古建筑结构设计实用13篇

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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

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[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:

篇6

引言

在我国,众多是建筑结构的稳定性都是比较不错的,而且在设计的风格和艺术上也越来越体现比较高端的水平,但是由于我国现代建筑设计与施工技术起步的比较晚,因此存在好多的建筑需要在建筑完后需要进行一定加固,当然,加固的除了一般的建筑之外还有就是你年代有点久的建筑的加固,都是涉及一般的工业和民用的建筑加固。一般的工业以及民用的建筑的结构是比较简单的,主要强调的是实用,而不是寻求某种美感作为一种追求的建筑,因此加固建筑并不是一件特别强调没干的事情,但是,强调是实际上的效果的绝对。本篇文章主要讲的就是一般的工业与民用建筑加固的问题的探讨和研究。

建筑结构加固的概念

工业

所谓的工业建筑加固的概念就是主要涉及通过一定工业原材料以及工业建筑的加固需要的设计来对于工业的建筑进行一定加固处理的过程,其中主要涉及的就是应用一定的建筑学方面的而知识,具体到工业建筑的设计特点、工业建筑的的施工特点以及工业建筑的加固的方法等。所以,对于工业建筑的加固是比较困难的,因为对于工业建筑来说质量的要求是很高的,工业建筑涉及了一定的工业方面的产业结构以及一些特殊化学元素的影响等,这都是在建筑加固的考虑范围之内的。

民用

民用建筑加固主要涉及的就是强调了一种风格和质量的结合,但是在风格和质量的要求上又不是很强调,但是具体化比较强,也就是说民用建筑的加固会很多一部分注意建筑的细节之处,例如是否注意到加固的材料影响了民用建筑的美观,会不会影响到民用建筑的功能等的具体方面。但是,对于民用的建筑的加固实际上不会用到太多的专业的知识,而是用到的艺术类的知识比较多,加固的方法是是细化的,也是具体的,更是具有还原性质的。民用建筑还在整体的风格上有所要求。

比较

相对于工业建筑的建筑加固,民用的建筑加固在一定的程度上体现了建筑风格的特点的不同,从建筑加固的特点上,工业建筑要求是坚固为主,效果最重要,而民用的建筑要求的却是在质量的基础之上强调了一定的美感与整体性,因为从人的角度来说,自己的房子之必须是要美观的。从加固材料上来看,工业建筑要求的是简单、纯粹,而民用的建筑加固要求的就是要材料多样而丰富。

总的来说,无论是工业建筑还是民用建筑的加固都离不开质量的保证的问题,所以,加固是一件比较费时费力的事情的,但是,较之设计建筑的原貌蓝图是比较轻松的。

建筑加固的重要性

建筑加固的重要性是不言而喻的,建筑的加固其实是一项堪比建筑原先在建筑设计以及建筑施工时要同等重要的,因为在建筑加固的过程之前,建筑的危险性已经是很高的了,人们在有危险的建筑中生活是非常危险的,所以,我们必须要重视建筑的重要性以及原因所在。

建筑加固的重要性体现在安全角度上

需要加固的建筑一般的危险性都是比较高的,加固与翻修是不一样的,翻修主要是对建筑的外形、主要的承重墙以及主要的材质进行一定更新等的情况。而建筑的加固却是有很大的不一样的,主要是涉及建筑因为老化或是人为或是自然的原因导致的建筑的损坏等后果等,然后对建筑进行一定加固。建筑的加固从安全性的角度来说都是必须要的,建筑加固是对建筑本身的安全性的极大的补充,是对建筑安全性的最好的补充。

建筑加固对于建筑资源的一种节约

建筑的加固需要的不是需要很多的建筑材料和资源的,所以在很多的程度上建筑的加固就是对于建筑材料的节省,虽然在很大的程度上加固的建筑的质量上不如新的建筑更好,但是,节约的资源确实是给建筑的材料的节约做出了一定的贡献。建筑的加固在很多情况下,是出于一种对于建筑本身的喜欢或是有纪念的价值。

3、建筑加固的数据的采集的简便

建筑加固的陈旧的建筑在建筑节能设计计算的墙壁,屋顶和地板类型的软件提供了大量不同的绝缘系统访问的范围和特点的各种绝缘系统,并完成所有相关的专业计算,并且根据数据计算出的形状系数和窗的数据,在建筑设计中的各种门、窗、墙、屋顶、柱子,室内设计参数,并按照标准的节能设计的。

建筑加固的节能设计计算,以验证是否符合国家和地方的监管要求,建筑加固的节能设计和输出的地方所需要的节能材料,最终通过不同的计算方法和以不同的方式评价建筑加固来确定的节约的建筑材料。

混凝土加固的方法的分析

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]所以,我们对这些方法进行一定分析。

(一)直接加固方法

1、加注的加固建筑横截面积

钢筋混凝土受压区的受弯构件,加上现浇混凝土层,增加横截面的有效高度,扩大截面面积,从而提高部件的弯曲斜截面受剪承载力和截面刚度,起到加固的作用。适当筋的混凝土受弯构件承载力的钢筋面积和强度增加和完善。加强原来的弯曲率不是很高,可以有效地提高抗弯承载力,增加主筋面积的最初的建筑加固。

置换混凝土加固法

这种方法的优点是加大截面法类似的加固方法,不影响混凝土加固建设,但也有缺点就是加固的工作很困难。这种方法适用于受压区混凝土强度降低,但是,其他承重构件钢筋混凝土会有时候存在的严重的缺陷。

3、有粘结外包型钢加固法

外包钢筋或钢板加固,外包钢筋混凝土梁一般应大幅湿外包粘钢加固构件作为一个整体,即使用环氧树脂灌浆的设备的扩张钢筋横截面面积,大部分承载能力和截面刚度都会大大得提高,另外,钢筋经过压缩。这种方法也被称为湿钢筋方法,该方法是通过一个可靠的、简单的结构,这也是个较少的工作现场。4、粘钢加固法

该法属于传统加固方法[2]。还有一种方法就是应用钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固承载力不足的能力,在构件截面(正截面受拉区,正截面受压区或斜截面)表面粘钢,它可以提高承载能力的加强件,者有利于建筑的施工方便。快速建设的规律,现场的工作作或只有少量的工作是影响生产或是生活的。

(二)间接加固的一般方法

1、预应力水平拉杆加固。

预应力混凝土受弯构件和额外的外部负载,搭配轴向拉力、杆端锚的力量,通过偏心力给相关的构件中间的仪器受压,以克服外部负载弯矩的作用,减少外部负载的效果,从而提高构件的抗弯能力的。杠杆传递给组件的压力使构件的高速发展,最终以缓解剪切的强度也随之增加。

预应力下撑拉杆加固法

钢筋混凝土构件的使用在预应力支撑杆上进行一定的加固定,最终形成了一个复合的加强构件和支撑小车超静定的结构体系,并且通过杆轴向心力产生的外部负载以及通过结合点加强构件的应对力,以抵消一些外部负载,改变原有构件的横截面应力的结果,从而提高了承载能力的构件。这种方法可以减少加固构件的应力水平,不仅强化了最终的效果,但总的来说也有较大幅度的结构,提高整体的承载能力的效果。

结语

我国的工程结构,特别是建筑物则因为特殊的历史和发展方式,在许多方面更需要对既有建筑物进行加固与维修改造[3]。,建筑的加固是一个存在很多争论的话题,因为建筑的加固是为了建筑的更好的维持一定的时间存在,但是在另一方面来说,如果建筑需要加固的话就说明了该建筑的质量存在了问题或者至少是该建筑的危险性大大增加了,因此也就没有必要的在加固了,不利于人们的再使用了,但是实际上,生活中存在很多的这种情况的,因为建筑的加固的成本远比在建要少很多的了。所以,这就需要我们谋求更好的加固的方法来提高建筑的方法的安全性。

参考文献:

[1]康宁,王友亭,夏吉安等.建筑工程的防排水.北京:科学出版社, 1998.

篇7

建筑结构的加固补强技术是一种综合性较强的技术,面对一栋需要进行加固补强或改造的建筑时,首先应采用适当的现场检测评定方法,确定加固补强或改造的局部结构及构件的现状,然后根据工程特点、现场条件、使用环境等选用可靠的加固补强方法,并按照国家现行有关设计规范标准进行分析计算,直至制定出具有可操作性的加固补强设计方案。

1 在加固设计之前应对建筑结构进行必要的检测和鉴定。

在加固设计之前应采用多种检测手段和科学的分析方法,全面地分析加固结构的安全状况,为加固改造提供了可靠的设计依据。目前,对建筑物可靠性鉴定、质量评估的方法基本上是建立在以宏观调查为主的基础上,以现场检查、结构验算为主,按设计规范、凭经验进行评价,缺少定量的数据分析。因此对建筑结构进行检测和鉴定应是以国内现行的各种工程建筑设计、施工安装规范规程为依据,运用专业技术理论和必要的科学手段,通过现场的调查、测试、检验和大量的分析、核算等工作,从建筑环境的间接和直接作用,工程材料、结构体系、地基基础、围护系统等内外各方面做全面、系统、综合的分析研究,对建(构)筑物的构件、体系以及整体进行认识,从而做出对该建(构)筑物(可能是单项工程,也可能是多项综合工程)综合总体的评估,为其进一步使用、维护、改造和管理提供科学依据。

混凝上强度检测对保证钢筋混凝上结构的安全性是至关重要的,检测时必须按照有关规范的要求进行操作,以尽可能真实准确地反映现场混凝土的质量状况。在国内目前常用的混凝土强度检测方法中,回弹法、超声回弹综合法和钻芯法在技术上已较成熟,从操作到计算都有明确的行业或协会标准。而对钢筋的检测现在可以采用电磁法、雷达法、超声法进行混凝土构件中钢筋配置情况的检测, 一般先用电磁法和雷达法测定钢筋位置, 再用超声法测定保护层厚度, 对于钢筋的直径和连接情况目前还不能较准确测定。

在实际工作中,对建筑结构进行检测和鉴定这部分工作,都由业主委托有资质的工程质量鉴定部门完成检测,由设计单位负责对结构进行整体复核验算,并对结构需加固的部位或构件提出加固要求。

2􀀁 分析建筑结构的缺陷成因和调查缺陷的情况是建筑加固设计的一项重要工作

对钢筋混凝土结构而言,最常见的主要缺陷是裂缝。长期以来,建筑工程裂缝问题令许多工程技术人员感到棘手,产生裂缝的原因主要有以下几方面。

2. 1􀀁 施工过程的裂缝

1)初期干燥裂缝。通常容易发生在表面上, 是不规则的, 宽度小。这种裂缝虽非大的缺陷, 但在容易遭受冻融的部位, 将会成为混凝土破坏的间接原因。

2)下沉裂缝。混凝土浇灌后比重大的材料将下沉, 但由于钢筋所阻, 使材料下沉不均匀, 致使被阻部位的构件表面出现裂缝。

3) 水泥水化、硬化时的裂缝。

4)模板支撑松动及拆模引起的裂缝。当混凝土处于硬化过程, 由于模板支撑不牢, 或在混凝土未硬化前就拆模, 致使混凝土产生裂缝。

5)因施加预应力产生的裂缝。通常在垂直于预应力的方向上产生拉应力, 使混凝土发生裂缝。在预应力构件的固定端, 因支点压应力也会产生裂缝。

2. 2􀀁 完工后的裂缝

1) 因温度变化、干燥收缩产生的裂缝。由于混凝土用水量过大, 或由于构件变形受到约束时, 混凝土虽达到一定的强度, 仍会因水化热及硬化时的收缩而产生裂缝。

2) 结构裂缝。钢筋混凝土结构承受荷载后, 在弯矩大的部位可能发生结构允许出现的裂缝。这种裂缝较细( 一般小于0. 2 mm) 。

3) 超负荷或因混凝土抗拉强度不够而产生裂缝。

4) 设计不恰当引起的裂缝。当主筋计算出错, 或加强筋配筋不合适, 使混凝土产生裂缝。

2. 3 对已出现的裂缝, 在进行处理前, 需作如下调查判断及研究工作。调查裂缝情况主要包括:

1) 裂缝的宽度、深度、长度;

2) 裂缝是否贯通;

3) 有裂抹面层、保护层;

4) 从结构上看, 裂缝是否在到达弹性极限应力的位置;

5) 有无潮气或漏水( 水质或水压) 情况;

6) 裂缝内尘土、污泥、油脂等粘附程度;

7) 工程地点的气象环境条件。按上述调查结果, 再根据耐久性或防水性判断是否需要处理。

3􀀁 建筑结构加固方法的选择, 是一个反复权衡, 反复论证的过程

钢筋混凝土结构加固的方法很多, 常用的有加大截面加固法、外包钢法,增加支点加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法等等。不同的加固方法适用于不同的加固范围, 达到不同的加固目的。各种方法都有其各自的特点及适用范围。在加固设计前,应综合考虑多种因素,最主要的是根据工程的具体情况和施工条件,选择其适合的加固方法。下面简单介绍下最常用的结构加固的方法的特点。

3. 1 加大截面加固法主要特点是加固效果好,施工工艺简单、经济,适用于板、梁、柱、基础、屋架等。其缺点是现场湿作业工作量大,养护期较长 ,增大截而有时影响建筑物的外观和使用功能。

3. 2 外包钢法对提高构件承载力效果显著,受力可靠,施上也简便。适用于截而尺寸不允许加大或需要大幅提高承载力的结构构件,一般用于梁、柱的加固。当用化学浆液外包钢时,型钢表而温度应低于60度,当环境有腐蚀性介质时,应有可靠的防腐措施。

3. 3 外部粘贴钢板法优点是构件的截面面积和荷载均增加不大,可大幅度提高构件的抗裂性,抑制裂缝开展,提高承载力,且施工周期短,一般用于受弯、受拉构件。该方法对施上和粘接胶的要求均高,且环境温度不高于60 度,相对湿度不大于70% ,当环境有腐蚀性介质时,应采取防护措施。

3. 4 碳纤维加固法碳纤维加固是一种新兴的结构加固技术。它是利用结构胶将碳纤维织物(布)粘贴于构件表而,从而达到提高构件承载力的加固方法。其优点是高强高效,可充分利用碳纤维材料优异的物理力学性能,利用其高强度、高模量的特点来提高构件的承载力和延性,改善其受力性能,同时又不增加构件的自重及体积,便于施上。适用于梁、板、柱的加固。其缺点是对施上及粘接胶的性能要求高,造价稍高。

3. 5 增加支点加固法它是在结构构件中增设支点来减小结构跨度和内力或改变其受力状态,提高其承载力的一种方法。其优点是受力

明确,简单可靠,适用于梁、板、析架、网架等水平结构的加固。其缺点是有时可能会给使用空间带来一定限制,影响建筑外观。

4 工程应用实例: 颐和山庄沿街商住楼(即现名颐和中心)加固改造设计

4. 1工程概况:本工程位于中山市兴中道北端,为改续建工程,原有建筑为商住楼,施工完基础及部分地下室后停工至今,现甲方拟利用原有基础,柱网,抗震墙,在其上续建为商场、办公、酒店、会所的大型商业综合体。根据原有柱网布置以及新设计的功能划分为主楼和会所,主楼地下一层为车库,地上十五层为商业及写字楼,建筑主体高56.35米,会所首层为车库,地上五层为餐厅及会所,建筑主体高24米。

该工程地下室和部分首层施工后于1997年10月停建至今,由于建筑功能和结构布置的改变,必须对已完成结构(墙柱和基础)进行改造加固。另外,由于原地下室顶板及部分楼面经风雨长期侵蚀,也必须进行满足结构耐久性的修复。 要求加固处理后,确保建筑物在使用年限内的安全可靠,并满足国家现行设计规范、规程的要求。

4. 2分析建筑物需加固部位

根据甲方提供的原结构安全性鉴定报告和原设计图纸,在加固设计前对原结构进行大量的踏勘和调查,经分析,影响结构安全性的主要问题如下:

1)部分框架柱轴压比超限

2)部分框架柱配筋,箍筋不足;

3)部分框架梁配筋不足;

4)经检测部分框架柱,框架梁强度实测值过低。

4. 3确定加固设计原则和加固方法

1)对轴压比超限的框架柱采用加大截面或粘贴型钢的方法进行加固。如图一:

2) 对框架柱纵筋,箍筋不足的框架柱采用粘贴型钢或包碳纤维箍的的方法进行加固。

3)对配筋不足的框架梁采用加大截面或粘贴钢板的方法进行加固。如图二:

4)对混凝土强度实测值低于C20的结构构件采用高强复合砂浆钢筋网的方法进行加固。

4. 4加固效果

该加固工程目前已使用将近三年时间,经多次观测,该工程加固工程效果良好,表明通过本文提供的加固方法达到了对建筑物进行安全可靠加固的目的。

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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。

参考文献:

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[4]江学良,杨慧,孟茁超,毛妙.FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展[J].科技导报,2010,18:111-117.

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[6]赵雁,罗劲松.重视结构加固施工中的安全问题[J].四川建筑科学研究,2006,05:227 -228+236.

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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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1建筑框架结构的应用范围和特点

框架结构可以设计成无铰框架、超静定的双铰框架或静定的三铰框架。混凝土框架结构可适用于办公楼、学校和民用住宅等;钢结构框架可以用于特殊用途的建筑物、多层工业厂房和跨度较大的公共建筑,如轻工业车间、造船厂、火车站、商场、剧场等。框架结构建筑具有很多优点,自重较轻、空间可以灵活分割,节省建筑材料;可以比较灵活的配合建筑的平面布置,便于安排较大的建筑空间结构;框架结构中使用的柱、梁等构件易于定型化和标准化,缩短建筑施工工期;现浇混凝土框架结构的刚度较强,整体性较好,合理的框架结构设计能起到良好的抗震作用,能根据设计需要将柱或梁的截面浇注成各种形状

2建筑框架结构的设计要求和原则

2.1建筑框架结构设计时应当满足以下要求

(1)梁和柱的截面尺寸

框架结构中梁的截面宽度应≥200mm,截面的宽高比应≤4,截面的高与净跨比应≥4;柱的截面宽度和高度应≥300mm,圆柱的直径应≥350mm。

(2)梁和柱的钢筋配置

梁端纵向受拉钢筋的配筋率应≤2.5%,一级梁端截面的顶面和底面纵向钢筋配筋量的比值应≥0.5,二级或三级应≥0.3。梁端加密区的箍筋肢距一般≤200mm,二级和三级箍筋肢距应≤250mm,四级箍筋肢距应≤300mm。柱端纵向受拉钢筋的配筋率应≥0.2%,二级框架结构中柱的箍筋直径应≥10mm,箍筋肢距应≤200mm。三级框架结构中柱的箍筋直径应为6mm,四级框架结构中柱的箍筋直径应≥8mm。如果剪跨比和支柱比不大于2,箍筋间距应≤100mm。

2.2建筑框架结构的设计时应当遵循以下原则

为了起到良好的抗震效果,建筑框架结构可以设计成双向的梁柱体系,采用刚接连接;大跨度的阳台或雨篷等框架结构设计时,应充分考虑梁的抗扭性;出屋面的楼梯间或电梯间不能采用砖混框架结构;电梯井壁的框架结构以粘土砖砌筑为宜,不能使用砖墙承重的框架结构;电梯井处的柱可做成L型,或将柱外移,柱构件不能向电梯井处伸出。

2.3在进行设计时需要考虑的情况大致有以下几点:

(1)房屋在建造时采用什么样的构造以及其设计的整体造型应该如何;建造房屋的用途,比如是用于学校,用于办公,用于商场、超市还是其他情况等等;建造的房屋可以投入使用的年份是多少,什么时候开始维修;房屋所处的地理位置,如是否处于地震多发区,是否处于洪涝多发区等,根据这些情况需要对房屋进行加固设计;而所需要的材料应该用多大密度,房屋的坚固程度,等等这一系列的需要从结构上进行规划的问题要在这一阶段进行严密的分析,寻找到具体的解决方案。

(2)在设计房屋时,房屋设计需要多少的高度;各类管道的安装和线路的安装应该采用何种方式;房屋所能承受的重量;建造的地基坚固度和高度;是否会由于地表或地下其他一些因素影响房屋建造等的情况都要在地基建造之前考虑清楚。

(3)对于钢筋和混凝土的要求。钢筋要根据国家标准对于不同的建筑采用不同密度的钢筋,充分考虑到建筑物的坚固耐用程度。而混凝土则要根据地域和地理环境的不同在设计和具体施工的过程中对于混凝土的抗压能力,防水能力,坚固程度等等进行分门别类的进行选择,以求建筑物的稳固耐用达到国家规定的同时能够符合人们的使用水平和要求。

(4)在设计建筑物时,火灾也要在考虑范围内。尽量避免使用易于燃烧的材料,提高房屋的耐水性、抗压性的同时也要注意房屋的耐火程度。

(5)设计中,还要对开工建造后的具体实施阶段提出一定的注意情况。比如某些材料应该如何应用,结构中应该如何进行各个工队之间的建造的先后顺序及他们的配合等等。

(6)在设计过程中,任何设计都要留有一定的余地,避免突发状况的发生。

3提高建筑框架结构加固设计水平的技术策略

加固设计方法可以有很多种。其中包括对于混凝土进行加工,对房屋的砌体结构进行加固改造,对所用的钢料进行加固等方面。一般来说,加固的途径有以下几种:

3.1基础平面图和详图的设计

地基较软或不均匀的建筑适合选用柱下条基。如果节点基础下有枯井或防空洞时,可以使用较大的厚板跨过。混凝土的节点基础下应当做垫层,如果基础下有防水层,应充分考虑防水层的厚度。如果建筑物的地下室外墙是混凝土,对应楼层的基础梁可以取消。沉降缝两侧的墙体基础必须分开,地面以下的伸缩缝和抗震缝等不能设缝,应加强与地面的连接。如果新建的建筑物周围有建好基础,建筑物的基础应当浅于周围建好基础。基础之间的净距离应当大于两者高差的1.5倍或2倍。

3.2梁详图的设计

如果梁上有挑梁端部或次梁处,应当在梁上附加吊筋和箍筋,优先考虑附加箍筋。梁上的水箱和小柱下,不用加附加箍筋,在结构设计的总说明处画对应的节点。当建筑物的外部梁之间跨度较小是,各个梁高应相等。当建筑梁底与外窗顶部距离较小时,应当将梁高加大至外窗顶部。建筑外部框架的梁外皮应与柱外皮平行,柱与梁之间的偏心应当大于柱宽的1/4,小于柱宽的1/3。

3.3柱详图的设计

如果建筑框架地上结构为圆柱,低下结构应改为方柱,便于施工。圆柱的纵筋数量应多于8根,箍筋采用螺旋箍,并在柱详图中标明柱端部的水平段。方柱的箍筋应选择井字箍,并按照严格的规范要求加密。幼儿园内不能用方柱,防止方柱对儿童造成身体伤害。对于异型柱结构,一排梁纵筋的根数不应过多,柱端部的纵筋不能过密,避免节点处混凝土浇筑出现困难。柱构件应尽量选择强度较高的混凝土,减少断面处的尺寸。

3.4可以添加钢料进行加工。

这种方法就是指在设计的过程中,为了达到加固房屋的目的,对于某些部分的钢料使用或者对于整栋房屋在建造过程中的钢料使用预算增加。或者也可以通过将某些部分用钢料代替,如将铰链接换成用钢链接,或者改变材料原有的长度、宽度、增加受力面等,提高房屋的承载能力和承载水平。

3.5可以加大所使用的物理截面。

如通过对于建筑条件和建筑材料的考虑,使所应用的材料在可加固的范围内应该尽量符合所处的地理环境和地质条件,同时在充分考虑材料的性能等的方面入手,在可利用的范围内对材料进行焊接和其他加工,加大受力面积,同时避免材料在使用过程中出现的变形情况。

3.6提高设计人员专业素质

建筑框架结构设计人员应当结合建筑特点和设计要求,不断提高自身的专业知识和实践能力,满足人们对建筑的要求。嵌固端楼板、嵌固端上下层刚度比和建筑结构抗震缝与嵌固端位置之间的协调性等问题,是技术人员和设计人员工作的难点,设计人员设计时应全面考虑各个环节,以免对日后的施工工作和结构设计造成影响。

4.结构加固类型

加固设计原则上既要满足结构抗震安全性及正常使用的基本要求,又要在加固改造后尽量不增加或少增加荷载,减少对原结构的损伤,同时满足造价、工期、施工难度等的合理性。具体到工程,此工程为全建筑框架的结构,地上为6 层,地下 1 层。因为一些其他的原因此工程施工到第四层的时候停工,期间相隔两年时间,防护措施不到位。现在准备重新开工,业主提出两层西南角增设卫生间、轴外雨棚板面能放置 4 只 3 匹空调室外柜机。二层局部结构如图 1。施工之前进行相关检测发现,混凝土强度基本符合规范要求,然而在 2 层、3 层结构的部分梁底面出现了 0.5~1mm 间距不等的细小裂纹,结构存在着混凝土震捣不实,有胀模和跑模,还有局部钢筋外露,有着锈蚀等现象,配筋也没有严格按照规范要求进行

4.1悬挑梁的加固处理

悬挑梁XL2负载增加,需要加固处理,但加固处理不能采用梁上部的处理方法,因为这会出现超筋的情况。通过进行计算分析,为了改变其受力情况来进行加固,可以采取加腋方法来加固,其中钢筋要与原梁柱进行锚固处理,最适合的方法就是钻孔植筋方法,下图是具体的处理方法及尺寸情况。

4.2柱“烂根”、错位的加固处理

在框架底层中柱 KZ1 的柱脚(±0.00 米)处堆有部分建筑垃圾及杂质,这个部位的混凝土略显酥松,还有部分钢筋外露且出现锈蚀,纵筋不贯通,柱截面还有上下错位的情况。为了能够保证施工的便利性及保证加固质量,需进行柱截面的加固。具体措施是先将柱根周围疏松的混凝土清除掉,在露出主纵筋后配以同原框架柱的钢筋,之后再浇水湿润,构件表面无明水情况下,浇筑高出原混凝土一个强度等级的新混凝土。在新浇筑的混凝土中插入接长的钢筋,柱下端采用化学植筋,上端采用焊接连接,钢筋的锚固长度要符合规定的要求。

4.3粘钢加固处理

在粘钢的选材方面要选择 6mm 厚的钢板,然后采用Q235 钢板进行加固,再用冀研牌 SKY- I 型粘钢结构来将钢板粘结在一起。在用粘钢加固处理的过程中也需要进行卸荷处理,处理的方法与使用碳纤维加固的工艺相同。在卸荷处理后,也需要对黏贴面的平整度进行修整,避免进一步损坏原结构墙体,开凿部位必须要用静力水钻密布切割,再清除掉表面的污垢和杂质,保证平整。

4.4碳纤维加固处理

对于工程中出现的细小裂纹,则灌缝处理后进行局部粘贴碳纤维布。在采用碳纤维进行加固的时候,一般最常用的材料是进口的 30 型碳纤维材料。胶水也要使用与其相配套的胶,对于碳纤维的要求也有相应的规定,宽度大概在 100~200mm 之间。为了保证其加固效果,在进行加固处理的时候还需要进行卸荷处理,这就需要借助数显液压千斤顶来卸除某些荷载。进行处理过后,还需要对构件的表面进行平整和清洁,有必要将构件表面的污垢以及杂质清除干净,对于不平整的地方要进行修补或者打磨,使得结构粘贴面能够保证平整。粘结施工的质量好坏对碳纤维加固的效果有着很直接的影响,其加固处理必须按照一定的流程来进行施工,也就是构件表面处理加固构件卸荷配制粘结剂涂敷结构胶粘贴碳纤维养护固化。

5结语

框架结构设计的加固设计对于提高房屋的抗压能力和抗震能力很有效果,对于我国南方或者一些地震多发区的房屋也十分适用。房屋的坚固度的提升,可以避免人们在遭遇自然灾害时,很多人因为房屋不坚固而被砸死、砸伤,同时给救援队提供更多的救援时间。

6.参考文献

[1]王锏.论述建筑框架结构设计的有效性问题[J].中国科技纵横,2011(21):218-219.

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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。

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