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文檔簡介
二級注冊建造師繼續(xù)教育專題講座1.地下室逆作法施工2.抗震與加固改造技術王德玲長江大學城市建設學院11.地下室逆作法施工傳統(tǒng)的地下結構施工方法:利用適宜的支護結構圍護基坑后垂直開挖,待基坑向下挖至設計標高后,澆筑鋼筋混凝土底板(樁基承臺或箱基底板),然后再由下而上逐層施工各層地下室結構,待各層地下室結構完成后再進行地上結構的施工。1.建筑物密集地區(qū)深度大的地下室需設強大的支護結構2.工期較長。施工灌注樁和地下連續(xù)墻都需要一定的工期,而隨著挖土的加深尚需逐層加設支撐,再加上拆撐和換撐更使施工工期延長。3.變形較大。4.撤除支撐麻煩2逆作法工藝原理圖31.邊樁施工2.破路面挖土3.中間柱施工5.路面恢復通車6.挖地下一層土7.地下一層底板施工8.地下一層側墻施工9.挖地下二層土10.地下二層底板施工11.地下二層側墻施工12.地下二層地面工程施工完成4.頂板施工4逆作法工藝開展1935年日本首次提出逆作法工藝概念,隨后試用于地下工程。逆作法的施工工藝和相關理論都取得一定成果,應用也有一定的普及,但目前仍作為一種特殊施工方法應用,主要用于工程有特殊要求,或用傳統(tǒng)方法施工滿足不了要求而又十分不經濟的情況。研究較多的國家是日本、美國和英國。在工程應用方面,日本、美國、英國、法國、德國、加納等國和臺灣地區(qū)都有應用。5日本的讀賣新聞社大樓,地上9層、地下6層。采用逆作法施上,總工期只用22個月,與日本采用傳統(tǒng)施工方法施工的類似工程相比,縮短工期6個月。英國倫敦AldersgateStreetbasement工程,地上8層、地下7層,平面尺寸60m×40m,基坑深21~22m。用逆作法施工,采用厚lm、深30m的地下連續(xù)墻和壓入型鋼中間支承柱。法國巴黎的拉弗埃特百貨大樓的6層地下室,亦用逆作法施工,總工期縮短1/3。6我國于1955年在哈爾濱地下人防工程中,首次提出應用逆作法工藝。上海根底工程科研樓,是我國第一個按“封閉式逆作法〞施工的工程。該工程平面尺寸39.85m×13.8m,地上5層、地下2層,地下室外墻為厚600mm、深13.5~15.5m的地下連續(xù)墻,中間支承柱為長28m,Φ900mm鉆孔灌注樁、插入Φ400mm的鋼管。天津華聯商廈改建工程,該工程地上6~8層、地下2層,周圍環(huán)境保護要求較高。逆作法施工用地下連續(xù)墻厚600m、深15.4m,中間支承柱為Φ500mm、長19.4m的254根灌注樁。地下連續(xù)墻與底板、樓板的連接,是在地下連續(xù)墻內預埋Ⅰ級鋼筋,開挖后鑿出扳直后與梁板鋼筋焊接。7上海恒積大廈,地上22層、地下4層,挖土深度14m,逆作法施工用800mm厚地下連續(xù)墻和Φ900mm鉆孔灌柱樁。歐洲、日本等許多地鐵車站采用這種方法建造。廣州、天津、南京、深圳等地鐵站臺不少都采用逆作法施工。建筑地基根底設計標準(GB50007-2021)9.7基坑工程逆作法;上海、廣州等地公布了地下室逆作法施工工法〔YJGF02-96〕和〔YIGF07-98〕。89逆作法工藝的特點(1)可縮短工程施工的總工期。逆作法施工,一般情況下只有地下1層占絕對工期,其他各層地下室可與地上結構同時施工。(2)基坑變形小,相鄰建筑物的沉降少。逆作法施工中利用剛度較大的地下室結構作為基坑圍護結構(地下連續(xù)墻)的內部支撐,此外,由于中間支承柱的存在,底板增加了支承點,從而使底板的隆起減少。(3)可節(jié)省地下室外墻及外墻下工程樁費用。地下連續(xù)墻既作基坑開挖擋土阻水的支護結構,又與內襯墻組成復合結構作為地下室永久性承重外墻,把臨時性支護結構與永久性地下室承重外墻合為一體??晒?jié)省地下室工程總造價的1/3左右。10(4)使底板設計趨向合理。傳統(tǒng)方法施工時,底板澆筑后支點少,跨度大,上浮力產生的彎矩值大。采用逆作法施工,在施工時底板的支點增多,跨度減小,較易滿足抗浮要求,甚至可減少底板配筋,使底板的結構設計趨向合理。(5)可節(jié)省支護結構的支撐。土方開挖后是利用地下室結構本身來支撐作為支護結構的地下連續(xù)墻,可省去支護結構的臨時支撐,不需要撤除內支撐的爆破及其廢渣的外運,防止了環(huán)境污染。(6)可節(jié)省土方挖填方費用。一般情況下基坑臨時支護結構與地下室外墻之間要留1m凈距的施工操作空間,而采用逆作法施工,就可在地下室外墻處構筑地下連續(xù)墻,因此就可節(jié)省此局部土方挖填方工程量及其費用。11(7)簡化基坑的施工工序,有明顯的經濟效益。采用逆筑法施工,一般地下室外墻與基坑圍護墻采用兩墻合一的形式,一方面省去了單獨設立的圍護墻,另一方面可在工程用地范圍內最大限度擴大地下室面積,增加有效使用面積。此外,圍護墻的支撐體系由地下室樓蓋結構代替,省去大量支撐費用。再加上總工期的縮短,一般可節(jié)省地下結構總造價的25%~35%。(8)可節(jié)省地下室外墻建筑防水層費用。一般情況下,建筑設計往往要做地下室外墻防水層。而采用逆作法施工,是以地下連續(xù)墻與內襯墻組成復合式結構做成結構自防水的地下室外墻,從而也節(jié)省地下室外墻建筑防水層費用。12逆作法的缺點1〕逆作法用地下室樓蓋作為水平支撐,支撐地下連續(xù)墻圍護墻,支撐位置受地下室層高的限制,無法調整,如遇較大層高的地下室,有時需另設臨時水平支撐或加大圍護墻的斷面及配筋。2〕由于挖土是在頂部封閉狀態(tài)下進行,基坑中還分布有一定數量的中間支承柱(亦稱中柱樁)和降水用并點管,使挖土的難度增大。3〕對地下連續(xù)墻、中間支承柱與底板和樓蓋的連接節(jié)點需進行特殊處理。4〕逆作法施工需設中間支承柱,作為地下室樓蓋的中間支承點,承受結構自重和施工荷載。如數量過多施工不便,使逆作法的優(yōu)點不顯著。13適用范圍:建筑群密集,相鄰建筑物較近,地下水位較高,地下室埋深大和施工場地狹小的高層〔多層〕地上、地下建筑工程或由于商業(yè)需要在盡量短的時間顯現地面建筑的工程。14逆作法分類全逆作法:利用地下結構各層鋼筋混凝土肋形樓蓋對基坑支護結構形成水平支撐;半逆作法:利用地下結構各層鋼筋混凝土肋形樓蓋中先期澆注的交叉梁系,對基坑支護結構形成框格式水平支撐;局部逆作法:利用基坑內沿四周暫時保存的局部土體對基坑支護結構形成水平支撐,基坑中部用正作法,基坑邊部用逆作法。1516大型取土架171819逆作法立柱及立柱樁構成了地下結構的豎向支撐體系。立柱的平面布置,首先選擇在地下室結構柱的位置上,如現有柱子數量不能滿足承載要求,應再選取地下室縱橫墻交接處、剪力墻暗柱處的適當位置。立柱可采用角鋼格構柱、H型鋼柱、鋼管柱或鋼管混凝土柱等。采用角鋼格構柱、H型鋼柱時,通常在根底底板施工完成后再外包混凝土形成結構柱。20立柱樁大多采用大直徑的灌注樁,少量工程(如上海地鐵車站)中采用了鋼管樁。2122加腋處理法將梁截面加寬至永久柱寬,梁筋在格構柱位置彎曲,將格構柱包于梁中,變截面位置作加腋處理。梁之箍筋在格構柱位置綁扎方式為:箍筋從格構柱角鋼間空隙穿過,當箍筋遇格構柱綴板時,可在綴板上打孔〔孔徑為鋼筋直徑+2mm〕穿過.逆作法設計施工的關鍵1.柱、梁、板、墻的節(jié)點〔1〕樓板梁的鋼筋穿過中間支撐柱232425傳力鋼板法在中間支承柱預留的鋼圈上焊鋼板,在鋼板上再焊上鋼筋,然后綁扎梁的鋼筋。鋼板與型鋼宜豎向焊接26鉆孔鋼筋連接法當框架梁鋼筋因太密集而不能直接繞過格構柱時,可與設計協商,在作適當的補強加固措施后,對格構柱角鋼作開孔處理供鋼筋穿過。27〔2〕連續(xù)墻與梁板連接節(jié)點(1)預埋連接鋼筋法 將預埋連接鋼筋再反彎扳直到位,與梁內受力鋼筋加以焊接。此法的優(yōu)點是構造簡單,施工簡便。但缺點是直徑大于20mm的鋼筋扳直比較困難。28連續(xù)墻與梁板連接節(jié)點(2)預埋剪力連接件法剪力連接鋼筋亦在樓蓋梁標高處預埋于地下連續(xù)墻內,并加以彎折。待挖土至樓蓋梁標高處時加以反彎,使之露出墻面,然后澆筑于樓蓋梁內。29〔3〕齒形連接接頭法302.沉降差異控制在逆作法施工中,墻體、樓板和柱既是臨時支護結構,又是主體地下結構的一局部,其變形和沉降必須按永久結構的要求來控制?!?〕立柱樁與地下連續(xù)墻之間1)使立柱樁與地下連續(xù)墻處在相同的持力層上,減小二者之間的差異沉降。2)斜撐方案3)邊柱方案指在靠近地下連續(xù)墻的位置再加設立柱,通過有效減小邊柱與地下連續(xù)墻的距離,使地下連續(xù)墻與立柱樁的差異沉降減小。4)注漿方案在每幅地下連續(xù)墻的鋼筋籠中預埋注漿管,待地下連續(xù)墻施工結束后,對地下連續(xù)墻底部進行高壓注漿,以消除墻底沉渣過厚的影響,同時可加固墻底土體,提高支承土的承載力。5)施工動態(tài)監(jiān)測當出現相鄰柱間沉降差超過要求時,立即采取措施,暫停上部結構繼續(xù)施工,局部節(jié)點增加壓重,局部加快或放慢挖土等。312.沉降差異控制〔2〕立柱樁沉降差異控制1)在樁身外表涂布瀝青或瀝青質材料等,這樣雖然對樁的承載力有一定影響,但對減小相鄰立柱樁的沉降差十分有效;2)基坑內增設支撐,增加支撐剛度;合理確定地下連續(xù)墻的剛度和入土深度,坑內外進行地基土加固等,設計合理的樁徑、樁型、樁長,減少開挖的暴露時間,這些都有利于減少坑底隆起,從而減少坑底隆起對立柱樁的抬升影響;3)樁底注漿、增大樁徑及樁長、選定高承載力的樁端持力層等,增大立柱樁的承載力,從而減小立柱樁的沉降及不均勻沉降;4)使立柱之間形成剛性較大的整體,共同協調不均勻變形.如在柱間增設臨時剪刀撐或盡早形成永久墻體結構等。5)加強對柱網的沉降觀測,當出現相鄰柱間沉降差超過要求時,立即采取措施,暫停上部結構繼續(xù)施工,局部節(jié)點增加壓重,局部加快或放慢挖土等。32天津弘澤·湖畔國際廣場基坑逆作法施工技術33天津弘澤·湖畔國際廣場基坑逆作法施工技術34天津弘澤·湖畔國際廣場基坑逆作法施工技術35天津弘澤·湖畔國際廣場基坑逆作法施工技術有頂蓋的地下室挖土難度較大,周期長,不僅是影響工期的關鍵因素,而且挖土是產生變形的主要原因,也是施工平安的關鍵。逆作法施工挖土均采用0.4m3、0.15m3小型挖土相結合。再由卡車運出工地。地下室一層底作為為向上下施工的分界線的,第一層土方可以大開口挖土,施工效率較高。第一層地下室一般深度4m左右,這時地下室外墻〔地下連續(xù)墻〕是懸臂受力,可以采取盆式挖土的方法,以保存墻邊土體的方式到達控制土體變形與減少懸臂彎矩的目的。挖土10-20天前必須先采取坑內降水,而逆作法施工更加重要。水位要定時觀測,應始終讓水位控制在挖土面以下1.5m左右。362抗震與加固改造技術2.1減震控制建筑技術1.根底隔震技術2.消能減震技術2.2、加固技術昆明新機場航站樓隔震施工37當地根本烈度地震建筑物可能進入非彈性破壞狀態(tài)裝修與內部設備破壞延性結構體系的結構立足于“抗〞,被動抵御地震作用作用導致巨大經濟損失,尤其是生命線工程〔如電力、通訊〕損失難以估量。延性結構體系的應用也有了一定的局限性隔震減振制振38減震控制建筑技術為什么要開展減震控制技術設計烈度欠準確〔如汶川〕結構非彈性破壞機理復雜傳統(tǒng)抗震方法不平安 應用的局限性人類的需求:工程結構在災害條件下平安——救人思路的轉變:
以抗為主→以控為主 減震控制古來有之 中國木結構最偉大的創(chuàng)造創(chuàng)造——斗拱 藝術與技術的 優(yōu)美組合 典型節(jié)點減震構件榫卯連接:摩擦耗能層疊布置:屋蓋隔震39減震控制建筑技術常用減震控制技術 按照是否需要外部能源輸入來劃分,結構減震控制技術大體上分為三類:被動控制技術、〔半〕主動控制技術和混合控制技術。工程上使用較多的是被動控制技術,其中又以根底隔震、吸能減震和消能減震技術應用居多。根底隔震調諧液體阻尼器TLD調諧質量阻尼器TMD上海環(huán)球金融中心設置的風 阻尼器臺北101大廈 的調諧質量 阻尼器TMDTMD工程 應用:40減震控制建筑技術根底隔震技術41減震控制建筑技術常用減震控制技術 根底隔震技術〔橡膠支座〕 橡膠隔震技術是一種工程抗震新技術,根本原理是通過增設 橡膠支座〔LeadRubberBearing,簡稱LRB〕,使整個建筑的自振 周期得以延長,減輕上部結構的地震反響。2007年?國家防震減災規(guī)劃(2006—2021年)?:“推進隔震等新技術在工程設計中的應用〞。2005年,北京三里河的七部委聯合辦公樓,內設國家地震臺網中心和國家抗震救災指揮中心。隔震技術的最高建筑:日本的大阪楠葉塔樓城,高度為136m。根底隔震42減震控制建筑技術常用減震控制技術南加州大學醫(yī)院 隔震支座
橄欖景醫(yī)院傳統(tǒng)抗震結構
根底隔震技術〔橡膠支座〕美國地震專家:隔震技術是“40年來世界地震工程最重要的成果之一。〞0.432.8
←震中附近→美國洛杉磯地震里氏6.7級〔1994〕 損壞不可用 根底/底層加速度: 0.49g0.82g 頂層加速度 0.21g2.31g 加速度放大系數未損壞可用43減震控制建筑技術常用減震控制技術根底隔震技術〔橡膠支座〕根本原理
隔震前結構周期
隔震結構周期延長結構周期
隔震前 結構阻尼
增 加 阻 尼隔震結構周期延長時,加速度反響下 降 阻尼增加結構阻尼時,結構位移反響下降44減震控制建筑技術常用減震控制技術根底隔震技術〔橡膠支座〕 技術經濟性
隔震建 筑物造 價C1; 傳統(tǒng)抗 震結構 造價C0建筑高H≤25m,C1=1.05~1.09C0建筑H=25m
31m時,C1=1.02~1.04C0;建筑H>31m,C1=0.99~1.03C0。周福霖院士: 從造價和平安度來講,每平米多花200元來做隔震,就可以降低四分之一到八分之一的地震反響。 價值工程:V=F/C 本錢增加 但性能大幅提升45減震控制建筑技術常用減震控制技術根底隔震技術〔橡膠支座〕鉛芯橡膠支座〔鉛屈服應力約7MPa〕
46建筑隔震橡膠支座施工圖〔一〕47建筑隔震橡膠支座施工圖〔二〕48根底隔震技術技術指標建筑隔震設計方案,應根據建筑抗震設防類別、抗震設防烈度、場地條件、建筑結構方案和建筑使用要求,與采用抗震設計的設計方案進行技術、經濟可行性的比照分析后確定。采用隔震技術結構體系的計算分析應依據?建筑抗震設計標準?GB50011進行。設計安裝做法應遵循?建筑結構隔震構造詳圖?。產品應符合?建筑隔震橡膠支座?JG118的規(guī)定。減震控制建筑技術常用減震控制技術49減震控制建筑技術常用減震控制技術疊層橡膠支座施工案例:昆明新機場航站樓工程
直徑1m共1810個隔震支座總數約1810個,其中LNRD-1000型無鉛芯隔震支座1158個,LRBD-1000有鉛芯隔震支座652個。隔震支座直徑1000mm,單個隔震支座質量LNRD-1000型無鉛芯隔震支座:1850kg,1158個LRBD-1000有鉛芯隔震支座:1950kg,652個 世界規(guī)模最大施工主要問題——精確定位隔震支座吊裝〔太重〕、安裝固定〔微調難〕、錨固;安裝的水平度、整體標高的精度;與上部結構和周邊固定物的連接。50減震控制建筑技術常用減震控制技術隔震支座總數約1810個,其中LNRD-1000型無鉛芯隔震支座1158個,LRBD-1000有鉛芯隔震支座652個。隔震支座直徑1000mm,單個隔震支座質量
預留錨筋定位鋼模固定,套筒定位墩柱模板安裝,澆筑混凝土套筒定位箍 支座安裝
疊層橡膠支座施工案例:昆明新機場航站樓工程51減震控制建筑技術消能減震技術52消能支撐圖〔一〕斜桿支撐--北京銀泰中心53消能支撐圖〔二〕K形支撐--
北京火車站54消能支撐圖〔三〕剪刀形支撐套索式支撐----北京銀泰大廈55④消能節(jié)點圖
希臘和平與友誼奧林匹克體育場56減震控制建筑技術常用減震控制技術 消能減震技術〔防屈曲耗能支撐〕 在設計中改變傳統(tǒng)結構利用主體結構構件的延性產生塑性鉸的設計方法,通過局部豎向支撐采用防屈曲耗能支撐〔BucklingRestrainedBrace,簡稱BRB〕,并與鋼框架結合構成防屈曲支撐框架體系,耗散地震能量,從而到達保護主要結構構件的目的。 BRB支撐 思路: 舍車保帥 鋼框架-支撐 結構體系09SG610-2建筑結構消能減震(振)設計57典型管式BRB滯回曲線核心單元:又稱芯材,是主要受力元件,由低屈服強度、延性較好且屈服強度穩(wěn)定的鋼材制成。約束單元:防止核心單元受壓時發(fā)生整體或局部屈曲,可以采用矩形或圓形鋼管,內填混凝土或焊接約束元件。消能減震技術〔防屈曲耗能支撐〕 滯回環(huán) 面積 表征耗 能能力58減震控制建筑技術常用減震控制技術 BRB支撐應用案例:上海世博會議中心上海世博會議中心 防屈曲耗能支撐結 構與普通支撐結構 的比較592.2加固技術2.2.1概述2.2.2抗震加固2.2.3混凝土結構加固2.2.4建筑物地基根底加固2.2.5建筑地基根底事故的補救與預防60標準混凝土結構加固設計標準 GB50367-2006既有建筑地基根底加固技術標準 JGJ123-2000混凝土結構后錨固技術規(guī)程JGJ145-2004砌體結構加固技術標準鋼結構加固技術標準 CECS77:96磚混結構房屋加層技術標準 CECS78:96建筑抗震加固技術規(guī)程 JGJ116-2021古建筑木結構維護與加固技術標準 GB50165-92碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規(guī)程
CECS146:2003(2007版)?鋼絞線網片-聚合物砂漿加固混凝土結構施工及驗收規(guī)程?北京市地方標準DB11/T645612.2.1概述一、結構加固根本原那么二、結構加固方法及其選擇62一、結構加固根本原那么結構構件加固方法有多種且各不相同,但是卻共同遵守下述原那么:1.先鑒定后加固的原那么2.結構體系總體效應原那么3.加固方案的優(yōu)化原那么4.盡量利用的原那么5.與抗震設防結合的原那么6.材料的選用和取值原那么7.荷載取值原那么8.承載力驗算原那么9.其它原那么63總體效應原那么在制定加固方案時,除考慮可靠性鑒定結論和加固內容及工程外,還應考慮加固后建筑物的總體效應。例如,對房屋的某一層柱子或墻體的加固,有時會改變整個結構的動力特性,從而產生薄弱層,對抗震帶來很不利的影響。因此,在制定加固方案時,應全面詳細分析整個建筑結構的受力情況,不能采用"頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳"的方法。64材料的強度取值及選用原那么加固材料應盡量選用輕質高強,且與原結構材料共同工作性能好的材料。加固用鋼材一般選用I級或Ⅱ級鋼;加固用水泥宜選取普通硅酸鹽水泥,標號不應低于425;加固用混凝土,應比原結構的混凝土強度等級提高一級,加固混凝土中不應摻入粉煤灰、高爐礦渣等混合材料。
粘結材料及化學灌漿材料的粘結強度,應高于被粘結構混凝土的抗拉強度和抗剪強度。結構加固設計使用年限加固結構在正常維護條件下能滿足預定功能使用的年限。老齡建筑后續(xù)使用年限不可能太長,一般5~10年;一般工程20~30年;新建工程應滿足原設計要求—50、100年。65直接加固法間接加固法增大截面法置換砼加固法外粘型鋼加固法外粘鋼板加固法粘貼纖維復合材加固法繞絲加固法鋼絞線網片-聚合物砂漿加固法外加預應力加固法增設支點加固法混凝土結構加固法裂縫修補技術錨固技術阻銹技術加固配合技術二、結構加固方法及其選擇6667加固技術抗震加固68現有建筑抗震加固的根本要求1.規(guī)程適用的對象經抗震鑒定評定為需要加固的現有建筑。⑴先鑒定后加固原那么⑵以抗震鑒定結論為加固目標〔不低于抗震鑒定的目標、通過加固可進一步提高〕⑶適用于現有建筑,不包括危樓和爛尾樓建筑抗震加固技術規(guī)程 JGJ116-2021692.抗震加固的根本流程框圖703.可供選擇抗震加固方法⑴需提高承載力、剛度:兩者均需提高〔增設構件、加大截面〕僅需提高承載力〔鋼構套、粘鋼、粘碳纖維布〕僅需提高變形能力〔增設連接構件、鋼構套〕⑵結構體系明顯不合理:優(yōu)先增設構件予以改善同時提高承載力和變形能力⑶整體性連接不良:增設拉結構件,以提高變形能力為主71抗震加固實例〔1〕【工程概況】南京某小學教學樓為四層〔局部三層〕的建筑,該建筑建于1998年,建筑面積為2895m2,由一個U型教學樓〔兩邊為磚混結構,中間為底框結構〕和一個連廊〔局部單跨框架〕兩個單體組成?!?度設防B類建筑〕7273【鑒定結論】1、該建筑結構體系復雜,形狀不規(guī)那么,不滿足鑒定標準要求;2、該建筑連廊為單跨框架,不滿足鑒定標準要求;3、該建筑在轉角處和單跨走廊設置樓梯間,不滿足鑒定標準要求;4、該建筑樓屋蓋局部為預制空心板,不滿足鑒定標準要求;5、該建筑局部墻體抗震承載力不滿足標準要求。74【抗震加固處理方案構思】1、對U型教學樓設置抗震縫,分為兩個磚混結構〔按重點設防要求加固〕及一個底框結構〔按標準設防要求加固〕2、兩個磚混結構的處理:〔砂漿強度>M2.5〕〔1〕對設置在轉角處樓梯的樓梯間墻體及端部形狀不規(guī)那么的墻體采用聚合物-鋼絞線進行加固;〔2〕對計算抗震承載力不滿足要求的墻體采用聚合物-鋼絞線進行加固;〔3〕將一層〔1-1〕和〔1-3〕軸線的墻體采用鋼筋混凝土夾板墻加固,保持左右剛度均勻;〔4〕對預制板采用角鋼支撐系統(tǒng)進行加固處理;3、底框結構的處理〔砂漿強度>M2.5〕:〔1〕底層設置鋼筋混凝土抗震墻或翼墻;〔2〕對計算抗震承載力不滿足要求的墻體采用聚合物-鋼絞線進行加固;4、單跨連廊的處理:通過增設一跨框架將單跨框架改造為雙跨框架結構。757677抗震加固實例〔2〕【工程概況】某教學樓為四層砌體結構,建造于1984年,建筑總高度為14.4m,根底形式為條形根底?!?度設防A類建筑〕78【鑒定結論】1、抗震橫墻間距過大〔最大橫墻間距為12m〕,不滿足抗震鑒定要求;2、樓屋面均為預制板,不滿足抗震鑒要求;3、樓面梁混凝土強度過低〔C13〕,不滿足抗震鑒定要求;承載力缺乏;4、砂漿強度過低〔0.6MPa〕,不滿足抗震鑒定要求。79【抗震加固處理方案構思】1、抗震橫墻間距過大〔最大橫墻間距為12m〕的那跨及相鄰跨,在樓面板底梁〔圈〕處增設角鋼支撐系統(tǒng),并對此開間內的縱橫墻采用鋼絞線-聚合物砂漿進行加固;2、其余砂漿強度過低墻體,采用鋼筋網-水泥砂漿面層進行加固;3、對于混凝土強度過低和承載力缺乏的樓面梁采用加大截面加固,并對此增大截面后的加固梁下構造柱進行單側加大截面加固;4、由于支撐預制板的大梁已經加固過,預制板在此位置處的支承長度滿足標準要求,所以只對墻體處采用板底增設角鋼方法增加預制板擱置長度。80818283抗震加固實例〔3〕【工程概況】本工程為南京市某小學綜合樓,建于1998年,為三層砌體結構,建筑總面積為698m2,檐口標高為9.9m,層高3.3m根底形式不詳。〔7度設防B類建筑〕8485【鑒定結論】1、抗震橫墻間距〔抗震橫墻間距21m〕不滿足抗震鑒定要求;2、樓梯間設置位置不滿足抗震鑒定要求;3、局部墻體尺寸不滿足抗震鑒定要求。86【抗震加固處理方案構思】1、對于抗震橫墻間距過大的情況,采用增設抗震橫墻的方法進行加固;2、對于設置在房屋盡端的樓梯間采用雙面鋼筋網-水泥砂漿面層方法進行加固;3、對于尺寸過小的窗間小墻體,采用外包鋼進行加固。8788加固技術混凝土結構加固89加固一般規(guī)定(八點)1加固前必須由專業(yè)技術人員進行可靠性鑒定和加固設計;加固范圍可小(一個構件)可大(整棟建筑),但必須考慮結構整體性;2加固后結構平安等級由委托和設計方共同確定;3加固設計與施工應緊密配合,并保證新老構件共同工作;4加固設計應考慮經濟效果,防止不必要的撤除或更換;5加固施工時應采取必要的臨時平安措施;6加固后結構使用年限由設計和業(yè)主協商確定,一般宜按30年考慮;7使用粘結方法或聚合物加固的結構應定期檢查其工作狀態(tài)(10年);8未經鑒定或設計許可,不得改變加固后結構用途和使用環(huán)境?;炷两Y構加固設計標準GB50367-200690
例:確保新澆混凝土與原結構連接可靠的措施91
例:結構加固施工總說明………〔8〕為確保加固工程施工質量,新、老混凝土交接面處必須按如下步驟施工:1〕老混凝土界面必須鑿毛,凹凸不小于6mm。2〕用鋼刷將混凝土碎塊,浮渣灰去除干凈。3〕將原混凝土外表沖洗干凈,再用新鮮425號水泥漿或界面劑涂刷外表。另外,施工中必須輕敲輕鑿,不得損傷原結構。92增大截面加固法適用范圍:鋼筋混凝土受彎(梁板)和受壓構件的加固原砼要求:不應低于C10(現場檢測結果)(無法提供足夠的粘結力)新砼要求:高于原砼一個等級且不低于C20界面處理和粘結質量要求:符合規(guī)定可按整體截面處理優(yōu)點:工藝簡單、經驗豐富、受力可靠、加固費用低缺點:濕作業(yè)工作量大、養(yǎng)護期長、占用建筑空間多增大截面加固法的優(yōu)缺點93砼構件加固形式四周外包單側加厚三側外包雙側加厚柱四面加固四面加固單面加固雙面加固梁四面加固壓區(qū)加固拉區(qū)加固雙側加固三側加固949596置換混凝土加固法根本規(guī)定適用范圍:承重構件受壓區(qū)砼強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固。卸載要求加固梁式構件,加固時應采取有效支頂;對于柱和墻,應進行原構件全過程承載力狀態(tài)驗算、觀測和控制,置換截面不應出現拉應力,否那么應采取有效支頂措施。置換砼強度等級:應比原構件砼強度等級提高一級,且不低于C25(不宜過高,以免產生銷栓效應);置換砼層最小深度:板≥40mm,梁柱采用人工澆注時≥60mm,采用噴射砼施工時≥50mm.置換位置:置換局部應位于受壓區(qū)內,且應根據受力方向,將有缺陷的砼剔除;剔除位置應在沿構件整個寬度的一側或對稱的兩側;不得剔除截面的一隅(防止不對稱剔除,造成截面受力不均勻或傳力偏心)。97外粘型鋼加固法
適用于需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力
〔一〕形式9899100粘貼鋼板加固法1.形式用膠粘劑將鋼板貼在構件外部的一種加固方法。
膠粘劑是以環(huán)氧樹脂為基料,再參加適量的固化劑、增韌劑、增塑劑配制而成的“結構膠〞。單獨的環(huán)氧樹脂固化物呈脆性,必須在固化前參加增塑劑、增韌劑,以改變其脆性,提高其塑性和韌性,增強抗沖擊強度和耐寒性。101粘鋼施工要求(施工工藝流程〕102施工過程質量控制〔一〕粘貼面的處理粘貼面處理是包括加固構件粘合面及鋼板粘合面處理,是最關鍵的工序。1.混凝土粘貼面處理混凝土粘貼面的處理,應做到密實、平整、潔凈,并有一定的粗糙度。打磨完成后,為保證鋼板的最大粘結效應,對打磨面進行鑿毛處理,形成平整的粗糙面,外表不平處應用尖鑿整平,再用鋼絲刷刷毛。最后用無油壓縮空氣吹除外表粉塵或清水沖洗干凈,待完全枯燥后用用脫脂棉沾丙酮擦拭外表。2.鋼板粘貼面處理〔1〕打磨除銹:除銹徹底,露出金屬光澤,打磨紋路應垂直鋼板受力方向,有一定的粗糙度。〔2〕清洗:用棉紗沾丙酮擦拭干凈。103〔二〕植筋1.鉆孔為防止鉆孔碰到梁底板預應力鋼絞線及結構鋼筋,需采用鋼筋探測儀先確定好原鋼絞線及鋼筋位置。根據標出的孔洞位置,用電錘進行鉆孔,孔徑、孔深符合設計要求。2.清孔先用硬毛刷刷走孔內粉塵,再用高壓風進行吹孔,最后用干凈棉布沾丙酮或酒精徹底清洗孔道內部。植螺桿時必須保持孔內無塵,枯燥。3.植筋將調好的結構膠裝入注膠器內,然后用注膠器將結構膠注入植螺桿孔洞,孔洞內注膠容量必須大于2/3,在螺桿外露端部加套塑料管以封堵膠液,防止膠液流出形成孔內空隙。轉動螺桿緩緩植入孔洞內,使其達至設計深度要求?!踩充摪灏惭b將開孔、除銹打磨、清洗并經驗收合格的鋼板抬起,與已植螺桿進行對孔安裝。安裝過程中,假設開孔與個別已植螺桿有偏差,應防止大力錘擊鋼板或螺桿以免損傷鋼板、砸斷或震松螺桿。應將存在偏差的孔口標記后將鋼板卸下,通過磁力鉆或氧割對存在偏差的孔進行擴孔后重新安裝。鋼板安裝到位后,為了保證注入的結構膠的厚度均勻,應在鋼板與混凝土之間對應螺桿的位置放進與結構膠厚度相等的墊片或直徑相等的短鐵絲,將螺母擰緊。104〔四〕注膠、排氣管的安裝鋼板安裝后調整到位前應在鋼板周邊、鋼板與混凝土粘貼面之間按50~100cm的間距品字形安裝塑料軟管作為注膠及排氣管。塑料軟管插入鋼板空隙的長度應在1~2cm左右,不宜超過2cm。〔五〕周邊封閉周邊封閉的主要目的是在所要粘貼鋼板與混凝土間形成一個封閉的空腔,并能承受注膠時所施加的壓力。螺桿處封閉:在螺母墊片內側抹上封邊膠并將螺母擰緊即可,或用早凝的無機封堵料將外露的螺桿、螺母、墊片整個包裹?!擦硥毫ψ⒛z1.注膠起始點的選擇由于空氣的容重較小,故注膠時應選擇從每片鋼板的最低點開始注膠,以利于空腔內空氣的排出。2.壓力注膠過程控制在確認封邊不漏氣后開始灌注結構膠。注膠壓力控制在0.2~0.4MPa,持續(xù)灌注2~5分鐘,同時用小錘持續(xù)仔細敲擊檢查當前注膠管與下一注膠管之間的鋼板段的注膠密實度。在確認該段鋼板內膠液已密實且相鄰注膠管〔排氣管〕無氣泡排出后,方可將當前注膠管封閉,移至下一注膠管繼續(xù)注膠。105
粘貼纖維復合材加固法106107粘貼纖維復合材加固法108109110加固技術建筑物地基根底加固111建筑物地基根底加固建筑物地基根底加固分加大根底底面積法、錨桿靜壓樁法、樹根樁法、石灰樁法、高壓噴射注漿法、注漿加固法等。?既有建筑地基根底加固技術標準?JGJ123-200008SG311-2?混凝土結構加固構造〔地基根底及結構整體加固改造?圖集?建筑地基處理技術標準?JGJ79-2021112錨桿靜壓樁錨桿靜壓樁是錨桿和靜壓樁兩項技術結合而形成的一種樁基施工新工藝,是一項地基加固處理新技術。它將壓樁架通過錨桿與建筑物根底連接,利用建筑物自重荷載作為壓樁反力,用千斤頂將樁分段壓入地基中,通過靜壓樁承擔局部荷載。錨桿靜壓法適應于淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土和人工填土等地基土。采用該技術主要可用于托換加固和糾偏加固工程。113錨桿靜壓樁在扭曲變形建筑物的綜合糾傾與地基加固中的應用6層磚混住宅樓位于浙江省西部山區(qū),筏板厚度為400mm,基底標高為-2.65m。在房屋平安普查中發(fā)現該樓傾斜率為9.53‰,已超過危險房屋的標準,并發(fā)現房屋墻體多處開裂,整體呈扭轉變形的特征。雜填土層,厚1.30~5.00m;粉質黏土(粉土)層,厚1.00~4.70m,fk=90~140kPa;淤泥層(局部鉆孔含有該層),厚0.30~0.70m,fk=60kPa;細砂(粉土)層,厚0.60~2.10m,fk=80kPa;砂礫石層,厚1.10~6.60m,fk=270kPa;含碎石黏土層,厚1.90~7.50m,fk=160kPa;灰?guī)r層,fk=3000kPa。場地地基大致呈現由北向南、由西向東變軟弱。在2號~6號點間連線沉降最大,筏板兩側向中間扭曲變形,地基出現嚴重不均勻沉降。最大傾斜發(fā)生在東北角,向南方向傾斜。114糾偏工作于1999年3月開工,采用開溝槽、沉井沖水排土糾偏與錨桿靜壓樁加固地基相結合,歷時4個月。采用錨桿靜壓樁對地基加固和托換。錨桿靜壓樁數量為65根。位于房屋南側的樁在糾偏前施工,為控制糾偏過程中可能引起東南角軟弱地基不應有的沉降,東南側的局部樁先期封樁,其余的樁按以后糾偏中的沉降開展情況而定。深層沖孔排土糾偏。在原沉降較小的北側根底外布置沉井,通過沉井壁上的預留孔洞用高壓水槍沖水切割深層地基土體排土,促使地基下沉,從而使建筑物糾偏扶正。沉井由6節(jié)1m長的井筒組成,沉至預定位置封底,每個沉井呈輻射狀布置5個射水孔,射水孔位置距根底筏板底面以下約2m左右,射水切割土體主要為粉質粘土(粉土)層和細砂層。115糾偏工作信息化施工每天上午均用高精度水準儀觀測沉降變化和墻體裂縫情況,每周觀測傾斜兩次。在糾偏過程中根據實際情況采取了以下一些輔助措施。(1)地基土流動性差,排土迫降效果不理想。在房屋北側的錨桿靜壓樁位置中輔助垂直沖水掏土,掏土深度到達筏板以下約2m處。(2)根底埋深較大,根底墻外土體的側向壓力作用與室外混凝土地坪的側向限制勢必對迫降產生很大的側向約束,同時,根底墻在該側向壓力作用下還可能失穩(wěn)而產生突發(fā)性倒塌事故。決定沿北側根底墻外側開挖一條寬約0.5m、深約2m的應力釋放溝。(3)由于結構整體性能較差,為減小糾偏中對結構的二次損傷,施工時有意識地降低糾偏速度。在整個糾偏過程中,最大日沉降1.5mm,沉降最大點的平均日沉降僅為0.7mm。(4)在糾偏過程中,調整沖水量和沖水方式,使東墻4個觀測點的日沉降呈線性關系。116在進行糾偏方案設計和施工中,必須注意以下幾個問題:(1)在制定加固糾偏方案前,必須對建筑物的沉降、傾斜、建筑結構、地基筑物周圍環(huán)境及施工氣候的影響進行周密調查和分析,對結構中的薄弱環(huán)節(jié)作適當的補強措施。(2)施工過程中必須加強實時沉降、傾斜和裂縫開展情況的監(jiān)控,根據監(jiān)控資料反響的信息及時調整糾偏的進度,同時還應根據監(jiān)控資料建立預警機制,確保施工平安。(3)合理地確定糾偏速度和施工工期的關系,根據建筑物的實際情況決定錨桿靜壓樁的施工順序和封樁時間。(4)應考慮建筑物可能存在的初始施工偏差,防止為了某一點的傾斜到達預期值而使整個建筑的糾偏矯枉過正。還應考慮糾偏停止后,沉降一般需延續(xù)一段時間才能穩(wěn)定,根據沉降觀測資料,合理地確定停止糾偏的時間。117樹根樁樹根樁直徑100~300mm。清孔后下放鋼筋,同時放入注漿管,再用壓力注入水泥漿或水泥砂漿,邊灌、邊振、邊拔管而成樁。118樹根樁在住宅樓地基加固中的應用廣東省中山市某住宅樓為7層磚混,地基持力層為海相沉積淤泥土,故采用振沖碎石復合地基,碎石樁有效樁長10m,面積置換率30%,1996年9~10月施工。1997年2月上部結構開始施工,8月主體結構完工并完成局部裝修,此時建筑物實測最大沉降量已達32.4cm,沉降差達16.4cm,且沉降未趨于收斂。場地位于河口三角洲堆積平原。①人工填土,厚2.2~3.2m;②淤泥,厚7~10m;③沖洪積黏性土,fk=200kPa,層厚5~10m;④軟可塑狀花崗巖殘積土,fk=155kPa,層厚4~5m;⑤硬至堅硬狀花崗巖殘積土,未鉆穿此層.不均勻沉降的原因:①局部碎石樁未穿透淤泥層;②碎石樁填料量未滿足要求;③外表回填土的加固效果掩蓋了下臥淤泥層的強度缺乏。表層碎石樁樁徑較大,擠密效果較好;但淤泥層未進行復合地基靜載試驗。④排水不暢。復合地基載荷試驗時正值旱季,未做浸水載荷試驗;而上部結構施工時正值雨季,地面無排水措施,大量地表水侵入地基,加劇了地基變形。119樹根樁在住宅樓地基加固中的應用1.樹根樁托換加固設計和施工樹根樁樁長設計為22~24m,進入硬塑殘積土1~2m,樁徑0.15m,C25混凝土,配筋3?14,箍筋?6@100~200,單樁承載力180kN。根據振沖碎石樁填料量反算原復合地基承載力僅120kPa左右(設計要求160kPa),因而建筑物扔有20320kN的荷載需由樹根樁來托換,經計算需布樹根樁113根。120樹根樁在住宅樓地基加固中的應用2.加強樹根樁與原根底連接的措施(1)樹根樁壓漿完畢后,在樁頂(混凝土根底底板下)lm范圍內用花管進行二次注漿,以增大樁身上部直徑;(2)在混凝土根底梁頂(370mm磚墻上)鑿40cmX40cm孔洞,現澆混凝托梁橫穿磚墻并與樁頂連接。121樹根樁在住宅樓地基加固中的應用3.樹根樁的施工施工設備采用工程地質鉆機,由于是室內施工,房問凈高僅3.0m,原鉆機三角架經改造后才滿足室內施工要求,主鉆桿和鉆桿均加工成l~2m長。開孔采用金剛石鉆頭,鉆穿混凝土底板后改用合金鉆頭,鉆至設計深度空轉鉆機30min洗孔,直至孔口返出清水為止,然后分段安放鋼筋籠并焊接,注漿管綁在籠筋內一并放入孔內,注漿管下端用膠布封住,以防泥砂堵塞。再將干凈的粒徑5~10mm礫石緩緩投入孔內并輕擊籠筋。在充填石子的同時,應保證注漿管不停地注入清水。石子充填完畢并清洗干凈后,立即壓入制備好的水泥漿(水灰比0.5~0.6,由強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥制成),待孔口溢出新鮮水泥漿后停止注漿,停歇30min后,重新插入注漿花管,在基底下lm范圍內二次注漿。122加固技術建筑地基根底事故的補救與預防123建筑地基根底事故的補救與預防一、設計、施工或使用不當引起事故的補救〔一〕對于建造在軟土地基上出現損壞的建筑,可采取以下補救措施:
1由于建筑體型復雜或荷載差異較大,引起不均勻沉降,而造成建筑物損壞者,可根據損壞程度選用局部卸荷、增加上部結構或根底剛度、加深根底、錨桿靜壓樁、樹根樁或注漿加固等補救措施;2由于局部軟弱土層或暗塘、暗溝等引起差異沉降過大,而造成建筑物損壞者,可選用錨桿靜壓樁、樹根樁或旋噴樁等進行局部加固;3由于根底承受荷載過大、或加荷速率過快,引起大量沉降或不均勻沉降,而造成建筑物損壞者,可選用卸除局部荷載、加大根底底面積或加深根底等;4由于大面積地面荷載或大面積填土引起柱基、墻基不均勻沉降、地面大量凹陷、或柱身、墻身斷裂者,可選用錨桿靜壓或樹根樁加固等。124建筑地基根底事故的補救與預防〔二〕對于建造在膨脹土地基上出現損壞的建筑,可采取以下補救措施:1.對建筑物損壞輕微,且脹縮等級為I級的膨脹土地基,可采用設置寬散水及在周圍種植草皮等措施;2.對建筑物損壞程度中等,且脹縮等級為I、II級的膨脹土地基,可采用加強結構剛度和設置寬散水等措施;3對建筑物損壞程度較嚴重,或脹縮等級Ⅲ級的膨脹土地基,可采用錨桿靜壓樁、樹根樁、坑式靜壓樁或加深根底等方法。樁端或基底應埋置在非膨脹土層中或伸入到大氣影響深度以下的土層中。125某大廈基坑工程事故分析1工程概況鞍山某大廈地上31層,高100m,基坑深14m,根底為箱形根底。該場地的工程地質從上至下為:第一層土厚1.65m;第二層土厚9.35m,c=23kPa,φ=8.3°;第三層土厚度大于10m,c=42.8kPa,φ=12.7°。地下水位為-5.0m.2基坑設計與開挖該基坑三面臨街,一面與一建筑物相鄰?;酉确牌?.3m深,然后采用鋼筋混凝土灌注樁加兩層錨桿支護,樁徑1.0m,樁長13.25m,間距1.6m,嵌固深度為4.55m,錨桿長16m,傾角15°,層距為3.5m,用槽鋼作橫梁?;娱_挖時采用深井降水。126當基坑開挖到設計標高后不久,基坑局部便發(fā)生破壞。首先是錨桿端部脫落,橫梁掉下,樁間土開裂。隨著時間的推移,樁土之間裂縫增大,樁后4m遠的基坑周圍地面開始裂縫,裂寬逐漸增大,最后倒塌?;拥钠茐氖灌徑淖詠硭艿罃嗔眩咏?,接著再次塌方,支護樁在坑底附近被折斷。3事故分析3.1支護結構設計的平安儲藏缺乏。通過驗算發(fā)現,如果不改動錨桿,而將支護樁的嵌固深度由4.55m增加到6.5m,支護結構穩(wěn)定性和抗傾覆均能較好地滿足要求。3.2基坑附近
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