工程结构加固技术

工程结构诊治技术第5章工程结构的加固技术5.1概述5.2混凝土结构加固5.3砌体结构加固5.4钢结构加固5.5地基基础加固5.6建筑抗震加固规范–既有建筑地基基础加固技术规范JGJ123-2000–混凝土结构加固技术规范GB50367-2006–混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2004–砌体结构加固技术规范–钢结构加固技术规范CECS77:96–砖混结构房屋加层技术规范CECS78:96–建筑抗震加固技术规程JGJ116-2009–古建筑木结构维护与加固技术规范GB50165-92–碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程CECS146:2003第5章工程结构的加固技术5.1概述5.1概述一、结构加固工作程序二、结构加固的特点三、结构加固基本原则四、加固结构受力特征五、结构加固方法及其选择第5章工程结构的加固技术5.1概述一、结构加固工作程序加固工作应按图5-1-1所示程序进行。图5-1-1加固工作程序第5章工程结构的加固技术5.1概述根据可靠性鉴定的等级、存在的问题，对结构安全的要求及破坏后可能造成后果的严重程度，业主方应对委托加固方提出具体要求，加固方根据鉴定情况及业主委托加固范围、要求综合考虑提出加固方案，征得业主同意后再进行加固设计。加固设计应与施工方法紧密结合，并应采取有效措施，保证新浇混凝土与原结构连接可靠，协同工作。按照加固设计进行施工组织设计，并制定确保加固质量和安全的有效措施。施工中应遵照加固规范及有关规范要求作业，完工后参照有关标准进行验收。第5章工程结构的加固技术5.1概述二、结构加固的特点结构加固设计和施工与新建工程不尽相同，加固工程主要有以下特点：1．加固工程是针对已建的工程，受客观条件所约束，针对具体现存条件进行加固设计与施工；2．加固工程往往在不停产或尽量少停产的条件下施工，要求施工速度快、工期短；3．施工现场狭窄、拥挤，常受生产设备、管道和原有结构、构件的制约，大型施工机械难以发挥作用；4．施工往往对原有的结构、构件有不良影响；5．施工常分段、分期进行，还会因各种干扰而中断；6．清理、拆除工作量往往较大，工程较繁琐复杂，并常常存在许多不安全因素；7．设计包括原结构的验算和加固结构设计计算，要求考虑新、旧结构强度、刚度、使用寿命的均衡，以及新、旧结构的协调工作。第5章工程结构的加固技术5.1概述三、结构加固基本原则结构构件加固方法有多种且各不相同，但是却共同遵守下述原则：1.先鉴定后加固的原则2.结构体系总体效应原则3.加固方案的优化原则4.尽量利用的原则5.与抗震设防结合的原则6.材料的选用和取值原则7.荷载取值原则8.承载力验算原则9.其它原则第5章工程结构的加固技术5.1概述总体效应原则在制定加固方案时，除考虑可靠性鉴定结论和加固内容及项目外，还应考虑加固后建筑物的总体效应。例如，对房屋的某一层柱子或墙体的加固，有时会改变整个结构的动力特性，从而产生薄弱层，对抗震带来很不利的影响。因此，在制定加固方案时，应全面详细分析整个建筑结构的受力情况，不能采用头痛医头，脚痛医脚的办法。第5章工程结构的加固技术5.1概述与抗震设防结合的原则我国是一个多地震的国家，6度以上地震区几乎遍及全国各地。1976年以前建造的建筑物，大多没有考虑抗震设防，1989年以前的抗震规范也只规定了7度以上地震区的设防。为了使这些建筑物遇地震时具有相应的安全储备，在对它们作承载能力和耐久性加固、处理方案时，应按照现行的抗震规范与抗震加固方案综合考虑。第5章工程结构的加固技术5.1概述材料的强度取值及选用原则（1）加固设计时，原结构的材料强度按如下规定取用：如原结构的材料种类和性能与原设计一致，按原设计（或规范）值取用；当原结构无材料强度资料时，应按实测材料强度等级根据现行规范取值。（2）加固材料的选用：加固材料应尽量选用轻质高强，且与原结构材料共同工作性能好的材料。加固用钢材一般选用I级或Ⅱ级钢；加固用水泥宜选取普通硅酸盐水泥，标号不应低于425；加固用混凝土，应比原结构的混凝土强度等级提高一级，加固混凝土中不应掺入粉煤灰、高炉矿渣等混合材料粘结材料及化学灌浆材料的粘结强度，应高于被粘结构混凝土的抗拉强度和抗剪强度。粘结材料及化学灌浆材料一般宜采用成品或半成品。当自行配制时，应进行试配，并检验其与被粘结材料间的粘结强度。第5章工程结构的加固技术5.1概述荷载计算原则对加固结构承受的荷载，应作实地调查和取值。一般情况下，当原结构系按《工业与民用建筑结构荷载规范》荷载规范取值者，在鉴定阶段，对结构验算仍按原规范取值；当需加固时，则加固验算应按新《建筑结构荷载规范》规定取值。对于现行荷载规范中未作规定的永久荷载，可根据情况进行抽样实测确定。抽样数不得少于5个，以其平均值的1.1倍作为其荷载标准值。工艺荷载和吊车荷载等，应根据使用单位提供的数据取值。第5章工程结构的加固技术5.1概述结构加固设计使用年限结构设计使用年限—设计规定的结构或结构构件在进行正常的维修而不需要进行大修的条件下即可满足预定功能使用的年限。加固结构设计使用年限—加固结构在正常维护条件下能满足预定功能使用的年限。老龄建筑后续使用年限不可能太长，一般5～10年；一般工程20～30年；新建工程应满足原设计要求—50、100年。不同后续使用年限在加固设计中的意义设计使用年限103050100与50年的相对比值0.70.91.01.1地震影响系数最大值的相对关系设计使用年限20304050相对比值0.590.750.881.00抗震加固三种设防标准设计标准后续设计使用年限地震作用重现期年限抗震构造规范版本高50502001中404089低303095抗震鉴定标准风、雪荷载不同重现期的相对取值第5章工程结构的加固技术5.1概述加固结构耐久性年限估算（仅供参考）加固方法及防腐措施耐久性年限加大截面法，外包型钢法且有效防腐时，置换混凝土法，绕丝法外粉水泥砂浆时，体外预应力法有效防腐时，结构体系加固法，增设支点加固法等。与普通结构相同化学植筋采用无机胶粘锚或“有机胶+锚栓”双重锚固时与普通结构相同有机胶锚固30～40粘贴纤维复合材料加固法，粘贴钢板加固法采用无机胶粘贴或“有机胶+锚栓（或射钉）”双重保险时40～50有机胶粘贴时10～30第5章工程结构的加固技术5.1概述第5章工程结构的加固技术5.1概述承载力验算原则进行承载力验算时，结构的计算简图应根据结构的实际受力状况和结构的实际尺寸确定。构件的截面面积应采用实际有效截面面积，即应考虑结构的损伤、缺陷、锈蚀等不利影响。验算时，应考虑结构在加固时的实际受力程度及加固部分的应力滞后特点，以及加固部分与原结构协同工作的程度。对加固部分的材料强度设计值进行适当的折减；还应考虑实际荷载偏心、结构变形、局部损伤、温度作用等造成的附加内力。当加固后使结构的重量增大时，尚应对相关结构及建筑物的基础进行验算。第5章工程结构的加固技术5.1概述其他原则对于由高温、腐蚀、冻融、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，应在加固设计中提出相应的处理对策，随后再进行加固。结构的加固应综合考虑其经济性，尽量不损伤原结构，并保留其有利用价值的结构构件，避兔不必要的构件拆除或更换。第5章工程结构的加固技术5.1概述四、加固结构受力特征加固结构工作中的受力特征与一次建成的普通结构有较大的差异，主要表现在二次受力和共同整体工作两方面。1、加固结构属二次受力结构及二次组合结构二次组合结构—加固结构由原有部分与新加部分在不同时段组合而成，故称为二次组合结构。加固结构新旧部分连接及结合面是其薄弱环节，与整浇结构相比,存在整体工作共同受力问题。二次受力结构—加固结构中的原结构，在加固前已经载荷受力（称为第一次受力），而且应力、应变水平都很高，而新加部分，只要荷载不变，并不受力，即始终处在零应力状态，只有在新增荷载下，即第二次加荷情况下，才开始受力。因此，新加部分的应力-应变始终滞后于原结构的累计应力-应变，原结构的累计应力-应变始终高于新加部分。原结构达极限状态时，新加部分尚未达到极限状态，其抗力得不到充分利用。这种结构称为二次受力结构。第5章工程结构的加固技术5.1概述2、加固部分与原结构部分整体共同受力问题主要取决于加固时原结构卸荷的程度和结合面的构造处理措施。①加固前进行卸荷卸荷可使新加部分应力-应变滞后现象减轻乃至消除，结构破坏时，新旧两部分就可各自进入极限状态，从而提高了结构整体承载力。卸荷对加固结构承载力提高的影响，主要是表现在第一次荷载的应力水平指标，通常用加固原结构的应力水平指标β=S(作用)/R(抗力)来反映，β愈小愈优。为了保证结构加固的实际效果，不得超过表5-1-1的限值，即。bbb第5章工程结构的加固技术5.1概述表5-1-1原结构应力水平指标限值b第5章工程结构的加固技术5.1概述②加固结构新旧结合面处理新旧两部分共同整体工作主要在于结合面能否有效地传递和承担有关应力，而且变形不能过大。结合面传递压力，一般不存在问题，主要是剪力和拉力。混凝土结合面所具有的粘结抗剪和抗拉能力，有时远不能满足受剪和受拉承载力要求，还需配置一定数量的贯通结合面的剪切-摩擦筋(充分利用箍筋，也可加插筋抗剪），利用钢筋所产生的被动剪切-摩擦力来抵抗因结合而出现的剪力和拉力。第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选择R≥S按加固对象分直接加固法(或被动加固法)—又称构件加固法，是直接针对结构构件或节点承载力提高的加固，方法很多，主要的有增大截面法、置换砼法、外包型钢法、外粘钢板法、外粘纤维复合材料法、绕丝法及钢丝绳网片—聚合砂浆面层加固法等。间接加固法（或主动加固法）—间接加固法是针对结构体系的和理性或完整性，用新增部分构件或设施来改变结构总体布局和传力途径，达到减小结构内力、增大结构刚度和延性的目的。方法很多，主要有新增剪力墙及侧向支撑法、增设阻尼器法、增设支点法、增设拉结连系法、以及预应力加固法等。综合加固法第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选择按加固目的分承载力加固刚度加固延性加固整体性加固耐久性加固第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选择加固方法选用准则应根据当地条件，进行多方案比较，按技术先进可靠，经济合理原则，择优选用。体系加固与构件加固并存时，应优先考虑体系，其次才是构件。不同类型构件加固时，应优先考虑重要结构及关键构件。单一方法有效性较差时，应优先考虑综合法。第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选择•加大截面加固法，即采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积，以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。可广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件和一般构筑物的加固。•外包钢加固法，即在混凝土构件四周包以型钢的加固方法（分干式、湿式两种形式）。适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构的加固。当采用化学灌浆外包钢加固时，型钢表面温度不应高于６０℃；当环境具有腐蚀性介质时，应有可靠的防护措施。第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选择•预应力加固法，即采用外加预应力的钢拉杆（分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种）或撑杆，对结构进行加固的方法。适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占用空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在温度高于６０℃环境下的混凝土结构，否则应进行防护处理；也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选择•改变结构传力途径加固法。主要可分为两种：１．增设支点法：该法是以减小结构的计算跨度和变形，提高其承载力的加固方法。按支承结构的受力性能分为刚性支点和弹性支点两种。２．托梁拔柱法：该法是在不拆或少拆上部结构的情况下拆除、更换、接长柱子的一种加固方法。按其施工方法的不同可分为有支撑托梁拔柱、无支撑托梁拔柱及双托梁反牛腿托梁拔柱等方案，适用于要求厂房使用功能改变、增大空间的老厂改造的结构加固。第5章工程结构的加固技术5.1概述五、结构加固方法及其选