受压区的截面尺寸,层架截面的高度,从而增大结构斜截面的抗剪能力、正截面的抗弯能力以及整个截面的刚度,对结构起到了补强加固的作用。钢筋强度和面积的加大提高了混凝土构件正截面的承载力,其前提是在适筋的范围内。有效提高正截面的抗弯能力可以增大主筋的面积,条件是原构件截面配筋不高。通过在受拉去的截面增加现浇混凝土围套课增加截面。为了提高构件的承载力以及改善使用性能,我们可以通过原构件和新加部分共同协调工作。次加固法具有成熟的设计和施工经验,同时工具简单、适应性强,可以用于一般构造物包括板、柱、墙的混凝土加固,缺点是具有长时间的湿水作业,对生活和生产有负面影响,并且对建筑物的净空有影响。

置换混凝土和预应力加固。此种方法和加大截面法的优点是一样的,相对优点是对净空的影响较小,缺点是同样存在较长的湿作业时间,在有严重缺陷以及受压区混凝土强度低的梁、柱等的适用。在新增外部荷载以及预应力的共同作用下,预应力水平拉杆内会产生轴的拉力,通过杆端的锚固偏心传递到构件上,此时偏心受压作用在杆件中,缓解并控制了构件裂缝的发展,同时提高了斜截面的抗剪承载力。

运用外粘型钢进行加固。在用外粘型钢进行加固的条件下,在梁截面的四隅贴角钢,在梁的受压区有楼板或是翼板是,用钢板替代梁顶面的两隅。使用粘贴钢板加固方面计算斜截面以及正截面的承载力,在计算时用角钢的截面面积额代替钢板截面的面积。

采用粘贴纤维复合材加固的方法。为达到加强加固改善受力情况,我们利用胶结材料将纤维复合片粘贴于构件的表面,纤维复合物理材料的优点:具有耐久性和耐腐蚀性;强度高,其为钢材的十几倍;化学性质比较稳定,不会与盐碱等化学物质发生化学反应。

2、工程加固设计的必要性

2.1 现实需求

由于现实需要,建筑设计人员在熟练掌握新建筑的结构设计基础上,对房屋的改造好加固设计工作也要掌握。现实生产中很多方面造成加固的必要性,有些建筑为了增加使用面积,在原有的基础上进行加层;被迫与相关规定,楼层的周边凹凸部分进行补平改造;抗震要求进行加固;遭受超载,火灾以及不均匀沉降等相关原因要进行加固等。

2.2 鉴定及检测的必要性

为了保证建筑结构的耐久性、安全性和适用性的要求,鉴定和检测是改造前必须进行的一项工作,同时,对其可靠性做出合理的评价。检测过程中,我们要根据具体的特点和情况对重点内容进行检测,钢筋配筋、混凝土碳化深度混凝土强度等级等是着重检验构件。

2.3 建筑结构的改造、加层加固设计必要性

首先,既有建筑物进行改造加固设计实施后,安全性和耐久性的责任有承担此任务的实际单位承担,未参与改造的原单位不为此负责,所以研究单位和设计单位承担改造加固设计。

其次,要与施工单位进行配合,施工单位的水平以及经验,有助于确定更加有效的实施方案。如果在设计时并不能确定施工的单位,开工之前应该针对设计中结构的是施工要求以及做法与施工单位进行讨论以及交底,同时必要时对施工方案进行修改设计,保证工程最低造价和质量。

3、施工实施中的技术要点及施工方法

首先,对原来的钢结构进行取样、考察、实验的工作一定要认真落实,有专业权威的实验室对原来的钢材就行取样实验,做出具体的报告,从而确定所需要的新钢材的焊条规格型号和材质等。

其次,对现场原来的就钢就行清除表面所存在的氧化层,并对钢结构进行喷砂除锈,完成后确定使用可靠地改造、处理以及加固方案。

最后,对于腐蚀氧化层以及渣物的清理要彻底,使用专业的空压机连接专用的喷砂除锈机进行处理,对于腐蚀严重的部分,可以使用榔头等进行处理。晒干喷砂除锈机中的细黄沙,在施工时要做好施工人员的防护工作,同时搭设环境保护设施。

4、总结

总而言之,建筑结构的加固是建筑工程的一项十分重要的环节,我们应该从源头上抓起,提高工程技术水平,加强工程管理水平,除此之外,我们要掌握加固方法、设计及施工技术等方面的知识。受作者水平所限,针对文章中的不足之处,希望同行之间相互指正,我们会吸收各个方面的批评意见,保持着积极向上的科研态度,为我国建筑结构加固方面做出自己最大的贡献。

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一、建筑结构加固概述

1、结构加固的基本原则

(1)结构经可靠性鉴定需要加同时,必须进行加固,加固的范围可以是整体房屋,亦可是指定的区段或特定的构件。

(2)加固设计应考虑施上方便且可行的施工方法。对于混凝土结构,宜提高一级强度等级,并加强构造和连接措施等,以保证原结构与新混凝土协同工作。

(3)由于高温、腐蚀、冻融、振动等原因造成的结构损坏,加固时应采取减小、抵御或排除上述不利水素影响的对策,保证加固后的结构安全可靠,正常使用。

(4)结构加固应尽量考虑经济效果,尽可能做到在不停产的条件下加固,尽量不损伤原构件和减少构件的拆除,能够使用的应当保留。

(5)加固过程一定要注意安全,若发现结构构造有严重缺陷,应立即停止施工,待消除隐患后方能继续。

2、加固方案设计的注意点

(1)选择加固方案要考虑施工安全、效果可靠、经济性好,而且施工耍简单,工期尽量短。一般的加固工程都能做到效果可靠,但往往会忽略其人员施工安全、技术合理、经济性等方面的不足,造成施工人员安全系数低,施工工期长,工艺复杂,或者是出现不必要的浪费。

(2)加固方案要在满足加固本身的要求上,多考虑使用新技术、新材料、新工艺。随着当今科学技术的飞跃发展,先进的技术、材料、工艺都能使加固方案达到事半功倍的效果,比如近几年兴起的复合材料加固法。所以一个优秀的加固方案不但要在性价比、性能比上下功夫,还要体现其工艺技术的先进性和科学性。

二、混凝土结构的加固技术

1、增大截面加固技术

对混凝土结构而言,增大截面法是通过采用同种材料(混凝土)来增大原混凝土结构截面面积,从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时,常采用增大截面法。

2、预应力加固技术

预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力,影响并改变原结构应力分布,并降低结构原有应力水平,致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此,后加部分与原结构能较好地共同工作,结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果,适用于大跨度结构加固,以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。

3、增设支点加固技术

增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度,达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠,但对于使用空间有一定影响,适用于粱、板、桁架、网架等水平结构的加固。

4、化学灌浆补强加固技术

化学灌浆补强就是将一定化学材料配制成浆液,用压送设备将其灌入混凝土结构裂缝内,使其扩散、胶凝或固化,达到补强的目的。化学灌浆材料主要有两种:一种是以环氧树脂为主剂配制成的环氧树脂灌浆材料,它具有化学稳定性好、可以室温固化、收缩小、强度高、粘结力强等一系列优点,而且因为环氧树脂灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力,能有效地修补混凝土的裂缝,恢复结构的整体性,目前是一种较好的补强固结化学灌浆材料,一般用于修补宽度为0.2~0.5mm的裂缝;另一种是以甲基丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料。它具有可灌性好的特点,能灌入0.O5mm宽的细微裂缝中,一般用来修补缝宽在0.2mm以下的裂缝。

5、水泥压浆补强加固技术

水泥压浆补强法是一种用压力设备将水泥浆液压入结构构件的蜂窝、孔洞或裂缝中,充填并固结这些缺陷,以达到补强加固的目的。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低,运输、储存方便及灌浆工艺比较简单等优点,至今仍是应用最广泛的灌浆材料。该法的缺点是需要专门的设备,主要用于因地震、温度、沉降等原因引起的砖墙裂缝的修补。

6、喷射混凝土补强加固技术

喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌和料和水(干喷机)或混凝土湿料(湿喷机)以高速喷射到混凝土结构上,并快速凝固成型的加固方法。喷射混凝土不需要振捣,它借助水泥与骨料之间的连续冲击实现密实化,也不需要支模或只需部分支模,施工方便、速度快、工期短,喷射凝固层与原结构粘结力强,所以在大范围加固工程中具有独特优势;其缺点是需要专门的设备,对混凝土的配合比设计要求较高。这种方法常用于病弱混凝土的局部或全部更换;在梁、板等构件的下面增补混凝土;填补混凝土和砖石结构中的孔洞、缝隙及混凝土墙的麻面。

三、混凝土结构的加固设计应用

1、混凝土梁、板加固的设计

(1)增大截面加固法。增大截面法,是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积, 同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。增大截面法的加固效果与多种因素有关,如原结构在加固时的应力水平,新旧混凝同工作情况,结合面的构造处理,材料的性能;而加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败。

(2)黏贴加固法。黏贴加固法是用黏结剂(结构胶)将钢板或其他高强材料(如碳纤维、玻璃纤维)黏在需要加固的部位,以提高构件的抗弯、抗剪承载能力,亦可提高构件的刚度和整体性。该方法始于20世纪60年代,它不仅用于建筑,同时也用于桥梁、公路的加固。

(3)增补受拉钢筋法。对于承载力要求增加不大、经验算其截面高度满足要求的梁,只须适当增设受拉主筋即可。后补的钢筋可以直接焊在原梁的钢筋上。增补受拉钢筋法可分为全焊接补筋和半焊接补筋和黏结法三种。

2、混凝土柱的加固设计

应根据柱子外观表现、现场调查结果以及室内的工作结果。判明混凝土柱破坏的原因,从而采取各种不同的加固方法,及时对受损坏的混凝土柱进行加固处理。

(1)增大截面法。增大截面法又称外包混凝土加固法,是一种使用最广泛的加固柱子方法,在条件允许的情况下,是一种最可靠的传统加固方法,它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量,能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度,尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则,具有更好的抗震性能。

(2)外包钢加固法。所谓外包钢加固,就是在混凝土的四角或两面包以型钢的一种加固方法,它的优点是构件的截面尺寸增加不大,但原柱的载力能力提高较大,这种方法特别适用于构件外形受限制,不宜增加太多的情况。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法,而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。

(3)置换加固法。置换法是一种针对柱子混凝土部分进行处理而提高承载力的方法,采用这种方法时一般不考虑原钢筋利用率的折减。该方法普遍用于混凝土柱因火灾或其它破坏而导致混凝土强度下降引起柱承载力不足的情况。

(4)预应力撑杆加固法。预应力撑杆加固框架柱是种简单又快速的加固方法,能有效地提高轴心受压或偏心受压柱的承载力,预应力撑杆有单侧和双侧两种i单侧撑杆适用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低、弯矩不变号的偏心受压柱加固;双侧撑杆适用于需变号的偏心受压及轴心受压柱加固。

四、结束语

结构加固设计在我国仍属于新兴领域,随着科学技术进步和新型施工技术的研究与应用,其计算理论、技术措施和应用材料会更加成熟完善,并满足提高结构使用功能和安全性能的需求。混凝土结构加固设计是一个繁琐而技术含量较高的工作,需事先建立明确的工作思路,通过对原有建筑物的仔细剖析,熟悉其工作性能和状况,由概念设计着手,从整体上分析原有结构体系和新增体系的合理性,在结构构件和节点的处理上在符合概念设计的同时满足两种极限状态设计。改造方案要兼顾合理性和经济性,根据实际条件选择适宜的加固方法,最大限度地达到主的使用要求,实现预期的加固效果。

参考文献

[1]邓伟瑜.浅谈建筑结构混凝土加固技术方法[J].沿海企业与科技,2009,(05)

篇12

当前的房屋建筑结构的设计和施工质量,直接决定了房屋建筑工程的整体稳定性和耐久性。我国当前的房屋建筑工程中,老旧混凝土结构开始出现诸多问题,严重威胁了房屋建筑结构的稳定性与安全性,如不能及时采取处理措施,势必严重影响居住者人身安全,因此,采用合理的混凝土结构加固技术至关重要。

2建筑工程中的混凝土结构加固设计

2.1基本原则

建筑施工中,通常需要综合运用多种科学技术,而混凝土结构加固技术的运用就是其中之一,在结合大量先进技术、材料、施工方法的情况下,有效提高了混凝土加固的实际效果,提高了工程建设的经济效益。在设计混凝土加固工程时,也需要综合考虑相关的技术指标、经济指标等因素,从而确保工程设计能够具备相应的科学性与先进性。在实施混凝土加固时,通常选用强度相较于加固对象更高的混凝土材料,并注意做好加固结构、加固对象连结等细节施工,保证加固件与加固对象能够维持协调的运作,从而维护建筑结构整体上的一致性。如果将混凝土结构加固技术应用于由于高低温、化学反应、机械震动等因素所造成的建筑结构破损问题,应当结合破损的实际原因,选择相应的处理方法,以减轻甚至消除破损原因,达到提高建筑结构安全稳定性的效果。衡量一项工程活动整体质量的重要指标之一,在于其经济效益的评价,在实际的工作中,混凝土加固施工应当尽可能避免影响到原建筑的正常使用,从而减少加固施工可能对原建筑带来的负面影响,因此建议尽可能以原本建筑条件为基础,降低加固施工的成本。

2.2常见建筑结构加固方法的缺陷

直接加固法缺陷直接加固法中有置换混凝土加固法,这一方法的使用不会影响到建筑物净空,但施工需要花费非常多的时间,将严重影响到混凝土强度,并使梁、柱混凝土承重加大,影响建筑结构稳定性;还有一种大截面加固法,这一施工方法现场湿性作业时间长,影响到正常生产与生活,还会使净空减少;粘结外包型钢加固法现场需要使用大量钢筋,需要将混凝土结构强度增大,加固效果与胶黏工艺水平相关,在湿度环境下会使构件出现弯曲或者变形;黏贴纤维增强塑料加固法的使用需要设置防火层,不适合应用在所有的建筑构件中;绕丝法的不足与截面法相似,需要对构件施加较大约束力;锚固法需要对构件混凝土承重改造。

3房建结构新型加固技术

3.1间接加固技术

间接加固技术,通常是根据房屋建筑工程实际的受力情况,合理选择的加固技术。如果混凝土构件出现受力不均的情况,将会破坏房屋的结构,必须采取相应的调整措施,进行房屋结构的加固设计,例如,通过对受弯混凝土构件采取预应力加固的方法,有效限制外荷载可能对混凝土构件造成的损坏,从而达到防止荷载过大致使房屋结构破坏的目的;或者通过降低外荷载效应的方式,提高混凝土结构本身的抗弯能力。间接加固法中,最为常用的是预应力水平拉杆加固技术,其主要是在混凝土结构上施加预应力,以改善工程混凝土结构抗裂性能,限制裂缝宽度、长度,进而改善混凝土构件的施加预应力,延长房屋结构的使用寿命。另外,预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一,在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装,该种方式具有很强的抗压性和稳定性。

3.2直接加固技术

3.2.1增大截面加固法

当混凝土材料处于三向应力状态时,三向应变将受到约束,进而将混凝与承载力增强;当侧向压力增大时,约束混凝土构件也会出现横向变形的增大,促使结构承载力增大。按照三向受力原理,新、旧混凝土结合构件将共同受力,使构件刚度与强度增大,进而使整体承载力增强。这种加固方法优势是能够在构件外表面增加一个钢筋混凝土套箍层,进而将原来的混凝土强度与延伸性增强,提升混凝土抗压性能。

3.2.2外贴型钢加固法

外贴型钢加固法具有现场工作量少、受力稳固、工期短的特点,能够对原有构件除锈以后应用,湿性作业减少,构件在加固后的1d时间内都可以应用;外贴钢技术受环境与截面面积影响,能够将刚度与承载力提高,并且使用成本较低。黏贴过程中对粘结强度与弹性模量有较高要求,如果周围环境有腐蚀介质时需要使用可靠的耐久性防护措施。

3.2.3黏贴碳纤维复合材料加固法

使用碳纤维复合材料加强混凝土构件稳定性能使新、旧构件后期强度增大,并提升加固速度,加固以后的结构构件会有更高耐腐蚀性与耐久性,对结构影响小,几乎不会使截面面积增加,耐久性良好,大大提升结构构件受力性能。碳纤维加固技术使用的越来越多已经渐渐取代了粘钢加固技术,鉴于碳纤维弹性模量低,一般在220GPa左右,高弹性模量在340~560GPa之间,将碳纤维复合材料外贴会使构件加固效果提升.

3.3钢丝网砂浆加固技术

钢丝网砂浆加固技术优势在于自身含有较高钢材与复合水泥砂浆,并且砂浆具有较强的分散性。研究证明,当钢丝网水泥砂浆含钢量达到300kg/m3时,会比普通的水泥砂浆更容易增强砂浆特性。钢丝网砂浆加固使用的材料弹性好、抗拉强度大、抗渗性与抗裂性好。在实际工程中使用普通钢筋混凝土构件容易出现开裂、断裂等问题,并使预应力构件自重降低,延性较弱。而使用钢丝网水泥复合砂浆则能增强混凝土构件的整体承载力,增强结构稳定性。

3.4注浆加固法

注浆加固法主要针对的是混凝土结构物开裂问题,原理是利用环氧树脂粘合剂或密封剂,实施加固修补,以不影响实际生产为基本前提,尽可能达到预期的强度要求,从而延长结构使用寿命,效果安全可靠。这种方法主要有以下特点:①灌浆时应延续且慢速,保证树脂尽量都注入开缝的部位;②这种方法可控制注入量,在需要时也能及时增加灌浆料;③可以依据注入的需要、开裂的大小调整注浆压力;④能直接用肉眼观察到注入的情况以及注入量。这种方法主要适用于隧道、桥梁等混凝土结构建筑物的开裂修补上。

4建筑混凝土结构加固工程实例分析

4.1工程概况

某高校体育场占地面积约为11562.2m2,附属建筑面积达4532.72m2,建筑耐火等级为2级,建筑使用年限为40年,结构类型为框架式结构,抗震度为Ⅶ度,其结构布置如图1所示。鉴于设计出现变更,原有结构的稳定度与钢筋混凝土承载力不能满足标准。该工程需加固钢筋混凝土柱,高为8.2m,另有一根长度在11.2m的钢筋混凝土框架柱,如图2所示。

4.2混凝土结构加固设计

工程使用了外贴钢加固法,在混凝土构件外贴一层型钢,与原有混凝土构件一起工作,受力整体均匀,进而将建筑结构的抗弯性能与抗剪性能增加。在使用外贴钢加固法以后,使混凝土构件刚度与承载力明显增强,减少了配筋量,使用胶黏剂与黏贴工艺,增强了黏贴稳固性。本工程是一个看台结构,使用两个柱作为加固构件,使用外贴型钢将构件加固,造价低廉,高分子材料使用比套箍加固法少。此外,本工程还使用了套箍加固技术,将原有钢筋量输入,使用PKPM软件对参数分析,加固原配筋面积为3562.2mm2,在不改变截面面积情况下需要加固的配筋面积为1230.63mm2,使用套箍加固技术间距控制在120,考虑到厚度,需要在原有截面面积上增加配筋量。使用PKPM软件中混凝土构件加固设计软件,对混凝土构件进行验算。取中间纤维的设计拉应变取值;纵向受钢筋极限设置为0.02,单层纤维厚度为10mm直径。使用不同加固软件对套箍加固技术进行分析。

5结语

房屋建筑工程中,混凝土结构属于基本骨架,因此其稳固性将直接关系到整个建筑的坚固。在进行房屋混凝土结构设计的过程中,应当注意切实加强整个设计过程中各个设计环节,严格按照相应设计文件开展施工,充分保证房屋建筑的施工质量水平,满足房屋建筑建设的相应功能。

作者:刘笛 单位:中机中联工程有限公司

参考文献:

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一、钢结构建筑的概况

钢结构建筑一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线,集合成为一个新的产业体系,这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言,用钢板或型钢替代了钢筋混凝土,强度更高,抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作,现场安装。因而大大减少工期,由于钢材的可重复利用,可以大大减少建筑垃圾,更加绿色环保。因而被世界各国广泛采用,应用在工业建筑和民用建筑中。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟,逐渐成为主流的建筑工艺,是未来建筑的发展方向。其优点主要包括以下几点:

1、大大节约施工时间,施工不受季节影响;

2、增大住宅空间使用面积,减少建筑垃圾和环境污染;

3、建筑材料可重复利用,拉动其他新型建材行业的发展;

4、抗震性能好,使用中易于改造、灵活方便,给人带来舒适感等等;

5、强度高、自重轻,构件安全富裕度稿,降低建筑物造价;

6、符合国家可持续发展战略,低碳、绿色、环保、节能灯是国家重点支持的产业。

7、耐热但不耐火,需要表面涂装防火涂料;

8、表面需涂装防腐涂料,减少或避免腐蚀,提高耐久年限。

二、钢结构选型与结构布置设计

建设部、国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业"十五"计划和2015年发展规划纲要》。纲要中明确阐述:钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点,此外,钢结构建筑还具有良好的空间感,可设计成大量开放型办公室围绕着空中花园、中央天井加上合理的电梯设计可达到最低的能源消耗。因此钢结构又是环保型和节能型建筑结构。与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构,发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是概念设计,它在结构选型与布置阶段尤其重要,对一些难以作出精确性或规范规定的情况,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系,破坏机理,震害,试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施,运用概念设计可以在早期迅速有效地进行构思,比较与选择,所得结构方案往往都易于计算,概念清晰,定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算,同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

钢结构通常是框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构形式,其理论与技术大都成熟,亦有部分难题没有解决,或没有简单适用的设计方法,结构和选形式,方应考虑它们的特点,基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落,而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉力为主的悬索结构体系。

结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质等综合考虑。一般说要刚度均匀,力学模型清晰,尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础,柱间抗侧支撑的分布应均匀,其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转,结构的抗侧应有多道防线。框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。

三、建筑钢结构的加固方式

钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。

1、改变结构计算图形

改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。 (1)改变结构计算图形的一般加固方法为对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固: 如增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷; 在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。

(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固。如改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;调整连续结构的支座位置;将结构变为撑杆式结构;施加预应力。

(3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固。增设撑杆变桁架为撑杆式结构; 加设预应力拉杆。

2、加大构件截面的加固

采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。

3、连接的加固与加固件的连接

钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。

钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

4、裂纹的修复与加固

结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。

四、结束语

综上所述,随着经济的发展,钢结构在建筑加固工程中的应用日趋广泛,钢结构是以钢材为材料制成受力构件的结构,钢结构住宅以其能使建筑更富有功能化,预工程化程度高,建设成本降低,自重轻,安装容易,环保节能,抗震性能好等综合优势而受到各方面的重视。

参考文献:

[1] 吴耀华,张煜,肖伟,黎文. 厦门国际会展中心大跨悬臂钢结构设计[J]. 钢结构. 2000(02)