建筑結(jié)構(gòu)加固檢測(cè)改造的基本原則
信息摘要：隨著人們生活水平的提高，對(duì)房屋建筑提出了更高的要求，土地是不可再生的資源，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)不允許無(wú)限度地鋪攤子占用大量耕地搞建設(shè)。舊城改造、舊建筑物的維修加固、拓展應(yīng)用是城市建設(shè)的必然選擇之一。通過(guò)對(duì)建筑物的加固改造來(lái)增層、擴(kuò)建、改變用途，使舊建筑煥發(fā)新活力。工程中的缺陷可能源自于劣質(zhì)的材料或施工中的疏忽，甚至是設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤、有害環(huán)境的侵蝕或混凝土等材料的老化，這些缺陷的處理需要結(jié)構(gòu)維修和加固，對(duì)舊建筑不符合抗震設(shè)防要求的也需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震加固。
隨著人們生活水平的提高，對(duì)房屋建筑提出了更高的要求，土地是不可再生的資源，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)不允許無(wú)限度地鋪攤子占用大量耕地搞建設(shè)。舊城改造、舊建筑物的維修加固、拓展應(yīng)用是城市建設(shè)的必然選擇之一。通過(guò)對(duì)建筑物的加固改造來(lái)增層、擴(kuò)建、改變用途，使舊建筑煥發(fā)新活力。工程中的缺陷可能源自于劣質(zhì)的材料或施工中的疏忽，甚至是設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤、有害環(huán)境的侵蝕或混凝土等材料的老化，這些缺陷的處理需要結(jié)構(gòu)維修和加固，對(duì)舊建筑不符合抗震設(shè)防要求的也需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震加固。
1.建筑加固改造設(shè)計(jì)應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人士承擔(dān)
建筑結(jié)構(gòu)是否需要加固，應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，專(zhuān)家依據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)提出鑒定意見(jiàn)書(shū)。鑒定意見(jiàn)書(shū)可以做為結(jié)構(gòu)維修加固改造設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。由于建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)所面臨的不確定因素遠(yuǎn)比新建工程多而復(fù)雜，況且還要考慮業(yè)主的種種要求，因此，承擔(dān)維修加固改造設(shè)計(jì)的人員除具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)理論、明晰的結(jié)構(gòu)概念外，還應(yīng)具備較為豐富的工程經(jīng)驗(yàn)才能夠全面系統(tǒng)地分析問(wèn)題，提出較為合理的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案。
2.建筑加固改造設(shè)計(jì)應(yīng)處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、局部與整體、臨時(shí)的關(guān)系
當(dāng)某些構(gòu)件不滿(mǎn)足要求時(shí)必須進(jìn)行加固，但結(jié)構(gòu)體系的加固往往會(huì)被忽視，加固設(shè)計(jì)人員應(yīng)從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系安全的角度來(lái)考慮。當(dāng)個(gè)別構(gòu)件加固不影響整體結(jié)構(gòu)體系的受力性能時(shí)，可進(jìn)行局部加固；結(jié)構(gòu)整體不滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加固。臨時(shí)加固的要求可以適當(dāng)降低一些。一般而言，結(jié)構(gòu)經(jīng)局部加固或部分構(gòu)件加固后，并不意味著該結(jié)構(gòu)整體承載能力就一定提高或是安全的，其安全性還取決于原結(jié)構(gòu)方案及其布置是否合理、構(gòu)件之間的連接是否可靠、原有的構(gòu)造措施是否得當(dāng)與有效等，這些就是結(jié)構(gòu)整體性或結(jié)構(gòu)整體牢固性的內(nèi)涵，因此，結(jié)構(gòu)工程師在承擔(dān)混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行檢查與評(píng)估，以研究是否需作相應(yīng)的加強(qiáng)，而不能關(guān)注結(jié)構(gòu)的局部或部分構(gòu)件。建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造應(yīng)盡量少停產(chǎn)，在不影響或少影響工作和生活的條件下進(jìn)行。盡量保留原有結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，減少拆除的工作量，保留的部分應(yīng)有足夠的安全性和耐久性，并具有利用價(jià)值。加固設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施工場(chǎng)地、各種管線(xiàn)、相鄰建筑、相鄰道路等的影響，考慮施工的可行性與方便。
3.建筑加固改造的實(shí)施必須有科學(xué)的先后順序
通常應(yīng)先治理后加固，由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動(dòng)、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞，在加固時(shí)，應(yīng)采取有效的治理對(duì)策，從源頭上消除或限制其有害作用，正確確定加固處理時(shí)機(jī)，使之不致對(duì)加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。
結(jié)構(gòu)加固一般應(yīng)先卸載或部分卸載，卸載后按一定順序?qū)嵤┘庸?。一般而言，?yīng)先加固后拆除；先加固后開(kāi)洞；先基礎(chǔ)后柱、梁和板；先重要構(gòu)件，后次要構(gòu)件，最后做好保護(hù)與防護(hù)。
4.加固改造設(shè)計(jì)還應(yīng)注意復(fù)核建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，做好抗震加固設(shè)計(jì)
地震區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固，除應(yīng)滿(mǎn)足承載力要求外，還應(yīng)復(fù)核其抗震性能。結(jié)構(gòu)加固后不應(yīng)存在因局部加強(qiáng)或剛度突變而形成新的薄弱部位，同時(shí)還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)剛度增大或變化而導(dǎo)致地震作用效應(yīng)增大或變化的影響。
在進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)時(shí)還注意以下一些問(wèn)題：結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的分布要均勻，避免出現(xiàn)新的薄弱層；豎向構(gòu)件要連續(xù)，保證傳力途徑明晰；增加構(gòu)件或加固原有構(gòu)件，均要考慮減少整個(gè)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的可能性；加強(qiáng)薄弱部位的抗震構(gòu)造；要使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)更加合理，防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞，消除不利于抗震的強(qiáng)梁弱柱、強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點(diǎn)等不良受力狀態(tài)；考慮建設(shè)場(chǎng)地的影響，加固后的結(jié)構(gòu)要選擇地震反應(yīng)力小的結(jié)構(gòu)體系；對(duì)原有的不合理結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑等應(yīng)盡量進(jìn)行改良。
5.應(yīng)采用成熟的結(jié)構(gòu)維修加固改造技術(shù)，這些技術(shù)也正是本課題組研究的主要內(nèi)容
在結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)時(shí)，要注意選用新材料、新工藝、應(yīng)用成熟的新技術(shù)。但此時(shí)應(yīng)注意，要采用經(jīng)過(guò)正式鑒定的技術(shù)和產(chǎn)品，并根據(jù)具體情況確定采用新技術(shù)的可行性；對(duì)于其它一些新產(chǎn)品和新技術(shù)應(yīng)經(jīng)過(guò)慎重研究和試驗(yàn)確定可靠后方可采用。
加固方法的選擇應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果，結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因（如完好情況下的加固及受損狀態(tài)下的加固）結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、當(dāng)?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等，并按加固效果可靠、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理原則，綜合分析確定。特別注意，靜力加固必須考慮結(jié)構(gòu)的二次受力問(wèn)題，加固重點(diǎn)側(cè)重于承載力的提高；抗震加固一般不考慮二次受力，加固重點(diǎn)側(cè)重于結(jié)構(gòu)的延性和整體性。
6.消除加固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象
為適應(yīng)加固結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象而較為充分地發(fā)揮后加部分的潛力，加固結(jié)構(gòu)所用鋼材，一般應(yīng)選用比例極限變形較小的低強(qiáng)度（I、II級(jí)）鋼材；為提高二次組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面的粘結(jié)性能，保證新舊兩部分能整體工作共同受力，加固結(jié)構(gòu)所用水泥及混凝土要求收縮性小，微膨脹，與原構(gòu)件的粘結(jié)性好，早期強(qiáng)度高。對(duì)加固結(jié)構(gòu)所用化學(xué)灌漿材料及膠粘劑，要求粘結(jié)強(qiáng)度高，可灌性好收縮性小，耐老化，無(wú)毒或低毒。
加固結(jié)構(gòu)的新加部分，因應(yīng)力、應(yīng)變滯后而不能充分發(fā)揮其效能，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)工作的應(yīng)變應(yīng)力值較高時(shí),對(duì)于受壓構(gòu)件和受剪構(gòu)件，往往會(huì)出現(xiàn)原結(jié)構(gòu)與后加部分先后破壞的各個(gè)擊破現(xiàn)象，致使結(jié)構(gòu)加固效果很不理想或根本不起作用，相反，加固時(shí)若進(jìn)行卸荷，情況則不同。卸載加固，由于應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以降低乃至消失，破壞時(shí)新舊兩部分就可同時(shí)進(jìn)入各自的極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)總的承載力可顯著提高。
卸荷加固結(jié)構(gòu)的截面承載力計(jì)算，原則上仍按二次受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行，但當(dāng)卸荷達(dá)到一定程度，可近似簡(jiǎn)化按一次受力組合結(jié)構(gòu)計(jì)算，特別是以鋼筋為主要承力的受拉、受彎及大偏心受壓構(gòu)件。
卸荷可以是直接卸荷，也可以是間接卸荷。直接卸荷，是全部或部分地直接搬走作用于原結(jié)構(gòu)上的可卸荷載；間接卸荷，用反向力施加于原結(jié)構(gòu)，以抵消或降低原有作用效應(yīng)。直接卸荷直觀(guān)、準(zhǔn)確，但可卸荷載量有限，一般只限于活荷載；間接卸荷量值無(wú)限，甚至可以使作用效應(yīng)出現(xiàn)負(fù)值。間接卸荷有楔升卸荷和頂升卸荷，前者以變形控制，后者以力控制。預(yù)應(yīng)力加固法與卸荷合而為一，是將結(jié)構(gòu)所受荷載，通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段部分地轉(zhuǎn)移到新加結(jié)構(gòu)的一種方法。
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