砌体结构房屋可靠性鉴定与加固方法及实例

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1、已有建筑结构的维修加固改造业是二十一世纪最受欢迎的行业之一受维修改造需求的驱动 和现代技术的发展，已有建筑结构的可靠性鉴定与加固改造技术作为一门新的学科正在逐渐 形成并迅速发展。本文结合工程实际，对已有砌体结构承重墙体的可靠性鉴定和加固技术进 行了系统的分析和较为深入的理论探讨。研究的主要内容有：1、概括性的论述了国内外加固改造业的发展；明确了在役建筑结构可靠性评估与加固的目 的和方法；介绍了我国建筑业在进入以现代化改造和维修加固为重点的第三个发展时期时， 开展结构可靠性评估和加固技术研究的必要性和意义。2、简明扼要的介绍了结构可靠性鉴定理论的基本知识；详细论述了已有建筑结构可靠性鉴 定的目的

2、，鉴定方法和步骤，变形的检测，单个构件和同类构件的评级原则，可靠性鉴定的 层次等。3、在综合分析建筑结构加固的原因及其加固后的受力特征后，详细的介绍了砌体结构的加 固原理。深入探讨了砌体结构常见裂缝形成的原因及预防措施，对加固结构中的新旧材料共 同工作问题进行了研究。详细介绍了砌体结构常用的加固方法，对水泥灌浆法，扶壁柱加固、 钢筋网水泥砂浆加固、结构构造性加固等进行了概括性的介绍。并指出了各种加固方法的施 工要点和计算要点4、结合前述相关理论，以重庆市某医院住院部连通大楼作为工程实例，详细的分析了鉴定 过程和加固设计、施工等在工程中的运用。构造柱加固技术和钢筋网水泥砂浆面层加固技术 都具有增

3、强砌体结构整体性和抗震能力的作用，在工程中被广泛应用，是本文研究的重点。 砌体结构在我国属于量大面广的结构形式，所以开展本课题的研究具有十分广泛的市场应用 前景和切实可行的产业化转化途径。但在役建筑结构的可靠性鉴定及加固技术是一个综合性 较强的研究领域，涉及相关学科较多，研究难度大。本文只是对这一课题的初步研究和探讨， 随着市场需求的扩大、工程应用的推广以及理论研究的深入，这一课题必将得到更广泛的研 究关键词：砌体结构，承重墙体，可靠性鉴定，加固。1绪论1绪论1.1引言自人类有建筑史以来，就出现了结构加固这个传统专业，但是在过 去，人们习惯于把加固和维修完全等同，把加固视为修修补补， “头痛医

4、头，脚痛医脚”，缺 少系统的分析和理论探讨，因而技术水平提高不快，并没有形成一门科学。近十余年来，结 构鉴定与加固改造技术在我国得以迅速发展并且初具规模，作为一门新的学科正在逐渐形 成。我国已有建筑的加固方法很多，在上部结构中，有加大截面加固法、体外预应力加固法 和改交结构传力体系加固法等，在地基基础中，有桩托换、地基处理和加大基础面积加固法 等，这些方法在我国已经长期大量使用，取得了很多成熟的经验。在传统的结构加固方法中， 加大截面方法和体外后张预应力方法是常用的方法，已在实际工程得到成功的应用。但是这 两种加固方法存在很多不足之处，预应力方法锚固构造困难，施工技术要求高、难度大，存 在施工

5、时的侧向稳定问题以及耐久性问题。加大截面加固法工期长，对环境影响大，而且增 大了截面尺寸、减少了使用空间等，因此其应用有一定的局限性。20世纪60年代开始， 随着环氧树脂粘结剂的问世，一种新的加固方法，外部粘贴（钢板）加固法开始出现，这种 加固法是用环氧树脂等粘接剂把钢板等高强度材料牢固地粘贴于被加固构件的表面，使其与 被加固构件共同工作，达到补强和加固的目的。.早在5 0年代，美国新泽西州就采用环氧 树脂对公路的路面进行修复，到60年代，这一修复技术已经被发达国家广泛应用于公路、 铁路、机场跑道的维护以及水利工程和军事设施的加固。粘钢加固技术的应用研究最早源于6 0年代。1 9 6 7年，南

6、非的F leming和King完成了素混凝土梁外贴钢板的试 验。7 0年代后，粘钢加固的理论研究广泛开展，各国学者对粘钢加固的各种受力构件的承 载力进行了系列研究，奠定了粘钢加固技术的理论基础，在解决实际工程应用问题上起到了 重要作用。日本，美国以及欧洲的一些发达国家都制定了有关的技术标准。同时，各种性能 优良的建筑结构胶相继问世，开始被应用于各类建筑工程构件的加固。19 7 1年美国在圣 弗南多大地震的震后修复过程中，广泛采用了建筑结构胶，如一座10层的医院大楼和一幢 高于13 7m的市府大厦，仅用于修补3万余米的梁、柱、墙裂纹就用胶7t多019 8 3 年英国塞菲尔特的专家们应用FD 8

7、0 8的结构胶，将6. 3ram厚的钢板粘贴加固了一 座公路桥，使得这座原限载量110t的桥梁成功重庆大学硕士学位论文1绪论地通过了 重达5 0 0 t的载重卡车。我国使用建筑结构胶是从60年代开始的。1 9 6 5年，福州大 学配制了一种环氧结构胶对某水库溢洪道混凝土闸墩断裂及2 0m跨屋架和9 m跨渡槽工 字梁的裂缝进行了修复。鞍山修建公司也在同期研制了一种c卜1建筑结构胶，用于梁柱的 加固补强。1 9 7 8年，法国斯贝西姆公司甩该国SIKADUR-3 1建筑结构胶对辽 阳石油化纤公司引进项目的些构件进行了粘钢加固补强。1 9 8 1年，中科院大连物化所 研制出我国第一代JGNI、JGN

8、 II建筑结构胶。JGN型建筑结构胶粘剂的问世， 对我国粘钢技术的发展起到了极大的推动作用。我国对这项技术的研究始于80年代，19 8 4年，辽宁省建研所发表了关于粘钢受弯构件的试验研究报告,并制定了有关的技术标准。1989年，由湖北省建研所牵头，联合了清华大学、广西建研所、湖南建研所、河南建研 所、武汉制漆二厂等6家单位，组成了中南地区粘钢加固技术课题研究协作组，对粘钢加固 技术进行了较为全面地研究，在这些研究成果的基础上，编写了 tee南地区钢筋混凝土构 件粘钢加固设计与施工暂行规定，这个规定所涉及的内容比较全面，对粘钢技术在这一地 区的推广应用起到了推动作用。同期，北京、上海、四川、江苏

9、、甘肃等地的一些科研院也 做了大量的研究工作，取得了可喜成绩。1991年颁布的混凝土结构加固技术规范将 受弯构件粘钢加固方面的内容纳入了规程的附录中。20世纪末，随着国际市场纤维材料价 格的大幅度降低，一种类似于粘钢加固方法的外贴纤维复合材料加固法逐渐引起工程技术人 员的关注。1984年，瑞士国家实验室首先开始了外贴纤维复合材料加固的实验研究，随 后，各国学者开始在该领域开展了广泛的研究和应用推广工作，美国、日本等国家已经制订 了外贴纤维复合材料加固的有关技术标准，我国碳纤维加固的技术标准也在编写之中.由于 外贴加固方法具有施工周期短、对原结构影响小等优点，倍受设计者和使用者欢迎。但是， 由于

10、外贴加固中，外贴材料与构件的结合性能是保证加固效果的关键，粘接剂性能的好坏决 定了外贴加固的成功与否，由于受到粘接剂性能等的限制，目前外部粘贴加固还大多局限于 环境温湿度较低的承受静力作用的构件。另外，外贴材料与被加固构件之间的粘结锚固性能 和锚固破坏机理、加固构件的耐久性及耐高温性能、加固构件的可靠性以及材料强度取值等 理论问题仍需要在进一步研究中不断探讨。1.2结构的加固方法结构的加固方法可以分成 两大类，即直接加固法和间接加固法。1.2.1直接加固法直接加固法是通过一些技术措 施，直接提高构件截面的承载力和刚度等，目2 重庆大学硕士学位论文1绪论前常用的直接加固法有以下几种。f1）jJl

11、l大截面加固法加大截面加固法是采 用与原有构件同类的材料，通过增大截面的面积，提高构件的承载能力和刚度，达到对原构 件进行加固的目的。如在原有钢筋混凝土柱的周边，浇筑一层钢筋混凝土围套，通过采取一 些有效技术措施保证新旧钢筋混凝土形成整体，这样就可以提高柱的承载能力和刚度。又如 在原有钢屋架下弦杆的位置处，增设一根钢拉杆，并采取措施使两者共同工作，达到对屋架 下弦进行加固的目的.加大截面加固法是种传统的加固方法，也是一种非常有效的加固方 法。该方法可以用来提高构件的抗弯、抗压、抗剪、抗拉等能力，同时也可以用来修复已经 损伤的混凝土截面，提高其耐久性，可以广泛地用于各种构件的加固。但是这种加固方

12、法一 般对原有构件的截面尺寸有一定程度的增加，使原有的使用建筑空间交小。另外，由于一般 采用传统的施工方法，尤其是对钢筋混凝土结构的加固，施工周期长，对在用建筑的使用环 境有较严重的影响。一般在加固期间，建筑是不能正常使用的。（2）1-包钢加固法外 包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固（钢筋混凝土）构件的外侧，通过外包钢与原 有构件的共同作用，提高构件的承载能力和刚度，达到加固的目的。如在钢筋混凝土或砖柱 的四角，设置角钢，并用缀板将角钢连成一体，采取些技术措施保证角钢参与工作，这样 就起到了对柱子的加固作用。外包钢加固一般视外包钢与被加固构件的连接情况分为干式外 包和湿式外包。对除在构件

13、的端部处，外包钢与被加固构件之间无任何连接或虽然塞有水泥 砂浆但不能确保结合面有效传递剪力的外包钢加固构件，称为干式外包加固。此时，外包钢 体系和被加固构件独立工作当在外包钢与被加固构件之间填入胶凝材料，确保结合面有效 传递剪力，使外包钢与被加固构件形成整体，共同变形时，这种外包钢加固称为湿式外包加 固。外包钢加固可以大幅度提高构件的抗压和抗弯性能，由于采用型钢材料，施工周期相对 较短，占用空间也不大，比较广泛地应用于不允许增大截面尺寸，而又需要较大幅度提高承 载力的轴心受压和小偏心受压构件。外包钢加固也可以用于受弯构件或大偏心受压构件的加 固，但宜采用湿式外包钢加固.（3）预应力加固法预应力

14、加固法是采用高强度钢筋或型钢 等，在被加固构件体外增设预应力拉杆或撑杆。加固时，通过施加预应力，使体外的拉杆或 压杆与被加固构件共同受力，克服被加固构件的应力超前现象，改变的原有截面的受力特征， 提高加固后3重庆大学硕士学位论文1绪论体系的承载能力和刚度.预应力拉杆加固广泛 适用于受弯构件和受拉构件的加固，在提高构件承载力的同时，对提高截面的刚度、减少原 有构件裂缝宽度和挠度，提高加固后构件截面的抗裂能力是非常有效的。预应力撑杆加固可 以应用于轴心或小偏心受压构件的加固。预应力加固法占用建筑空间较小、施工周期较短， 但其施工技术要求较高、预应力拉杆或压杆与被加固构件的连接（锚固）处理较复杂、难

15、度 较大，另外还存在施工时的侧向稳定等问题。（4）外部粘贴加固法外部粘贴加固是用粘结 剂将钢板或纤维增强复合材料等粘贴到构件需要加固的部位上，以提高构件承载力和刚度的 一种加固方法.如在钢筋混凝士受弯构件的受拉区粘贴钢板或纤维布，外贴钢板或纤维布起 到了受拉钢筋的作用，因此可以提高构件的抗弯能力和刚度。又如在混凝土柱截面周边粘贴 封闭钢板或纤维箍，在提高柱抗剪承载能力的同时，还可以约束核心混凝土，提高混凝土的 强度和构件的延性。目前外部粘贴加固法主要有粘钢加固法和纤维加固法两种。（5）辅助 结构加固法辅助结构加固法是一种体外加固方法。它是直接用设置在被加固构件位置处的型 钢、钢构架或其他预制构

16、件（如桩等）分担作用在被加固构件上的荷载。辅助结构与原构件 形成组合结构，原有结构通过变形把荷载转嫁给后加辅助结构，使两者共同抗力，以达到提 高结构承载力的目的。辅助结构加固法避免拆除工作，施工简单，结构自重增加较小，能够 大幅度提高结构承载能力，但是，该方法一般占用空间较大，连接构造比较复杂。该方法适 用于原有构件损伤严重，又需要大幅度提高承载力和刚度的构件的加固，一也可以用于地基 基础的加固。（6）注浆加固法注浆加固法是采用压力，把具有较好粘接性能的材料注入被 加固构件内部的空隙中，以提高被加固构件的完整性、密实性，提高材料的强度。该方法在 混凝士或砌体结构的裂缝等内部缺陷的修复加固，以及地基加固中广泛应用。1.2.2间 接加固法间接加固法是根据原有结构体系的客观条件，通过一些技术措施，改变结构传力途 径，减少被加固构件的荷载效应，目前常用的间接加固法有以下几种。（1）增设构件加固 法增设构件加固法是在原有构件之间增加新的构件，如两榀屋架间加设一榀新屋架，在两根 梁之间增加一道新梁，在两根柱子之间增加一个新柱