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  建筑结构维修加固改造原则

建筑结构的维修加固改造是指既有建筑在全寿命使用期内,在科学的检测鉴定基础上,采取合理的维修加固措施,或通过结构改造,以提高结构的安全性和耐久性,满足建筑物的正常使用功能,保证建筑节能与环保,延长建筑物安全使用寿命。其中既包括了对既有建筑达到设计使用年限后的加固,也包括了对既有建筑的性能维护,还包括部分新建筑的使用功能改造以及设计、施工造成的损害补救等等,对此开展研究,有利于落实党**提出的科学发展观、建设节约型社会,符合建筑“四节”即节能、节地、节水、节材工作的要求。

建筑结构维修加固改造原则:

1.建筑结构的维修加固改造设计应由专业人士承担

建筑结构是否需要加固,应经结构可靠性鉴定,专家依据有关规范规程标准提出鉴定意见书。鉴定意见书可以做为结构维修加固改造设计的依据之一。由于建筑结构加固设计所面临的不确定因素远比新建工程多而复杂,况且还要考虑业主的种种要求,因此,承担维修加固改造设计的人员除具有较强的结构理论、明晰的结构概念外,还应具备较为丰富的工程经验才能够全面系统地分析问题,提出较为合理的结构加固设计方案。


2.维修加固改造设计应处理好构件与结构、局部与整体、临时与永久的关系

当某些构件不满足要求时必须进行加固,但结构体系的加固往往会被忽视,加固设计人员应从整个结构体系安全的角度来考虑。当个别构件加固不影响整体结构体系的受力性能时,可进行局部加固;结构整体不满足要求时,应对结构进行整体加固。临时加固的要求可以适当降低一些。


一般而言,结构经局部加固或部分构件加固后,并不意味着该结构整体承载能力就一定提高或是安全的,其安全性还取决于原结构方案及其布置是否合理、构件之间的连接是否可靠、原有的构造措施是否得当与有效等,这些就是结构整体性或结构整体牢固性的内涵,因此,结构工程师在承担混凝土结构的加固设计时,应对结构的整体性进行检查与评估,以研究是否需作相应的加强,而不能仅仅关注结构的局部或部分构件。


建筑结构的维修加固改造应尽量少停产,在不影响或少影响工作和生活的条件下进行。尽量保留原有结构的构件,减少拆除的工作量,保留的部分应有足够的安全性和耐久性,并具有利用价值。加固设计时应考虑施工场地、各种管线、相邻建筑、相邻道路等的影响,考虑施工的可行性与方便。


3.维修加固改造的实施必须有科学的先后顺序

通常应先治理后加固,由高温、高湿、冻融、冷脆、腐蚀、振动、温度应力、收缩应力、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏,在加固时,应采取有效的治理对策,从源头上消除或限制其有害作用,正确确定加固处理时机,使之不致对加固后的结构重新造成损坏。

结构加固一般应先卸载或部分卸载,卸载后按一定顺序实施加固。一般而言,应先加固后拆除;先加固后开洞;先基础后柱、梁和板;先重要构件,后次要构件,最后做好保护与防护。


4.加固改造设计还应注意复核建筑结构的抗震能力,做好抗震加固设计

地震区的结构构件加固,除应满足承载力要求外,还应复核其抗震性能。结构加固后不应存在因局部加强或刚度突变而形成新的薄弱部位,同时还应考虑结构刚度增大或变化而导致地震作用效应增大或变化的影响。


在进行抗震加固设计时还注意以下一些问题:结构的刚度和强度的分布要均匀,避免出现新的薄弱层;竖向构件要连续,保证传力途径明晰;增加构件或加固原有构件,均要考虑减少整个结构扭转效应的可能性;加强薄弱部位的抗震构造;要使结构的受力状态更加合理,防止构件发生脆性破坏,消除不利于抗震的强梁弱柱、强构件弱节点等不良受力状态;考虑建设场地的影响,加固后的结构要选择地震反应力小的结构体系;对原有的不合理结构体系、传力途径等应尽量进行改良。


5.应采用成熟的结构维修加固改造技术,这些技术也正是本课题组研究的主要内容

在结构加固改造设计时,要注意选用新材料、新工艺、应用成熟的新技术。但此时应注意,要采用经过正式鉴定的技术和产品,并根据具体情况确定采用新技术的可行性;对于其它一些新产品和新技术应经过慎重研究和试验确定可靠后方可采用。


加固方法的选择应根据可靠性鉴定结果,结构功能降低及加固原因(如完好情况下的加固及受损状态下的加固)结合结构特点、当地具体条件、新的功能要求等,并按加固效果可靠、施工简便、经济合理原则,综合分析确定。特别注意,静力加固必须考虑结构的二次受力问题,加固重点侧重于承载力的提高;抗震加固一般不考虑二次受力,加固重点侧重于结构的延性和整体性。


6.消除加固结构的应力、应变滞后现象

为适应加固结构应力应变滞后现象而较为充分地发挥后加部分的潜力,加固结构所用钢材,一般应选用比例极限变形较小的低强度(I、II级)钢材;为提高二次组合结构结合面的粘结性能,保证新旧两部分能整体工作共同受力,加固结构所用水泥及混凝土要求收缩性小,最好微膨胀,与原构件的粘结性好,早期强度高。对加固结构所用化学灌浆材料及胶粘剂,要求粘结强度高,可灌性好收缩性小,耐老化,无毒或低毒。


加固结构的新加部分,因应力、应变滞后而不能充分发挥其效能,尤其是当结构工作的应变应力值较高时,对于受压构件和受剪构件,往往会出现原结构与后加部分先后破坏的各个击破现象,致使结构加固效果很不理想或根本不起作用,相反,加固时若进行卸荷,情况则不同。卸载加固,由于应力、应变滞后现象得以降低乃至消失,破坏时新旧两部分就可同时进入各自的极限状态,结构总的承载力可显著提高。

卸荷加固结构的截面承载力计算,原则上仍按二次受力结构进行,但当卸荷达到一定程度,可近似简化按一次受力组合结构计算,特别是以钢筋为主要承力的受拉、受弯及大偏心受压构件。


卸荷可以是直接卸荷,也可以是间接卸荷。直接卸荷,是全部或部分地直接搬走作用于原结构上的可卸荷载;间接卸荷,用反向力施加于原结构,以抵消或降低原有作用效应。直接卸荷直观、准确,但可卸荷载量有限,一般只限于活荷载;间接卸荷量值无限,甚至可以使作用效应出现负值。间接卸荷有楔升卸荷和顶升卸荷,前者以变形控制,后者以力控制。预应力加固法与卸荷合而为一,是将结构所受荷载,通过预应力手段部分地转移到新加结构的一种方法。

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