房屋建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)及施工技術(shù)應(yīng)用探析

王海波

摘要：目的：探究房屋建筑結(jié)構(gòu)加固的必要性，做好房屋結(jié)構(gòu)加固是確保房屋建筑穩(wěn)定的關(guān)鍵。方法：探討房屋結(jié)構(gòu)加固方法與加固技術(shù)，分析房屋結(jié)構(gòu)存在問題，列舉各種技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，提出幾點(diǎn)房屋結(jié)構(gòu)加固措施，并對(duì)不同加固方法對(duì)比分析。結(jié)果：分析發(fā)現(xiàn)外界環(huán)境會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，出現(xiàn)裂縫、脫皮等情況，使用加固技術(shù)以后，房屋穩(wěn)定性增強(qiáng)。結(jié)論：加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)，提升了房屋建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

Abstract： Objective： to explore the necessity of building structure reinforcement， do a good job in building structure reinforcement is the key to guarantee the stability of housing construction. Method： to investigate the methods and technologies of building structure reinforcement， analyze the problems existing in the building structure， enumerate the application advantages of various technologies， put forward some building structure reinforcement measures and comparatively analyze the different reinforcement methods. Result： the analysis found that the external environment will affect the stability of building structures， there are the crack， peeling， etc.， after using reinforcement technology， the housing stability is enhanced. Conclusion： design of strengthening the building structure reinforcement can improve the building structure stability.

關(guān)鍵詞：房屋建筑；加固設(shè)計(jì)；施工技術(shù)

Key words： housing construction；reinforcing design；construction technique

中圖分類號(hào)：TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）05-0156-02

0 引言

房屋建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)耐久性與穩(wěn)定性不良的問題，極大威脅到了建筑結(jié)構(gòu)的安全，更會(huì)威脅到居住人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，這是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)急需解決的問題。施工人員不僅要使用積累到的經(jīng)驗(yàn)，更要充分借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)成果與技術(shù)，但是，鑒于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在復(fù)雜性，過去的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)存在諸多弊端。由此，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與應(yīng)用，是治理房屋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低的關(guān)鍵。下面將對(duì)加固技術(shù)具體分析。

1 常見建筑結(jié)構(gòu)加固方法的缺陷

1.1 直接加固法缺陷 直接加固法中有置換混凝土加固法，這一方法的使用不會(huì)影響到建筑物凈空，但施工需要花費(fèi)非常多的時(shí)間，將嚴(yán)重影響到混凝土強(qiáng)度，并使梁、柱混凝土承重加大，影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；還有一種大截面加固法，這一施工方法現(xiàn)場(chǎng)濕性作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，影響到正常生產(chǎn)與生活，還會(huì)使凈空減少；粘結(jié)外包型鋼加固法現(xiàn)場(chǎng)需要使用大量鋼筋，需要將混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增大，加固效果與膠黏工藝水平相關(guān)，在濕度環(huán)境下會(huì)使構(gòu)件出現(xiàn)彎曲或者變形；黏貼纖維增強(qiáng)塑料加固法的使用需要設(shè)置防火層，不適合應(yīng)用在所有的建筑構(gòu)件中；繞絲法的不足與截面法相似，需要對(duì)構(gòu)件施加較大約束力；錨固法需要對(duì)構(gòu)件混凝土承重改造[1]。

1.2 施工中存在的不足

1.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理 在房建施工，很多技術(shù)人員對(duì)建筑工程性質(zhì)與內(nèi)容不夠了解，也很少到施工現(xiàn)場(chǎng)考察，不能與工程相關(guān)人員交流探討，造成實(shí)際施工與設(shè)計(jì)圖紙不契合，使施工工藝操作缺少技術(shù)指導(dǎo)。從大型建筑結(jié)構(gòu)到小型裝修風(fēng)格，這些問題的出現(xiàn)都會(huì)拖延工期，為施工單位帶來一定損失。由此，加強(qiáng)房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確保房建結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵[2]。

1.2.2 房建結(jié)構(gòu)施工人員專業(yè)技術(shù)能力差 房建工程所需的勞動(dòng)力非常多，不同崗位人員技術(shù)能力存在差異，并且隨著科技進(jìn)步，對(duì)施工人員的技術(shù)能力也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。但是，很多技術(shù)人員不能按照設(shè)計(jì)要求操作，缺少對(duì)材料、設(shè)備使用方法的掌握，缺少對(duì)新型材料、技術(shù)的研究興趣，消極怠工的情況較嚴(yán)重，極大影響到了施工進(jìn)度與質(zhì)量[3]。此外，現(xiàn)場(chǎng)施工人員流動(dòng)性大，使用的農(nóng)民工數(shù)量較大，這部分工人缺少技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足，文化素養(yǎng)低，只能開展一些體力工作，并且施工團(tuán)隊(duì)精神缺失，缺乏積極性。由此，加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)人員的培訓(xùn)與教育顯得尤為重要，是做好房建結(jié)構(gòu)加固施工的前提[4]。

1.2.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理 鋼結(jié)構(gòu)是房建施工中最常使用的結(jié)構(gòu)材料，鋼結(jié)構(gòu)特性決定了其在施工中的應(yīng)用方法與程序。但是很多設(shè)計(jì)人員都缺乏對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視度，不按照設(shè)計(jì)流程開展鋼結(jié)構(gòu)布設(shè)與安裝是常見問題，造成鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范性與合理性，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要做好鋼結(jié)構(gòu)選項(xiàng)與布置，這樣才能更好地對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范，滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

2 房建結(jié)構(gòu)新型加固技術(shù)

2.1 增大截面加固法 當(dāng)混凝土材料處于三向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，三向應(yīng)變將受到約束，進(jìn)而將混凝與承載力增強(qiáng)；當(dāng)側(cè)向壓力增大時(shí)，約束混凝土構(gòu)件也會(huì)出現(xiàn)橫向變形的增大，促使結(jié)構(gòu)承載力增大。按照三向受力原理，新、舊混凝土結(jié)合構(gòu)件將共同受力，使構(gòu)件剛度與強(qiáng)度增大，進(jìn)而使整體承載力增強(qiáng)。這種加固方法優(yōu)勢(shì)是能夠在構(gòu)件外表面增加一個(gè)鋼筋混凝土套箍層，進(jìn)而將原來的混凝土強(qiáng)度與延伸性增強(qiáng)，提升混凝土抗壓性能。

2.2 外貼型鋼加固法 外貼型鋼筋加固法具有現(xiàn)場(chǎng)工作量少、受力穩(wěn)固、工期短的特點(diǎn)，能夠?qū)υ袠?gòu)件除銹以后應(yīng)用，濕性作業(yè)減少，構(gòu)件在加固后的一天時(shí)間內(nèi)都可以應(yīng)用；外貼鋼技術(shù)受環(huán)境與截面面積影響，能夠?qū)偠扰c承載力提高，并且使用成本較低。黏貼過程中對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度與彈性模量有較高要求，如果周圍環(huán)境有腐蝕介質(zhì)時(shí)需要使用可靠的耐久性防護(hù)措施。

2.3 黏貼碳纖維復(fù)合材料加固法 使用碳纖維復(fù)合材料加強(qiáng)混凝土構(gòu)件穩(wěn)定性能使新、舊構(gòu)件后期強(qiáng)度增大，并提升加固速度，加固以后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)有更高耐腐蝕性與耐久性，對(duì)結(jié)構(gòu)影響小，幾乎不會(huì)使截面面積增加，耐久性良好，大大提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能。碳纖維加固技術(shù)使用的越來越多已經(jīng)漸漸取代了粘鋼加固技術(shù)，鑒于碳纖維彈性模量低，一般在220GPa左右，高彈性模量在340～560GPa之間，將碳纖維復(fù)合材料外貼會(huì)使構(gòu)件加固效果提升[6]。

2.4 鋼絲網(wǎng)砂漿加固技術(shù) 鋼絲網(wǎng)砂漿加固技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于自身含有較高鋼材與復(fù)合水泥砂漿，并且砂漿具有較強(qiáng)的分散性。研究證明，當(dāng)鋼絲網(wǎng)水泥砂漿含鋼量達(dá)到300kg/m3時(shí)，會(huì)比普通的水泥砂漿更容易增強(qiáng)砂漿特性。鋼絲網(wǎng)砂漿加固使用的材料彈性好、抗拉強(qiáng)度大、抗?jié)B性與抗裂性好。在實(shí)際工程中使用普通鋼筋混凝土構(gòu)件容易出現(xiàn)開裂、斷裂等問題，并使預(yù)應(yīng)力構(gòu)件自重降低，延性較弱。而使用鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合砂漿則能增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的整體承載力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 工程實(shí)例分析

工程概況：某高校體育場(chǎng)占地面積約為11562.2m2，附屬建筑面積達(dá)4532.72m2，建筑耐火等級(jí)為2級(jí)，建筑使用年限為40年，結(jié)構(gòu)類型為框架式結(jié)構(gòu)，抗震度為7度。結(jié)構(gòu)布置圖示如圖1。

鑒于設(shè)計(jì)出現(xiàn)變更，原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定度與鋼筋混凝土承載力不能滿足標(biāo)準(zhǔn)。該工程使用了加固鋼筋混凝土柱，高為8.2m，另有一根長(zhǎng)度在11.2m的鋼筋柱，圖示如圖2。

工程使用了外貼鋼加固法，在混凝土構(gòu)件外貼一層型鋼，與原有混凝土構(gòu)件一起工作，受力整體均勻，進(jìn)而將建筑結(jié)構(gòu)的抗彎性能與抗剪性能增加。在使用外貼鋼加固法以后，使混凝土構(gòu)件剛度與承載力明顯增強(qiáng)，減少了配筋量，使用膠黏劑與黏貼工藝，增強(qiáng)了黏貼穩(wěn)固性[7]。本工程是一個(gè)看臺(tái)結(jié)構(gòu)，使用兩個(gè)柱作為加固構(gòu)件，使用外貼型鋼將構(gòu)件加固，造價(jià)低廉，高分子材料使用比套箍加固法少。此外，本工程還使用了套箍加固技術(shù)，將原有鋼筋量輸入，使用PKPM軟件對(duì)參數(shù)分析，加固原配筋面積為3562.2mm2，在不改變截面面積情況下需要加固的配筋棉結(jié)為1230.63mm2，使用套箍加固技術(shù)間距控制在120，考慮到厚度，需要在原有截面面積上增加配筋量。使用PKPM軟件中混凝土構(gòu)件加固設(shè)計(jì)軟件，對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。取中間纖維的設(shè)計(jì)拉應(yīng)變?nèi)≈担豢v向受鋼筋極限設(shè)置為0.02，單層纖維厚度為10mm直徑。使用不同加固軟件對(duì)套箍加固技術(shù)進(jìn)行分析。使用加固技術(shù)的施工難度與鋼材總重量見表1所示。

從表1可以分析出，鋼筋鋼絲網(wǎng)砂漿加固技術(shù)的使用與套箍加固技術(shù)相比更加經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，適合本次工程實(shí)際情況。并且此項(xiàng)目擬定這一加固技術(shù)以后迅速應(yīng)用，使用鋼筋鋼絲網(wǎng)砂漿加固以后加固效果更加顯著。

4 結(jié)束語

總之在很多因素下，都會(huì)加速建筑結(jié)構(gòu)老化，并且我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家，建筑物受地震災(zāi)害影響較大，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、居住者的生命財(cái)產(chǎn)安全都造成了非常大的威脅，加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性顯得尤為必要。加強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要有加固技術(shù)的支持，并且需要在施工中合理使用這些技術(shù)，使技術(shù)操作達(dá)到施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理使用加固技術(shù)是房建結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性的關(guān)鍵，才能更好地促進(jìn)房建行業(yè)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

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