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文檔簡介
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固方案在建筑工程領(lǐng)域,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因力學(xué)性能優(yōu)異、造價(jià)合理,長期占據(jù)民用與工業(yè)建筑的主流結(jié)構(gòu)形式。然而,地震作為極具破壞力的自然災(zāi)害,對既有建筑的安全構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)——?dú)v次震害表明,未采取有效抗震措施或抗震能力不足的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),極易在地震作用下發(fā)生構(gòu)件開裂、節(jié)點(diǎn)破壞甚至整體倒塌,造成生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。因此,針對既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開展科學(xué)合理的抗震加固,既是提升建筑安全儲(chǔ)備的必要手段,也是踐行城市防災(zāi)減災(zāi)戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文結(jié)合工程實(shí)踐與規(guī)范要求,從結(jié)構(gòu)評估、加固方法、方案設(shè)計(jì)到施工驗(yàn)收,系統(tǒng)闡述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固的核心要點(diǎn),為相關(guān)工程提供實(shí)用參考。一、抗震加固前的結(jié)構(gòu)評估抗震加固的前提是精準(zhǔn)掌握結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與抗震短板,需通過結(jié)構(gòu)調(diào)查與抗震性能分析兩步實(shí)現(xiàn):(一)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查1.資料核查:收集原設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄、竣工驗(yàn)收報(bào)告,明確結(jié)構(gòu)形式(框架、剪力墻、框架-剪力墻等)、構(gòu)件尺寸、材料強(qiáng)度(混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋牌號及配筋率)、基礎(chǔ)類型等核心參數(shù)。若資料缺失,需通過鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度、剔鑿法探查配筋,補(bǔ)充基礎(chǔ)埋深、持力層等地質(zhì)信息。2.現(xiàn)場檢測:采用超聲-回彈綜合法檢測梁、柱、板的混凝土強(qiáng)度;通過鋼筋探測儀定位鋼筋位置、直徑與間距;重點(diǎn)檢查構(gòu)件裂縫(寬度、長度、走向)、混凝土碳化深度、鋼筋銹蝕程度,以及節(jié)點(diǎn)區(qū)(梁柱節(jié)點(diǎn)、墻肢與連梁節(jié)點(diǎn))的損傷情況。對于基礎(chǔ),可通過沉降觀測、探坑開挖評估不均勻沉降與土體穩(wěn)定性。(二)抗震性能分析依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB____,結(jié)合結(jié)構(gòu)類型與設(shè)防烈度,采用簡化方法或彈塑性分析評估抗震能力:對于規(guī)則框架結(jié)構(gòu),可按“三水準(zhǔn)兩階段”設(shè)計(jì)思路,驗(yàn)算構(gòu)件的受彎、受剪承載力,判斷是否滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的性能目標(biāo);對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)(如大跨度、超限高層),需借助有限元軟件(如PKPM-SATWE、ETABS)進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析或靜力彈塑性分析(Pushover),揭示結(jié)構(gòu)薄弱層、薄弱構(gòu)件的分布規(guī)律。二、常用抗震加固方法及適用場景(一)增大截面加固法通過在原構(gòu)件外側(cè)澆筑混凝土(或噴射混凝土)并增設(shè)鋼筋,擴(kuò)大構(gòu)件截面尺寸,從而提高其承載力與剛度。適用場景:梁、柱、墻等構(gòu)件因強(qiáng)度不足或剛度偏低需加固,尤其適用于低強(qiáng)度混凝土(C20及以下)構(gòu)件的加固。施工要點(diǎn):需對原構(gòu)件表面進(jìn)行鑿毛、清洗,植入拉結(jié)筋(直徑≥6mm,間距≤500mm)確保新舊混凝土粘結(jié);混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)比原構(gòu)件高一級(如原C30,新澆C35),采用微膨脹混凝土減少收縮裂縫。(二)粘鋼加固法利用結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼于構(gòu)件受拉、受剪區(qū),通過鋼板與混凝土的協(xié)同工作,提升構(gòu)件承載力。適用場景:梁、柱的受彎、受剪加固,節(jié)點(diǎn)區(qū)抗剪加固,且原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級不低于C15。施工要點(diǎn):鋼板需經(jīng)除銹、打磨處理,結(jié)構(gòu)膠需滿足《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB____中A級膠要求;粘貼后采用錨栓(或壓條)固定,養(yǎng)護(hù)期間避免擾動(dòng),24h內(nèi)嚴(yán)禁加載。(三)碳纖維復(fù)合材料加固法將碳纖維布(或板)粘貼于構(gòu)件表面,利用其高強(qiáng)度特性改善構(gòu)件受力性能。優(yōu)勢:輕質(zhì)高強(qiáng)(抗拉強(qiáng)度可達(dá)3400MPa以上)、耐腐蝕、施工便捷,對結(jié)構(gòu)自重影響小。適用場景:梁、板的受彎加固,柱的抗震延性加固(通過環(huán)向粘貼約束混凝土),以及曲面構(gòu)件(如筒倉、水池)的加固。施工要點(diǎn):基層需打磨平整、無油污,采用底膠、找平膠處理界面;碳纖維布需按設(shè)計(jì)方向粘貼,搭接長度≥100mm,表面涂刷防護(hù)膠防止老化。(四)增設(shè)抗震構(gòu)件法通過新增剪力墻、鋼支撐、屈曲約束支撐(BRB)等構(gòu)件,優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系,提高整體抗震能力。適用場景:結(jié)構(gòu)剛度不足、層間位移角超限,或原結(jié)構(gòu)體系不合理(如純框架結(jié)構(gòu)抗震薄弱)。設(shè)計(jì)要點(diǎn):新增構(gòu)件需與原結(jié)構(gòu)可靠連接(如植筋錨固、型鋼焊接),避免形成“短柱”“弱梁”;采用BRB時(shí),需驗(yàn)算其屈服承載力與耗能能力,確保地震時(shí)率先進(jìn)入塑性耗能。(五)基礎(chǔ)加固法針對地基承載力不足或基礎(chǔ)沉降超限的情況,采用注漿加固、錨桿靜壓樁、樹根樁等方法提升基礎(chǔ)穩(wěn)定性。適用場景:軟土地基上的既有建筑,或基礎(chǔ)開裂、不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)傾斜。施工要點(diǎn):注漿加固需控制壓力(0.3~0.5MPa)與漿液配比,確保土體密實(shí);靜壓樁施工需監(jiān)測樁身垂直度與壓樁力,避免擾動(dòng)原基礎(chǔ)。三、分類型抗震加固方案設(shè)計(jì)(一)框架結(jié)構(gòu)加固框架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)集中在梁、柱、節(jié)點(diǎn),加固需遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”原則:梁加固:采用碳纖維布或粘鋼加固受彎段,對受剪不足的梁,可在梁端粘貼U型箍或增設(shè)鋼抗剪箍;柱加固:對軸壓比超限的柱,采用環(huán)向粘貼碳纖維布(或外包型鋼)約束混凝土,提高延性;對受彎、受剪不足的柱,采用增大截面或粘鋼加固;節(jié)點(diǎn)加固:對節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土酥松、配筋不足的情況,采用外包鋼(或增大截面)加固,確保節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力。(二)剪力墻結(jié)構(gòu)加固剪力墻結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于墻肢、連梁的抗震性能:墻肢加固:對墻肢厚度不足或混凝土強(qiáng)度偏低的,采用雙面或單面增大截面加固;對墻肢邊緣構(gòu)件(暗柱、端柱)配筋不足的,植入鋼筋并澆筑混凝土;連梁加固:連梁往往因跨度小、剛度大而成為抗震薄弱點(diǎn),可采用粘鋼或碳纖維布加固受彎、受剪區(qū),或在連梁中部開洞(設(shè)耗能裝置)降低剛度,實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)墻肢弱連梁”。(三)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)加固需協(xié)調(diào)框架與剪力墻的剛度比,避免“剛度突變”:若剪力墻剛度不足,可在薄弱層新增剪力墻(或鋼板剪力墻);若框架柱承載力不足,采用增大截面或外包鋼加固;對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),需重點(diǎn)加固轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱,采用型鋼混凝土(SRC)或預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)提升其延性與承載力。(四)不同烈度區(qū)的加固策略6~7度區(qū):以提高構(gòu)件承載力、修復(fù)損傷為主,優(yōu)先采用粘鋼、碳纖維等干法加固,減少對建筑使用功能的影響;8~9度區(qū):需強(qiáng)化結(jié)構(gòu)延性與耗能能力,采用外包鋼、增設(shè)BRB等方法,對關(guān)鍵構(gòu)件(如底層柱、轉(zhuǎn)換構(gòu)件)進(jìn)行“雙重抗側(cè)”設(shè)計(jì),確保大震下的變形能力。四、施工關(guān)鍵要點(diǎn)與質(zhì)量控制(一)材料選擇與檢驗(yàn)混凝土:采用商品混凝土,強(qiáng)度等級符合設(shè)計(jì)要求,進(jìn)場時(shí)檢查坍落度、抗壓強(qiáng)度報(bào)告;鋼材:鋼板、型鋼需滿足Q235或Q355材質(zhì)要求,進(jìn)場時(shí)核查質(zhì)量證明文件,抽樣檢測力學(xué)性能;結(jié)構(gòu)膠與碳纖維材料:需提供出廠合格證、檢測報(bào)告,結(jié)構(gòu)膠需進(jìn)行現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)(粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5MPa,且混凝土破壞面積≥95%)。(二)施工工藝控制界面處理:原構(gòu)件表面需鑿毛至露出新鮮混凝土,用高壓水槍清洗,干燥后涂刷界面劑;植筋施工:鉆孔直徑比鋼筋大4~6mm,深度滿足錨固長度(≥10d,d為鋼筋直徑),清孔后注入植筋膠,旋轉(zhuǎn)插入鋼筋,養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁擾動(dòng);粘貼施工:粘鋼或碳纖維布時(shí),結(jié)構(gòu)膠需均勻涂抹,厚度控制在2~3mm(粘鋼)或1~2mm(碳纖維),粘貼后用滾筒壓實(shí),排除氣泡。(三)施工安全與成品保護(hù)高空作業(yè)需搭設(shè)腳手架,佩戴安全帶,設(shè)置臨邊防護(hù);化學(xué)材料(如結(jié)構(gòu)膠、脫模劑)需遠(yuǎn)離火源,儲(chǔ)存于通風(fēng)處;加固后構(gòu)件需養(yǎng)護(hù)7d(混凝土)或3d(結(jié)構(gòu)膠),養(yǎng)護(hù)期間避免撞擊、超載。(四)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)混凝土加固構(gòu)件:強(qiáng)度檢測采用鉆芯法(或回彈-取芯綜合法),合格率≥90%;粘鋼加固:采用錘擊法檢查,空鼓面積≤5%,且單個(gè)空鼓面積≤____mm2;碳纖維加固:采用目檢法檢查,粘貼密實(shí)度≥95%,無褶皺、氣泡;新增構(gòu)件:與原結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的焊縫、錨栓需進(jìn)行探傷檢測或拉拔試驗(yàn),滿足設(shè)計(jì)要求。五、結(jié)語鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需從“評估-設(shè)計(jì)-施工-驗(yàn)收”全流程把控,既要立足現(xiàn)有規(guī)范(如《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB____、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)
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