结构检测与加固论文

硕士研究生课程«工程结构检测与加固»论文院(系):土木工程与建筑学院专业：建筑与土木工程任课教师:研究生姓名:学号:成绩：日期：砖混结构无支撑托换钢骨混凝土加固方式浅析【摘要】我国已有大量已经建成并且投入使用的砖混建筑。由于使用时间长同时受到经济，技术条件的限制，这类建筑除出现一些质量问题之外，也会因用途发生变化，而需要进行改造。在房屋加固改造中，有一种技术被称为托换技术，通过对部分承重墙的拆除，从而达到增大使用空间，改变房屋使用用途的目的。本文结合实际工程情况，提出了相对合理的加固方案，采用砖混结构无支撑托换钢骨混凝土组合梁的方法，取得了良好的加固效果。【关键词】砖混建筑钢骨混凝土梁加固改造引言中国是一个既有建筑拥有量相当大的国家，同时在全球也是建筑市场最大的国家，每年大约18-20亿平方米的建筑总量，接近全球年建筑总量的一半。截止到2009年，我国的既有建筑总面积达到420亿平方米，其中60%是居住建筑，而且有近120亿平方米办公楼、商业写字楼、酒店、医院、机场等公共建筑。这样巨大数量的既有建筑物，如何管理和使用，如何进行病害处理和维护加固，已经成为当前的主要课题。建筑物的兴建，使用，病害以及老化过程遵循着一种规律，即：首先大兴土木建筑；然后新的建筑物将会逐渐减少；再而既有建筑物逐渐进入病害和老化阶段，需要维修和加固的建筑物数量将逐渐增多；最终，拯救既有病害和老化建筑物则呈大兴之势。在发达国家中，大兴土木基本已经是过去时，新兴建筑物投资较少，因此工程数量也较少。而既有建筑物病害处理和维修加固工程的投资比重则占40%以上，工程数量占60%以上。在我国，随着建筑业的发展，大兴土木建筑的势头也开始减缓，或者说到了“拐点”，新兴的建筑物也开始逐渐减少，对既有建筑物的维修加固已经逐渐增多起来。有鉴于此，既有建筑物维修加固的只是技术，方法工艺，设备材料以及使用管理等，已经成为当务之急。目前，我国已有大量已经建成并且投入使用的砖混建筑。由于使用时间长同时受到经济，技术条件的限制，这类建筑除出现一些质量问题之外，还逐渐暴露出的是已经不能适应因经济发展和人民生活水平提高而带来的使用功能上的改变，对原建筑物进行加固改造是解决这一问题的主要途径；另一方面，即使是近期建设的房屋，也会因用途发生变化，而需要进行改造加固。在房屋改造中，我们通常采用结构承载力核算从而加固构件的办法来处理由于建筑功能变化而导致荷载增加（建筑承重结构体系不作改动）的这类改造房屋。目前，在国内采用加固构件来改造房屋这一方面的技术已经较为成熟。另一种加固改造的方法和技术是托换技术，托换技术分为两种：一种是采用先局部拆除再进行加固改造这种方法，而另一种则是在保留原有楼面或屋面的基础上，综合采用结构加固，上部结构顶升与复位和废弃构件拆除与基础加固等技术来达到改造的目的。托换技术主要是针对由于建筑功能变化需将原来结构的部分承重墙体或柱子取消以获得较大的使用空间这种情况。房屋改造中主要有一下两种常见的情况：（1）由于建筑功能变化导致增加使用荷载而建筑承重结构体系不作改动，处理这种情况一般采用结构承载能力核算，构件加固的方法处理即可，目前这一方面的技术已较为成熟。（2）由于建筑功能变化需将原来结构的部分承重墙体或柱子取消以获得较大的使用空间。处理这种情况有两种方法，一种方法是采用先局部拆除再进行加固改造的方法，而另一种方法是保留原有楼面或屋面综合采用结构加固，上部结构顶升与复位和废弃构件拆除与基础加固等技术来达到改造的目的，这类技术统称为托换技术。结构托换是指将原有结构体系荷载转移到另一种结构体系上的结构改造方法，它在房屋改造工程中是一项非常具有使用价值的技术，但由于采用这一项技术会改变原有结构的受力状况，技术要求较高，处理不当会导致结构开裂甚至倒塌，因此结构托换也是一种高难度、高风险的特种技术。同时，建筑物的加固改造作为一门新兴学科，在我国的总体水平还不高，相关的一些出版刊物和书籍等以介绍施工方法及工程实例为主，缺少系统的理论研究，在结构托换的理论与技术研究与应用中，如何建立合理的计算模型和确定有效的计算方法，确保新老结构的安全可靠等方面还需进行深入的研究和探讨。有鉴于此，很有必要对房屋结构托换技术的设计方法以及荷载传递路线和结构受力情况进行系统的归纳，分析和研究。一、绪论工程结构在建造的过程之中以及在经过一段时间的使用之后，会由于各种原因产生一定的损伤和病害，从而会给结构带来事故的隐患。结构加固技术是给那些带病，带伤的结构送来了“医疗手段”。经过结构加固技术“医疗”过的结构，自身的安全性和耐久性得到提高，生命周期得到延长，用途也可以得到扩展。结构加固技术“医”好了结构，创造了经济效益，更可贵的是，还保护盒节约了社会资源，创造了良好的社会效益。结构加固技术以及结构加固行业的发展，在一定程度上拉近了国民经济的发展，是21世纪的朝阳行业。1.1结构加固的任务结构受到损伤或者是产生了病害，就会影响到它自身应有功能的发挥，使用年限也将会受到影响，安全等级也会下降。总而言之，结构的可靠性将会降低。结构加固，是对结构的“救死扶伤”，结构加固的任务就是恢复结构应有的功能，保持或提高结构原有的可靠性。1.2结构加固的分类工程结构分类的立足点是多种多样的，而结构加固的分类与工程结构分类相似：按加固手法分：(1)直接加固法(2)间接加固法按承载用途分：(1)抗剪加固(2)抗弯加固(3)抗震加固按完成功能分：(1)补强加固(2)增加刚度加固(3)外加预应力加固(4)抗失稳加固按结构用途分：(1)民用建筑结构加固(2)工业建筑结构加固(3)桥梁结构加固(4)水工结构加固按结构材料分：(1)砌体结构加固(2)混凝土结构加固(3)钢结构加固(4)木结构加固按加固使用材料和方法分：(1)粘钢加固(2粘纤维布加固(3)植筋加固(4)裂缝灌浆加固按结构施工管理分部工程分：(1)地基工程加固(2)基础工程加固(3)主体工程加固按结构工程施工管理分项工程分：(1)地基加固(2)基础工程(3)墙梁板柱加固1.3结构加固的方法沿革结构加固的发展方向有2个，一个方向是加固技术工艺的发展，另一个方向则是加固所使用的材料的发展。这里所说的工艺和材料这两者的发展其实是相辅相成的，技术工艺的发展路线包括：粘结，植筋加大截面，植筋锚固，裂缝灌胶和预应力应用等，而材料的发展路线包括：结构胶，钢板，纤维材料。目前来说，已经比较成熟的结构加固方法有将近20种，它们分别对应不同的被加固对象。现在结构加固技术的主要科学课题仍是工艺技术和材料应用两个方面，新工艺和新材料始终是我们不懈的追求。1.4结构加固的基础原则结构加固技术和方法的多样化，既给了加固工程师们选择的空间，也带来了怎样确定具体方案的麻烦。所以，结构加固怎样才能达到安全可靠和经济合理的要求，应该有一定的原则依据。现而今的工作实践使结构加固界已经基本达成共识，即结构加固的基本原则是“效果可靠，施工简便，经济合理。”1.5托换技术课题的研究意义在我国，随着建筑业的发展，城市化的加速向前推进，城市用地日益减少，新兴的建筑物也开始逐渐减少，对既有建筑物的维修加固已经逐渐增多起来。从一些西方发达国家的情况来看的话，当社会发展达到一定的发达程度之时，采用对已有建筑房屋进行改造的方法来满足人们的房屋使用需求的比例将会大幅度上升。目前，我国经济正处在高速发展的道路之上，因此可以预见在不久的将来，我国的房屋改造工程数量必将有较大幅度的增长，前景也将十分广阔。目前，我国已有大量已经建成并且投入使用的砖混建筑。由于使用时间长同时受到经济，技术条件的限制，这类建筑除出现一些质量问题之外，还逐渐暴露出的是已经不能适应因经济发展和人民生活水平提高而带来的使用功能上的改变，对原建筑物进行加固改造是解决这一问题的主要途径；另一方面，即使是近期建设的房屋，也会因用途发生变化，而需要进行改造加固。通过改造使得原有旧建筑能够满足房屋使用者新的使用要求，这是房屋改造的核心所在，在不考虑房屋加层，扩建的情况下，在房屋改造中，我们通常采用结构承载力核算从而加固构件的办法来处理由于建筑功能变化而导致荷载增加（建筑承重结构体系不作改动）的这类改造房屋。目前，在国内采用加固构件来改造房屋这一方面的技术已经较为成熟。另一种加固改造的方法和技术是托换技术，托换技术分为两种：一种是采用先局部拆除再进行加固改造这种方法，而另一种则是在保留原有楼面或屋面的基础上，综合采用结构加固，上部结构顶升与复位和废弃构件拆除与基础加固等技术来达到改造的目的。托换技术主要是针对由于建筑功能变化需将原来结构的部分承重墙体或柱子取消以获得较大的使用空间这种情况。既有建筑物的结构托换作为改造工程技术的有效手段之一，一方面不仅可以节约宝贵的城市用地，有利于商界或者金融界占住黄金地段；另一方面也节省征地投资和征地工作量，节省管网建设，减少用户的搬迁。通过对既有建筑物的结构托换改造，满足新的使用要求，并延长原建筑的建筑寿命，降低建筑物的全寿命成本。建筑物的托换按部位可分为上部结构托换，基础托换与地基处理托换；按性质可分为改造托换，灾损处理托换。对于建筑物上部结构改造托换，包括增加层高，改变开间或进深，墙体开设洞口等。建筑物改变开间或进深可采用抽墙法，抽柱法处理。与局部拆除改造法相比，托换技术具有一下几个优点：（1）节约投资（2）施工周期短（3）改造期间对房屋使用影响小（4）适用性强（5）有效地满足了大空间平面尺寸建筑功能需求。在旧房改造过程中，经常会遇到需要将底下若干层承重墙打通形成大空间的情况。例如：将原来砖混结构的小开间办公室，宿舍等改造为大空间的餐厅，多功能厅等。毫无疑问，在房屋改造中托换技术的应用价值是巨大的，而且该技术在实际的加固改造工程中已成功被应用，改造了一大批房屋建筑。托换技术已经在实际工程中取得成效，但缺少相应的托换技术规范。目前，由北京交通大学和广东金辉华集团有限公司为主编单位，会同相关参编单位编制的《建（构）筑物托换技术规程》已完成征求意见稿。在“武汉市普爱医院加固改造工程”中，采用砖混结构无支撑托换钢骨混凝土组合梁的方法，取得了良好的加固效果，但此方法在托换技术规程中尚未有理论计算公式来验证支持，因此，本人针对建筑物托换技术中的砖混结构无支撑托换加固推导相应的计算公式，对此规程做出一定的补充，以供实际工程参考。国内外建筑物托换技术发展现状工程结构在建造的过程中以及在经过一段时间的使用后，会因各种原因产生一定的损伤和病害，从而给结构带来事故的隐患。结构加固技术是给那些带病，带伤的结构送来了“医疗手段”。经过结构加固技术“医疗”过的结构，自身的安全性和耐久性得到提高，生命周期得到延长，用途也可以得到扩展。结构加固技术“医”好了结构，创造了经济效益，更可贵的是，还保护盒节约了社会资源，创造了良好的社会效益。结构加固技术以及结构加固行业的发展，在一定程度上拉近了国民经济的发展，是21世纪的朝阳行业。目前，随着国内外建筑业的发展，，城市化的加速向前推进，既有建筑物的改建、加层和加大使用荷载的工程日益增多，所以,托换技术的发展也突飞猛进,我国的托换技术虽然起步较晚,但随着大规模建设事业的发展,托换工程正处于方兴未艾的发展时期。建筑结构托换技术包括两个方面的内容：基础托换技术和上部结构托换技术。虽然建筑结构托换技术已经在国内外的实际房屋改造施工中取得了较多成功的例子，得到了大量的实践经验，也因此发展了一些理论研究，尤其是对于基础托换技术这一部分的内容，国内外研究文献较多，但有关上部结构托换技术方面的内容，经过网络查询，在国内外文献方面仍然较为缺乏。第二章建筑物托换技术2.1一般规定2.1.1建筑物的托换按部位可分为上部结构托换、基础托换与地基处理托换；按性质可分为改造托换、灾损处理托换。2.1.2建筑物灾损处理托换可包括震损、浸蚀、地下洞穴及采空区、软弱地基沉陷等灾损的处理托换。2.1.3托换设计应符合下列要求：1对托换结构或构件进行设计、计算，根据计算结果采取相应处理措施；2使结构避免出现薄弱构件、薄弱层、刚度突变；3对被托换梁、柱、墙拆除