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tdavidwang 2016-12-01 20:34:17

工程人再不懂加固,就没饭碗了

筑业

2016-10-31 点这訂阅 筑业

来源:土木检测

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城市建设日趋饱和

设计和施工会逐渐转向加固行业

土木人不懂加固就没饭碗了

故请收藏此篇全系加固总结

零基础学习加固技术

一、加固纵览

加固类型


房屋结构加固工程加固类型
对于房屋结构加固工程,可分为 房屋结构整体抗震加固(即体系加固)构件加固。体系加固是针对房屋结构整体抗震性能不足现行抗震鉴定标准而进行的加固;构件加固是针对局部构件承载力不足而进行的局部构件的加固。
加固原则
既有建筑抗震加固的设计原则应符合下列要求:
1、加固方案应根据抗震鉴定结果经综合分析后确定,分别采用房屋整体加固、区段加固或构件加固,加强整体性、改善构件的受力状况、提高综合抗震能力;
2、加固或新增构件的布置,应消除或减少不利因素,防止局部加强导致结构刚度或强度突变;
3、新增构件与原有构件之间应有可靠连接;新增的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础;
4、加固所用材料类型与原结构相同时,其强度等级不应低于原结构材料的实际强度等级;
5、加固设计应注重节点连接构造设计。
加固内容及方法
体系加固
砌体结构加固
对可靠性不足或业主要求提高可靠度的砌体结构及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施,使其具有现行设计规范及业主要求的安全性、耐久性和适用性。
抗震承载力不满足时,宜采用的加固方法
1)拆砌或增设抗震墙
2)修补和灌浆
3)面层或板墙加固
4)外加柱加固
5)包角或镶边加固
6)支撑或支架加固
整体性不满足时,宜采用的加固方法
1)当墙体布置在平面内不闭合时,可增设墙段或在开口处增设现浇钢筋混凝土框形成闭合。
2)当纵横强连接较差时,可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱和外加圈梁等加固。
3)楼、屋盖构件支撑长度不满足要求时,可增设托梁或采取增强楼、屋盖整体性等的措施;对腐蚀变质的构件应更换;对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。
4)当构造柱或芯柱设置不符合鉴定要求时,应增设外加柱;当墙体采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在墙体交接处增设互相可靠拉结的配筋加强带时,可不另设构造柱。
5)当圈梁设置不符合鉴定要求时,应增设圈梁;外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土,内墙圈梁可用钢拉杆或在进深端加锚杆代替;当采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在上下两端增设配筋加强带时,可不另设圈梁。
6)当预制楼、屋不满足抗震鉴定要求时,可增设钢筋混凝土现浇层或增设托梁加固楼、屋盖。
薄弱易倒部位,宜采用的加固方法
1)窗间墙宽度过小或抗震能力不满足要求时,可增设钢筋混凝土窗框或采用钢筋网砂浆面层、板墙等方法加固。
2)支撑大梁等的墙段抗震能力不满足要求时,可增设砌体柱、组合柱、钢筋混凝土柱或采用钢筋网砂浆面层、板墙等方法加固。
3)支撑悬挑构件的墙体不符合鉴定要求时,宜在悬挑构件端部增设钢筋混凝土柱或砌体组合柱加固。
4)隔墙无拉结或拉结不牢,可采用镶边、埋设钢夹套、锚筋或钢拉杆加固;当隔墙过长,过高时,可采用钢筋网砂浆面层进行加固。
5)出屋面的楼梯间、电梯间和水箱间不符合鉴定要求时,可采用面层或外加柱加固,其上部应与屋盖构件有可靠连接,下部应与主体结构的加固措施相连。
6)出屋面的烟囱、无拉结女儿墙、门脸等超过规定的高度时,宜拆除、降低高度或采用型钢、钢拉杆加固。
7)悬挑构件的锚固长度不满足要求时,可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施。
钢筋混凝土结构加固
钢筋混凝土房屋结构体系和抗震承载力不满足要求时,宜采用以下加固方法:
1)单向框架应加固,或改为双向框架,或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施。
2)单跨框架不符合鉴定要求时,应在大于框架-抗震墙结构的抗震墙最大间距且不大于24m的间距内增设抗震墙、翼墙、抗震支撑等抗侧力构件或将对应轴线的单跨框架改为多跨框架。
3)框架梁柱配筋或承载力不符合鉴定要求时,可采用外包型钢、增大截面法、粘钢板或粘碳布等加固方法进行加固。
4)框架柱轴压比不符合鉴定要求时,可采用增大截面法进行加固。
5)房屋刚度较弱、明显不均匀或有明显的扭转效应时,可赠送钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固,也可设置支撑加固。
6)钢筋混凝土抗震墙配筋不符合鉴定要求时,可加厚原有墙体或增设端柱、墙体等。
7)楼梯构件不符合鉴定要求时,可采用粘贴钢板、碳布或增大截面法进行加固。
构件加固
基础加固
加大基础底面积
适用范围:加大基础底面积法适用于当现有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。
基础加大底面积示意图
构造要求
a、当基础承受偏心受压时,可采用不对称加宽;当承受中心受压时,可采用对称加宽;
b、在灌注混凝土前应将原基础凿毛和刷洗干净后,铺一层高强度等级水泥浆或涂刷混凝土界面剂,以增加新老混凝土基础的粘结力;
c、加宽部分的主筋应与原基础内主筋采用焊接方式进行拉结,并设置梅花布置的拉结筋(如抗剪需要该筋需根据计算确定)。
加深基础法
适用范围:加深基础法适用于地基浅层有较好的土层可作为持力层且地下水位较低的情况。该方法即将原基础埋置深度加深,使基础支承在较好的持力层上,以满足设计对地基承载力和变形的要求。
构造要求
a、采用加深基础法加固既有房屋基础时需分批、分段、间隔进行。间隔开挖长度约1.2m左右,宽度约0.9m的竖坑;
b、基础下的竖坑应采用现浇混凝土灌注,并在距原基础底面80mm处停止灌注,待养护一天后再掺入膨胀剂和速凝剂的干稠水泥砂浆填入基底空隙,确保密实。
锚杆静压桩
适用范围:锚杆静压桩法适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土和人工填土等地基土。
锚杆静压桩工作原理示意图
原基础构造要求原基础承台除应满足有关承载力要求外,尚应符合下列规定:
承台周边至边桩的净距离不宜小于200mm; 原基础压桩孔部位作为承台的基础厚度不宜小于350mm,否则应采取附加封桩锚固措施; 桩顶嵌入承台内长度应为50~100mm; 压桩孔内应采用C30微膨胀早强混凝土浇筑密实。
桩身混凝土强度等级不应低于C30; 当原基础厚度小于350mm时,封桩孔应用2φ16钢筋交叉焊接与锚杆上,并应在浇筑压桩孔混凝土的同时,在桩孔顶面以上浇筑桩帽,厚度不得小于150mm。
桩身构造要求
桩身材料可采用钢筋混凝土或钢材; 对钢筋混凝土桩宜采用方形,桩的边长宜为200~300mm; 桩身混凝土强度等级不应低于C30; 桩内主筋应按计算确定。
当方桩截面边长为200mm时,配筋不宜少于4φ10;当边长为250mm时,配筋不宜少于4φ12;当边长为300mm时,配筋不宜少于4φ16; 每节桩长宜为1.0~2.5m,桩节之间应有可靠连接,应采用焊接连接。
锚杆构造要求锚杆可采用光面直杆镦粗螺栓或焊箍螺栓,并应符合下列要求:
当压桩力小于400kN时,可采用M24锚杆;当压桩力为400~500kN时,可采用M27锚杆; 锚杆螺栓的锚固深度可采用10~12倍螺栓直径,并不应小于300mm,锚杆露出承台顶面长度应满足压桩机具要求,一般不应小于120mm; 锚杆与压桩孔、周围结构及承台边缘的距离不应小于200mm。
砖墙加固
钢筋网水泥砂浆面层加固法
适用范围:钢筋网水泥砂浆面层加固,是在面层砂浆中配设一道钢筋网或钢板网或焊接钢丝网,达到提高墙体承载力和延性的一种加固方法。其优点是出平面抗弯刚度有较大幅度提高,平面内抗剪强度和延性提高较多,抗塔抗裂性有较大幅度改善,该方法适用于静力加固和中高烈度的抗震加固。
钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙示意图
构造要求当基础承受偏心受压时,可采用不对称加宽;当承受中心受压时,可采用对称加宽; 在灌注混凝土前应将原基础凿毛和刷洗干净后,铺一层高强度等级水泥浆或涂刷混凝土界面剂,以增加新老混凝土基础的粘结力; 加宽部分的主筋应与原基础内主筋采用焊接方式进行拉结,并设置梅花布置的拉结筋(如抗剪需要该筋需根据计算确定)。

二、砼柱加固方法及注意事项

方法适用情形
具体加固方法
1
增大截面加固法
适用范围
增大截面加固法,即通过增加原构件的受力钢筋,同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸,来达到提高承载力的目的。其优点是可以同时增大构件的刚度、承载力和变形能力,部分情况下也可以加强连接的可靠性;其缺点是湿作业工作量大、养护期长、占用建筑空间较多等。增大截面加固混凝土柱示意下图所示。
增大截面加固法加固砼柱示意图
构造要求
a、构件混凝土强度等级不应低于C13;
b、新增部分,可采用现浇混凝土、自密实混凝土或喷射混凝土浇筑而成。也可采用掺有细石混凝土的水泥基灌浆料灌注而成。
c、新增混凝土厚度要求:人工浇筑:≥60mm;喷射:≥50mm。
d、采用增大截面加固法时,原构件混凝土表面应经处理,设计文件应对截面处理方法和质量提出要求。一般情况下,除混凝土表面应予打毛外,尚应采取涂刷结构界面胶、种植剪切销钉或增设剪力键等措施。
e、柱的受力钢筋直径不应小于14mm,加锚式箍筋直径不应小于8mm;U形箍直径应与原箍筋直径相同;分布筋直径不应小于6mm。
经验之谈
a、四边增大截面加固混凝土柱,务必确保新增箍筋封闭。
b、当采用单边、两边或三边增大截面加固混凝土柱时,新增箍筋无法封闭的情况下,可采用新增箍筋与原有箍筋焊接的形式实现封闭效果。
2
外包型钢加固法
适用范围
外包型钢加固法,按其与原结构连接方式分为外粘型钢加固法和无粘结外包型钢加固法;均适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土柱加固。外包型钢加固混凝土柱示意如下图所示。
外包型钢加固法加固砼柱示意图
构造要求
a、加固角钢不应小于L75×5;
b、扁钢箍板或缀板不应小于40mm×4mm,其间距不应大于20r(r为单根角钢截面的最小回转半径),且不应大于500mm;在节点区,其间距应适当加密。
c、外包角钢两端应有可靠的连接和锚固,角钢下端应锚固于基础,中间应穿过各层楼板,上端应伸至加固层的上一层楼板底或屋面板底。
d、外包型钢加固柱时,应将原构件截面的棱角打磨成半径r大于等于7mm的圆角。外粘型钢的注胶应在型钢构架焊接完成后进行。
e、外粘型钢的胶缝厚度宜控制在3mm~5mm;局部允许有长度不大于300mm、厚度不大于8mm的胶缝,但不得出现在角钢端部600mm范围内。
经验之谈
a、新增角钢沿柱高必须全部贯通,如角钢遇楼层梁无法通过时,可通过采用等代钢筋穿过楼板与上下楼层加固角钢焊接;
b、在梁柱节点位置,扁钢无法穿过混凝土梁时,亦可采用等代钢筋穿过混凝土梁与左右两侧加固角钢焊接的形式进行加强锚固;
c、对于底层柱加固,加固角钢端部必须锚固于原结构基础顶面,对于埋置在地基土内部分加固角钢,应浇筑混凝土围套进行防锈处理,如上图中3-3剖面图;

d、如有特殊要求时,混凝土柱采用外包型钢进行加固后,尚需进行防火处理,鉴于目前国家无相关规范要求,通常做法同钢结构防火做法,如涂刷薄型或厚型防火涂料。

3
粘贴碳布环向封闭箍加固法
适用范围
适用于需要提高截面抗剪承载能力和构件整体延性的钢筋混凝土柱加固。
构造要求
a、被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的拉粘结强度不得低于1.5MPa;
b、粘贴在混凝土构件表面上的碳布纤维复合材,不得直接暴露于阳光或有害介质中,其表面应进行防护处理。
c、采用本方法加固的混凝土结构,其长期使用的环境温度不应高于60℃。
经验之谈
a、必要时可对碳纤维片材和配套树脂类粘结材料进行现场取样检验。 

b、碳纤维片材实际粘贴面积应不少于设计量,位置偏差应不大于10mm。 

c、 碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查,总有效粘结面积不应低于95%。  
三、砼梁加固方法及注意事项
方法适用情形
具体加固方法
1
外粘碳布加固法
 
构造要求
a、构件混凝土强度等级不应低于C15;
b、正截面受弯承载力提高幅度不应超过40%;
c、纤维复合材料加固量:预成型板不宜超过2层;纤维布不宜超过4层。
经验之谈

a、粘贴延伸长度的问题。对于梁底受弯加固,碳布粘贴延伸长度不满足时,可采用附加锚固形式,如端部加强U型箍;对于梁支座受弯加固,当粘贴延伸长度不满足时,可采用钢板条+射钉的形式进行端部锚固。粘贴延伸长度的确定,可参见《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第10.2.5条。

b、粘碳布和粘钢板相遇问题。梁支座受弯加固,如处理另外一个方向采用粘钢板加固时,应碳布在下钢板在上。
c、防火问题。由于粘贴碳布加固,其材料包括粘结剂和碳布两种材料,其中粘结剂的使用环境温度不得高于60℃,故对于高温环境的混凝土结构采用该方法进行加固时,应采取相应的防护措施。目前国家无相关规范要求,通常做法为采用水泥砂浆抹面。
2
外粘碳布U型箍
 


构造要求
a、构件混凝土强度等级不应低于C15;
b、锚固U型箍宽度:端箍应≥梁底碳布宽度的2/3,且应≥200mm;中间箍应≥梁底碳布宽度的1/2,且应≥100mm。
c、抗剪加固U型箍: U型箍上端应设置纵向压条锚固,当梁高h≥600mm时,应在梁腰部增设一道纵向腰压条。
3
外粘钢板加固法
 
构造要求
a、构件混凝土强度等级不应低于C15;
b、正截面受弯承载力提高幅度不应超过40%;
c、粘贴钢板厚度要求:人工涂胶≤5mm;压力注胶≤10mm;
d、粘贴钢板加固量:受拉区≤3层;受压区≤2层;且钢板总厚度≤10mm。
经验之谈
同混凝土梁受弯加固外粘碳布。
4
外粘钢板U型箍
 


构造要求
a、构件混凝土强度等级不应低于C15;
b、锚固U型箍:端箍应≥梁底钢板宽度的2/3,且应≥80mm;中间箍应≥梁底钢板宽度的1/2,且应≥40mm;U型箍厚度应≥梁底钢板厚度的1/2,且应≥4mm;
c、抗剪加固U型箍: U型箍上端应设置纵向压条锚固,当梁高h≥600mm时,应在梁腰部增设一道纵向腰压条。
5
外粘型钢
 
构造要求
a、角钢厚度应≥5mm,角钢边应≥50mm;
b、缀板截面 应≥40mmx4mm,其间距用≥20r(r为单根角钢截面的最小回转半径),且应≤500mm。
经验之谈
a、加固方案选择问题。由于该加固方法需将所有扁钢箍穿过原楼板,该做法对原楼板损伤太大,故一般不建议采用该加固方法。如确实需要采用该方法,可采用钢筋代替扁钢箍,减少对原楼板的破坏。

b、防火问题同混凝土柱采用外粘型钢加固,可参见砼柱加固。

四、常用加固材料技术要求
1
混凝土
1、结构加固用的混凝土,其强度等级应比原结构、构件提高一级,且不得低于C20级;其性能和质量应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。
2、《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第4.1条。
2
钢材及焊接材料
《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第4.2条
3
纤维和纤维复合材
1、纤维复合材的纤维必须为连续纤维,其品种和质量应符合下列规定:
(1)承重结构加固用的碳纤维,应选用聚丙烯腈基不大于15K的小丝束纤维。
(2)承重结构加固工程,严禁采用预浸法生产的纤维织物。
(3)纤维复合材抗拉强度应满足《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第4.3条要求。
2、其他参见《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第4.1条。
4
结构加固用胶粘剂
1、承重结构用的胶粘剂,宜按其基本性能分为A级胶和B级胶;对重要结构、悬挑构件、承受动力作用的结构、构件,应采用A级胶;对一般结构可采用A级胶或B级胶。
2、承重结构用的胶粘剂,必须进行粘结抗剪强度检验。检验时,其粘结抗剪强度标准值,应根据置信水平为0.90、保证率为95%的要求确定。
3、承重结构加固工程中严禁使用不饱和聚酯树脂和醇酸树脂作为胶粘剂。

4、其他参见《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第4.4条。

五、体系抗震加固验算
多层砌体房屋抗震加固
多层砌体房屋抗震加固整体验算,可采用加固后的综合抗震能力指数作为衡量多层砌体房屋抗震能力的指标,也可按设计规定方法对加固后的墙段用截面受剪承载力进行验算。
1
综合抗震能力指数法
加固后的楼层和墙段的综合抗震能力指数,应按下列公式验算:
公式中参数含义参见《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-2009第5.1.4条。 (PS:规范请在公众号内回复“加固规范”获取)
与鉴定不同的是,要按不同的加固方法考虑相应的加固增强系数,并按加固后的情况取体系影响系数ψ1和局部影响系数ψ2。
1、墙段加固的增强系数对A、B类砌体房屋均相同,对面层加固,根据原墙体的厚度和砂浆强度等级、加固面层的厚度和钢筋网等,取1.1~3.1;对板墙加固,根据原墙体的砂浆强度等级,取1.8~2.5;对外加柱加固,当鉴定不要求构造柱时,根据外加柱和洞口情况,取1.1~1.3。
2、构造影响系数对A、B类砌体房屋略有不同,主要表现在构造柱的影响系数上:
a、增设抗震墙厚后,若横墙间距小于鉴定标准对港欣楼盖的规定值,取ψ1=1.0;
b、鉴定不要求有构造柱时,增设外加柱和拉杆、圈梁后,整体性连接的系数(楼屋盖支撑长度、圈梁布置和构造等)取ψ1=1.0;鉴定要求构构造柱时,增设的构造柱需满足鉴定要求,相应的影响系数材能取ψ1=1.0;
c、采用面层、板墙加固或增设窗框、外加柱的窗间墙,其局部尺寸的影响系数取ψ2=1.0;
d、采用面层、板墙加固或增设支柱后,大梁支撑长度的影响系数取ψ2=1.0。
2
受剪承载力验算法
墙体加固后,按现行的规定:对墙体房屋,可只选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行抗震承载力验算时,截面抗震受剪承载力可按下列公司验算:
不计入构造影响时:         V≤ηVRo
计入构造影响时:             V≤ηψ1ψ2VRo
公式中参数含义参见《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-2009第5.1.5条。
多层及高层钢筋混凝土房屋抗震加固

钢筋混凝土房屋抗震加固时,应根据房屋的实际情况选择加固方案,分别采用主要提高结构构件抗震承载力、主要增强结构变形能力或改变框架结构体系的方案。加固后房屋的抗震验算,可采用与抗震鉴定同样的建行方法。混凝土结构综合抗震能力应按加固后的结构状况,确定其地震作用、楼层屈服强度系数、体系影响系数和局部影响系数的取值。

1
A类房屋
A类钢筋混凝土房屋采用平面结构的楼层综合抗震能力指数进行二级鉴定时,体系影响系数和局部影响系数应符合以下要求。
1、体系影响系数可根据结构体系、梁柱箍筋、轴压比等符合第一级鉴定要求的程度和部位,按下列情况确定:
a、当上述各项构造均符合现行上海市标准《建筑抗震设计规程》DGJ08-9的规定时,可取1.4
b、当各项构造均符合《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.3节B类建筑的规定时,可取1.25;
c、当各项构造均符合《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.2.1~第6.2.7的规定时,可取1.0;
d、当各项构造均符合非抗震设计规定时,可取0.8;
e、当结构受损或发生倾斜但已修复纠正,上述数值尚宜乘以0.8~1.0。
 
2、局部影响系数可根据局部构造不符合《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.2节抗震措施要求的程度,采用下列三项系数选定后的最小值:
a、与承重砌体结构相连的框架,可取0.8~0.95;
b、填充墙等与框架的连接不符合《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.2节抗震措施要求时,取0.7~0.95;
c、抗震墙之间楼盖、屋盖长宽比超过《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.2.1条第4款的规定时,可按超过的程度,取0.6~0.9。
4
B类房屋
B类钢筋混凝土房屋的体系影响系数,可根据结构体系、梁柱箍筋、轴压比、墙体边缘构件等符合鉴定要求的程度和部位,按下列情况确定:
a、当上述各项构造均符合现行上海市标准《建筑抗震设计规程》DGJ08-9的规定时,可取1.4;
b、当各项构造均符合《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.3.1~第6.3.9条的规定时,可取1.0;
c、当各项构造均符合《现有建筑抗震鉴定与加固规程》DGJ08-81-2015第6.2节A类房屋鉴定的规定时,可取0.8;
d、当结构受损或发生倾斜但已修复纠正,上述数值尚宜乘以0.8~1.0。

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