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建筑鉴定与加固发展浅析
摘要:建筑结构因前期设计施工不达标、使用过程遭到破坏、更改使用要求等因素,需要建筑结构进行鉴定加固改造以满足后续使用要求。本文从建筑结构鉴定与加固改造技术的进展、特点和发展方向进行分析,认为鉴定加固技术手段和体系已经建立,未来需要从建立建筑物定期安全鉴定制度、完善鉴定加固技术规范、规范鉴定加固市场秩序和探索更经济有效加固手段等方面进行深入研究和探索。
关键词:建筑结构、结构鉴定、结构加固
一、建筑结构鉴定与加固改造技术的进展
随着经济的发展和人们对居住要求的提高,我国的建筑结构形式发展迅速,从最初的木结构、土坯结构、砖混结构、到现在的钢筋混凝土结构、钢结构以及装配式结构,从单层到多层、高层乃至超高层建筑,建筑结构形式和用材发生着巨大的变化。我国土木工程建设在过去几十年发展迅猛,尤其是近20年,全国大兴土木。这就促进了建筑结构鉴定与加固改造的应运而生和发展壮大。
建筑结构安全性鉴定,是指对建筑结构自身的结构承载功能及结构整体稳定性所进行的调查、检测、验算、分析和评定的活动[1]。目前建筑结构安全性鉴定技术逐渐趋向于成熟,常用的方法是基于运用技术手段对结构构件进行检测为基础数据,根据检测结果对建筑物整体承载能力和稳定性进行综合分析,为后续建筑物加固改造工作提供依据。
建筑结构加固是利用碳纤维、粘钢、高压灌浆对建筑进行加强加固。建筑结构加固技术广泛用于增加梁、柱、悬挑梁、板等加固和变更工程等设计变更中,建筑结构抗震加固工程中,建筑功能结构调整后梁、板、柱和基础等结构调整的钢筋补强修复中。以混凝土结构为例,通常采用直接和间接两种加固方法。直接加固法即直接提高构件截面的承载力和刚度的方法,包括增大截面法、外包钢法、外部粘贴法等。间接加固法是通过改变结构传力途径,减少被加固构件的荷载效应进行加固的方法,包括增设构件加固法、增设支撑加固法等。对于抗震加固包括通过提高结构抗震承载能力、刚度和延性,如增设剪力墙法和传统的梁柱加固法和隔振和减震,既增设阻尼器增加结构的附加阻尼比或刚度,减小结构所受地震作用。
目前已有的鉴定加固标准、规范主要有《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-2016)、《房屋完损等级评价标准》、《工业厂房可靠性鉴定标准》(GfIJ144-90)、《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-2014)、《钢结构加固技术规范》(CECS77-96)、《钢铁工业建构筑物可靠性鉴定规程》(YBJ219-1989)等国家及地方规范标准。
二、建筑结构加固工程技术特点
常用加固改造方法在解决建筑结构构件承载力及构造措施不足、轴压比超限、抗震能力不足、刚度不够等问题上,可以达到既定的要求。
目前我国对既有建筑物加固改造技术主要有:应用于上部结构的主要有加大截面法、外粘型钢法、外加预应力法、粘贴碳纤维加固法、改变结构受力体系法、化学灌浆法、钢丝网加固等十余种;应用于地基基础的主要有基础加固、桩式托换和地基处理等二十余种[2-14]。
加大截面加固法是较为传统的一种加固方法,设计及施工经验丰富,适用于大多数的混凝土结构的加固补强。但是通过此法加固,对结构物的使用空间会造成一定的影响,且加固周期较长。
外粘型钢法是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面,使钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。施工简便、快捷、基本不增加被加固构件断面尺寸和重量。适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件。
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分一拉杆或撑杆受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除。适用于大跨结构加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。
粘贴碳纤维加固法包括碳纤维布加固和碳纤维板加固两种。碳纤维具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好、大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本等特点。可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
外包钢加固法可以大幅提高构件的抗压和抗压性能,具有施工工期短,对建筑空间占用小的优点。缺点是对施工工艺要求较高,加固效果很大程度取决于粘胶饱满程度与施工水平。如对轴压比和抗剪钢筋不满足规范要求的框架柱可以采用外包钢的方法进行加固处理;框架梁可以采用粘钢法加固;鉴定结果显示在竖向荷载和风荷载作用下,基本满足正常使用要求的,可以考虑部分梁构件采用在混凝土表面粘贴钢板的方式加固。
增设钢支撑加固法使原框架结构改变为“框架-支撑”结构体系,可限制或减小原结构在地震中的水平位移,缺点是影响建筑的使用空间。
三、建筑结构鉴定与加固发展方向
随着建造行业投入的增大,建筑结构的可靠性鉴定、加固改造业是二十一世纪建筑行业维系发展的必由之路。受维修改造需求的驱动和现代化技术的发展,建筑结构的可靠性鉴定与加固改造技术将迅速发展。目前随着建筑行业市场的萎缩,建筑鉴定于加固将会成为建筑行业的主流专业。但是鉴定加固技术与经济发展水平密切相关,未来发展方向主要表现在:
1.建立建筑物定期安全鉴定制度。形成建筑物动态跟踪管理档案,全面把握建筑物使用期的安全状态。防范因追求低造价和快施工造成的工程质量隐患,保证建筑的耐久性能,保障人民的生面财产安全。
2.完善鉴定加固技术规范。国家已经指定了一些规范,但是具体操作和执行标准还不够明确,导致鉴定和加固的可靠性不强,完善规范和标准是鉴定加固技术可靠开展的前提。
3.规范鉴定加固市场秩序。目前的鉴定加固市场比较混乱,资质条件、施工质量和后期保障不够健全,尤其是施工质量和过程监督必须要尽快完善制度。
4.探索更经济有效加固手段。不同的阶段和经济水平对鉴定加固的要求是有所不同的,鉴定加固行业要与新材料、新技术、新方法等密切结合,寻求更为经济有效的加固手段。
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