結(jié)構(gòu)加固改造之結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固-3

第三節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固固同濟大學(xué)土土木工程程學(xué)院結(jié)構(gòu)加固改造造理論與技術(shù)術(shù)目錄8.3結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固固8.3.1鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加加固8.3.2砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)構(gòu)件加固8.3.3鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件件加固8.3.4木結(jié)構(gòu)的加固固8.3.5橋梁上部結(jié)構(gòu)構(gòu)加固技術(shù)（（補充）8.3.1鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加加固概述8.3.1.1梁、板的加固固8.3.1.2混凝土柱的加加固8.3.1.3鋼筋混凝土屋屋架的加固概述1.加固原因：設(shè)計、使用維維護不當(dāng)、遭遭受自然災(zāi)害害、工程質(zhì)量量差、建筑物物性能衰退等等。2.加固方法：直接法和間間接法3.加固原則：1）加固方法的的選擇應(yīng)進行行多方案的比比較，擇優(yōu)選選用。2）不同類型構(gòu)構(gòu)件加固時，，應(yīng)優(yōu)先考慮慮重要結(jié)構(gòu)及及關(guān)鍵構(gòu)件。。3）單一方法有有效性較差時時，應(yīng)優(yōu)先考考慮綜合法。。4）應(yīng)與實際的的施工方法緊緊密結(jié)合。8.3.1.1梁、板的加固固1.引起梁板承載載力不足的原原因：（1）設(shè)計施工方方面的原因（2）使用方面的的原因（3）周圍環(huán)境的的影響（4）其他原因2.梁、板加固方方法：（1）增大截面法法（2）粘貼鋼板加加固法（3）外粘型鋼加加固法（4）粘貼纖維復(fù)復(fù)合材料加固固法（5）外加預(yù)應(yīng)力力拉桿法梁板加固方法法增大截面法粘貼鋼板法外粘型鋼法粘貼纖維復(fù)合材料法定義原混凝土構(gòu)件外，疊澆新的混凝土，增大構(gòu)件的截面面積和配筋用膠粘劑在建筑物構(gòu)件表面粘貼鋼板，使二者牢固地形成一體進行補強在梁的四周包以型鋼的一種加固方法采用高性能粘結(jié)劑將纖維布粘貼在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面適用范圍當(dāng)混凝土梁、板的承載力相差較大且其剛度也不滿足要求時不適用于素混凝土構(gòu)件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土梁不適用于素混凝土構(gòu)件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件優(yōu)點工藝簡單；技術(shù)成熟，構(gòu)件受力可靠；費用低施工工藝簡單、速度快；對生產(chǎn)和生活影響小施工簡便、工期短等抗拉強度高，效果好；提高結(jié)構(gòu)的耐久性；基本不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸（1）增大截面法法（2）外貼鋼板法法（3）外包型鋼法法（4）粘貼纖維加加固法（1）增大截面法法加固梁板構(gòu)構(gòu)件增大截面法根根據(jù)不同的受受力性質(zhì)，構(gòu)構(gòu)造特點，現(xiàn)現(xiàn)場條件來選選用三面加厚厚、兩面加厚厚或單面加厚厚等形式。受壓區(qū)增設(shè)混凝土受拉區(qū)增設(shè)混凝土增加構(gòu)件的有效高度，提高了構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力增強了構(gòu)件的剛度對補加的鋼筋起到粘結(jié)和保護的作用增大截面法加加固梁截面驗驗算1.僅在受壓區(qū)加固受彎構(gòu)件件時，按照疊合梁進行驗算。2.在受拉區(qū)加固受彎構(gòu)件件時，需對正正截面和斜截截面分別進行行驗算，計算算簡圖如下：：1.正截面驗算增大截面后相相對受壓區(qū)界界限高度的確確定2.斜截面驗算算1）加固后構(gòu)構(gòu)件斜截面面應(yīng)符合以以下條件：：線性內(nèi)插2）受拉區(qū)增增設(shè)配筋混混凝土層，，并采用U型箍與原箍箍筋逐個焊焊接：3）增設(shè)混凝凝土三面圍圍套，并采采用加錨式式或膠錨式式箍筋：注意事項1.若驗算結(jié)果果表明，僅僅需增設(shè)混混凝土疊合合層時，也也應(yīng)按構(gòu)造造要求配置置受壓鋼筋筋和分布鋼鋼筋：1）為了提高新新增混凝土土層的安全全性；2）為了減少新新增混凝土土發(fā)生溫度度、收縮應(yīng)應(yīng)力引起的的裂縫。2.增大截面法法加固梁、、板時新舊舊鋼筋關(guān)系系如下圖所所示，其連連接短筋l1≥5d，短筋中距距l(xiāng)2≤500mm。梁的新增增縱向受力力鋼筋，其其兩端應(yīng)可可靠錨固。。連接短筋d≥20mm連接短筋原鋼筋新增鋼筋Φ6聯(lián)系鋼筋增大截面法法施工工藝清理、修整原結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝新增鋼筋并與原鋼筋、箍筋連接界面處理安裝模板澆筑混凝土養(yǎng)護、拆模、驗收（2）粘貼鋼板板法粘貼鋼板法法加固梁截截面計算粘貼鋼板法法注意事項項粘貼鋼板法法施工工藝藝粘貼鋼板法法加固梁截截面計算1.正截面驗算算：2.斜截面驗算算:（1）受彎構(gòu)件件應(yīng)符合下下列要求：：（2）當(dāng)采用加加錨封閉箍箍或U形箍對鋼筋筋混凝土梁梁進行抗剪剪加固時，，斜截面承承載力為：：粘貼鋼板法法注意事項項1.應(yīng)將鋼板受受力方式設(shè)設(shè)計成僅承承受軸向應(yīng)應(yīng)力的作用用。2.被加固的混混凝土構(gòu)件件，其現(xiàn)場場實測混凝凝土強度等等級不得低于C15。3.鋼板外表面面應(yīng)進行防防銹蝕處理理。4.采用膠粘劑劑時，其長長期使用的的環(huán)境溫度度不應(yīng)高于60℃。粘貼鋼板法法施工工藝藝構(gòu)件卸荷（可能時）構(gòu)件和鋼板表面處理粘結(jié)劑配制鋪涂膠粘貼固定加壓固化卸支撐檢驗粉刷防護（3）外粘型鋼鋼加固法外粘型鋼法法加固梁正正截面計算算外粘型鋼法法注意事項項外粘型鋼法法施工工藝藝外貼型鋼法法加固梁正正截面計算算當(dāng)符合規(guī)范范要求進行行加固時，，可按加固固后的承載載力和剛度度可按整截截面進行計計算。截面面剛度可按按下式計算。外粘型鋼法法工藝清理修整原構(gòu)件并劃線定位制作型鋼骨架界面處理型鋼骨架安裝及焊接注膠施工養(yǎng)護施工質(zhì)量檢驗防護面層施工（4）粘貼纖維維復(fù)合材料料加固法粘貼纖維法法加固梁截截面計算粘貼纖維加加固法注意意事項粘貼纖維加加固法施工工工藝粘貼纖維法法加固梁截截面計算1.正截面計算算2.斜截面計算算（1）受彎構(gòu)件件應(yīng)符合下下列要求：：（2）當(dāng)采用條條帶構(gòu)成的的環(huán)形箍或或U形箍對鋼筋筋混凝土梁梁進行抗剪加加固時，斜斜截面承載載力為：注意事項1.應(yīng)將纖維受受力方式設(shè)設(shè)計為僅承受拉力力作用，加固時，，應(yīng)卸除或或大部分卸卸除活荷載載。2.被加固的混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件，其其現(xiàn)場實測測混凝土強強度等級不得低于C15。3.采用本方法法加固的混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，其長期期使用的環(huán)環(huán)境溫度不應(yīng)高于60℃。（5）外加預(yù)應(yīng)應(yīng)力拉桿加加固法用預(yù)應(yīng)力筋筋對建筑物物的梁或板板進行加固固的方法。。適用范圍梁或板的截截面偏小或或需要增加加其使用荷荷載需要改善梁梁或板的使使用性能梁或板處于于高應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變狀態(tài)，，且難以直直接卸除其其結(jié)構(gòu)上的的荷載優(yōu)點：施工工簡便；在在基本不增增加梁、板板截面高度度和不影響響結(jié)構(gòu)使用用空間的條條件下，可可提高梁、、板的抗彎彎、抗剪承承載力和改改善其在使使用階段的的性能。2）正截面和和斜截面均均需加固的的梁式構(gòu)件件，可采用用下?lián)问筋A(yù)預(yù)應(yīng)力拉桿桿進行加固固；外加預(yù)應(yīng)力力桿的選擇擇3）若工程需需要，且構(gòu)構(gòu)造條件允允許，也可可同時采用用水平拉桿桿和下?lián)问绞嚼瓧U進行行加固。1）對正截面面受彎承載載力不足的的梁、板構(gòu)構(gòu)件，可采采用預(yù)應(yīng)力力水平拉桿桿進行加固固；8.3.1.2混凝土土柱的的加固固（1）設(shè)計計原因因：荷荷載漏漏算、、計算算錯誤誤、偏偏心受受壓柱柱與軸軸壓柱柱混淆淆等。。（2）施工工質(zhì)量量差：：建筑筑材料料不符符合要要求、、養(yǎng)護護不良良等。。（3）施工工現(xiàn)場場管理理不善善，使使鋼筋筋或?qū)⒛０灏迨軗p損，可可能會會降低低柱子子的承承載力力。（4）地基基不均均勻沉沉降使使柱子子產(chǎn)生生附加加應(yīng)力力，造造成柱柱子嚴(yán)嚴(yán)重開開裂或或承載載力不不足。。1.混凝土土柱承承載力力不足足的原原因：：（1）當(dāng)局局部加加固不不影響響整個個體系系的受受力性性能時時，可可以進進行局局部加加固。。當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)整整體不不滿足足要求求時，，宜對對結(jié)構(gòu)構(gòu)整體體進行行加固固。（2）臨時時加固固的要要求可可降低低一些些，永永久加加固的的要求求應(yīng)高高一些些。2.混凝土土柱加加固的的原則則：（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛剛度和和強度度分布布要均均勻；；（2）加固固后使使結(jié)構(gòu)構(gòu)自振振特性性改變變，易易加大大地震震對建建筑物物的作作用；；（3）在堅堅硬場場地上上剛度度較大大的結(jié)結(jié)構(gòu)的的地震震反應(yīng)應(yīng)較大大，在在軟弱弱場地地上柔柔性結(jié)結(jié)構(gòu)的的地震震反應(yīng)應(yīng)較大大，加加固后后的結(jié)結(jié)構(gòu)要要選擇擇地震震反應(yīng)應(yīng)較小小的結(jié)結(jié)構(gòu)體體系。?？拐鸺蛹庸淘O(shè)設(shè)計時時需要要特別別考慮慮：（1）增大大截面面加固固法（2）置換換混凝凝土加加固法法（3）外加加預(yù)應(yīng)應(yīng)力撐撐桿加加固法法（4）外粘粘型鋼鋼加固固法（5）粘貼貼纖維維復(fù)合合材料料加固固法（6）粘貼貼鋼板板加固固法3.常用混混凝土土柱的的加固固方法法：（1）增大大截面面加固固法（a）（b）（c）四周周外包包加固固法：：加固固效果果好，，對于于提高高軸心心受壓壓和小小偏壓壓柱的的承載載力效效果明明顯；；（d）單面面加固固：增增大受受壓區(qū)區(qū)面積積；（e）單面面加固固：增增大受受拉區(qū)區(qū)面積積；（f）雙面面加固固。增大截截面法法加固固柱正正截面面驗算算1.軸心受受壓構(gòu)構(gòu)件：構(gòu)件件加固固后的的軸向向壓力力設(shè)計計值：構(gòu)件件穩(wěn)定定系數(shù)數(shù)：加固固前后后混凝凝土的的面積積：原鋼鋼筋和和新增增鋼筋筋強度度設(shè)計計值：新增增縱向向受壓壓鋼筋筋面積積偏心受受壓柱柱（2）置換換混凝凝土加加固法法在構(gòu)件件受壓壓區(qū)混混凝土土強度度偏低低或有有嚴(yán)重重缺陷陷的部部分用用新的的混凝凝土代代替。。應(yīng)對對原結(jié)結(jié)構(gòu)、、構(gòu)件件在施施工全全過程程中的的承載載力狀狀態(tài)進進行驗驗算、、觀測測和控控制，，置換界界面處處的混混凝土土不應(yīng)應(yīng)出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)應(yīng)力。置換混混凝土土加固固法置換混混凝土土加固固柱截截面計計算1.當(dāng)柱為為軸心心受壓壓構(gòu)件件時，，正截截面承承載力力符合合：2.當(dāng)為偏偏心受受壓構(gòu)構(gòu)件時時，分分兩類類情況況：1）壓區(qū)區(qū)混凝凝土置置換深深度大大于加加固后后混凝凝土受受壓區(qū)區(qū)高度度時，，應(yīng)按新新混凝凝土強強度根根據(jù)規(guī)規(guī)范進進行承承載力力驗算算。2）壓區(qū)區(qū)混凝凝土置置換深深度小小于加加固后后混凝凝土受受壓區(qū)區(qū)高度度時：：（3）外加加預(yù)應(yīng)應(yīng)力撐撐桿加加固法法單側(cè)撐桿加固雙側(cè)撐桿加固彎矩不變號的大偏心受壓柱承載力不足的軸心受壓柱小偏壓柱彎矩變號的大偏壓柱適用情情況：：1）柱截截面偏偏小需需增加加使用用荷載載；2）柱處處于高高應(yīng)力力高應(yīng)應(yīng)變狀狀態(tài)，，且難難以直直接卸卸除荷荷載。。單側(cè)預(yù)預(yù)應(yīng)力力撐桿桿加固固雙側(cè)預(yù)預(yù)應(yīng)力力撐桿桿加固固1—承壓板板，2—短角鋼鋼，3—連接板板，4—加寬連連接板板，5—抵承板板，6—綴板，，7—安裝螺螺絲，，8—拉緊螺螺栓1—承壓板板，2—撐桿，，3—綴板，，4—加寬綴綴板，，5—安裝螺螺絲，，6—拉緊螺螺栓（4）外粘粘型鋼鋼加固固法類似梁梁的加加固，，在柱四四周包包型鋼鋼，如下下圖。適用于于柱的截截面承承載力力和抗抗震能能力需需要大大幅度度提高高時。優(yōu)點是是施工工簡便便、工工期短短。1.原柱2.角柱3.綴板4.填充混混凝土土或砂砂漿5.粘結(jié)劑劑外粘型型鋼法法加固固柱外粘型型鋼法法加固固柱正正截面面計算算1.軸心受受壓時時，正正截面面承載載力驗驗算：：：新增增型鋼鋼強度度利用用系數(shù)數(shù)，抗抗震設(shè)設(shè)計取取1.0，其他情情況取取0.9：新增型型鋼強度度設(shè)計值值：全部受受壓肢型型鋼的截截面面積積2.偏心受壓壓時，正正截面承承載力驗驗算：（5）粘貼纖纖維復(fù)合合材料法法粘貼纖維維復(fù)合材材加固法法適用于于軸壓和和大偏壓壓構(gòu)件，，不適用用于小偏偏壓構(gòu)件件、素混混凝土構(gòu)構(gòu)件和最最小配筋筋率低于于規(guī)范規(guī)規(guī)定的最最小配筋筋率的構(gòu)構(gòu)件。粘貼復(fù)合合纖維法法加固柱柱粘貼纖維維法加固固柱截面面計算1.軸心受壓壓構(gòu)件（1）正截面面驗算關(guān)于環(huán)向向圍束有有效約束束系數(shù)與與環(huán)向約約束體積積比的確確定（2）斜截面面驗算2.大偏心受受壓構(gòu)件件（6）粘貼鋼鋼板加固固法加固大偏心受受壓混凝凝土柱時，應(yīng)應(yīng)將鋼板板粘貼于于構(gòu)件受受拉邊緣緣混凝土土表面，，且鋼板板長應(yīng)與與柱的縱縱向軸線線方向一一致。粘貼鋼板板法加固固柱粘貼鋼板板法加固固柱截面面計算大偏壓柱柱正截面面驗算：：8.3.1.3鋼筋混凝凝土屋架架的加固固鋼筋混凝凝土屋架架的加固固方法一一般分補補強和卸卸載。補強卸載適用范圍屋架部分桿件加固確保整榀屋架的承載力安全方法施加預(yù)應(yīng)力法改變傳力路線法外包角鋼法增大截面法減輕屋面荷載法雙重承載體系法混凝土屋屋架加固固方法（1）外加預(yù)預(yù)應(yīng)力加加固法（2）外包鋼鋼加固法法（3）改變傳傳力路徑徑加固法法（4）減輕屋屋面荷載載法（5）雙重承承載體系系（1）外加預(yù)預(yù)應(yīng)力加加固法外加預(yù)應(yīng)應(yīng)力加固固法是加加固屋架架最常用的方法。優(yōu)點：施施工簡便便；能使屋架架原拉桿桿的內(nèi)力力降低或或承載力力提高；裂縫寬度度縮小甚甚至閉合合；可減減小屋架架的撓度度，消除或減減緩加拉拉桿的應(yīng)應(yīng)力滯后后的現(xiàn)象象。預(yù)應(yīng)力筋筋布置形形式（a）直線式式（b）下沉式式（c）元寶式式（d）組合式式（2）外包鋼鋼加固法法當(dāng)受拉桿桿和受壓壓桿的承承載力不不足時，，可采用用外包鋼鋼加固法法。受拉桿件，注意外包包角鋼的錨錨固。受壓桿件，注意外包角鋼的錨固，綴條的的間距，，以避免角角鋼失穩(wěn)。。（a）干式（b）濕式（3）改變傳力力路徑加固固法斜撐法上弦桿偏心心受壓承載載力不足外包角鋼加加固改變傳力路路徑的加固固（4）減輕屋面面荷載法減輕屋面的的荷載即可可減小屋架架每根桿件件的內(nèi)力，，有效地提提高屋架的的安全度，，全面地解解決屋架抗裂性及承承載力問題。減輕屋面荷荷載的方法法主要是拆換屋面結(jié)結(jié)構(gòu)和減輕輕屋面自重重，例如將大大型屋面板板改為瓦楞楞鐵或石棉棉水泥瓦，，將屋面防防水層改為為輕質(zhì)薄層層材料等。。（5）雙重承載載體系雙重承載體體系是指在在原屋架旁旁另加屋架架，以協(xié)助助原屋架承承重。設(shè)置置方法之一一是在原兩兩榀屋架間間增設(shè)屋架架，使其不不僅協(xié)助原屋架架承重，還減小屋架的的間距和屋屋面板的跨跨度。但新加設(shè)屋架架不僅施工工困難，耗耗鋼量大，，且不易與與原屋架協(xié)協(xié)同工作。。因此，這這種加固方方法只有當(dāng)當(dāng)不適宜采用用其它加固方方法時才使用。8.3.5橋梁上部結(jié)結(jié)構(gòu)加固技技術(shù)（補充充）粘貼鋼板法法或粘貼纖纖維復(fù)合材材料法預(yù)應(yīng)力加固固法改變結(jié)構(gòu)體體系法