摘要:介紹了廠房鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固的改造要求和技術(shù)要點,對結(jié)構(gòu)加固改造方案的選擇和確定進行較為系統(tǒng)的分析討論,闡述了該加固改造方法在技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)點,分析了建筑加固設計的主要過程和方案選擇,以完善建筑加固設計。
關(guān)鍵詞: 框架結(jié)構(gòu) 加固 改造方案 優(yōu)點 加固設計
1 概述
隨著近年煤炭行業(yè)形勢的好轉(zhuǎn),某公司選煤廠洗、選煤產(chǎn)量不斷提高,有許多洗、選煤設備已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求,需要進行新設備的更換、新流水線的上馬和技 改項目的實施,通過對該公司選煤廠主廠房的結(jié)構(gòu)進行驗算,發(fā)現(xiàn)原有廠房的許多梁柱承載力已不能滿足要求而需進行加固處理。
1.1工程概況
選煤廠主廠房1981年建成,結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),建筑物總高度為28.5m,建筑總尺寸為101 m×28m,地上8層,柱下獨立基礎。混凝土標號:基礎、梁、板、柱混凝土強度等級C20。
根據(jù)某大學建筑工程學院提供的《安全檢測和評價報告》:廠房主體結(jié)構(gòu)整體情況良好,檢測部位鋼筋混凝土承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)項目可靠性等級為:大部分b級,部分c級。本工程屬于由于設備更換或布局變化而對主廠房相應部位承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行局部補強工程。
改造要求:
1)選煤廠應市場要求,在加固處理期間每次停產(chǎn)時間不能超過3天;
2)改造施工過程中,高低壓配電間、實驗室設備用房不能影響正常使用;
1.2技術(shù)要點
1) 工程加固的目的就是要通過加固施工,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、穩(wěn)定性、剛度及耐久性,達到修復、補強、提高承載力、增強使用功能、滿足使用要求,因此,選擇加固方案要以提高加固工程質(zhì)量為根本目的。
加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法等,采用過時的加固方法需要大量的人力、物力和時間,已不 能滿足當前加固工程質(zhì)量、工期、安全、經(jīng)濟的要求,而化學灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應運而生,以其施工方便、施工速度快、不占用空間、技術(shù)可靠, 能取得良好的加固效果及經(jīng)濟效益的明顯優(yōu)勢成為加固工程中的優(yōu)選方案,廣泛應用于各類加固工程中。
2)對原有高低壓配電室、變電所、實驗室要采取必要的保護措施。
實驗室設備龐大,屬于精密儀器,不得移動,嚴禁灰塵及較大的震動;供電用房地下、天花板處電纜交錯縱橫,不得潮濕見水,且要求保持清潔干燥;特殊的環(huán)境設計、施工要全力配合,需做詳細周密的計劃.
2 結(jié)構(gòu)加固的方法
2.1預選方案
1)框架梁的加固:
經(jīng)濟、技術(shù)先進的加固方案當屬粘鋼錨固法和碳纖維加固法,前者以造價低,施工簡單,占用空間小,加固效果好,明顯優(yōu)于加大截面法和預應力加固法,后者則 各種優(yōu)勢盡顯其中,更具有耐濕耐潮、抗腐蝕強、自重輕、強度高、施工便捷、質(zhì)量好的特點,主要表現(xiàn)在自重輕,材料自身幾乎不增加重量;強度高,固化后的碳 纖維強度比鋼材高達十幾倍;勞動強度小,一個作業(yè)面只需一至兩人操作即可;施工工期短,熟練工人每人每天可完成近200m2左右。
2)框架柱的加固:
較為常見的加固方法有增大截面法和外包鋼加固法。
增大截面法是對需加固的柱在其周圍增加斷面,增加鋼筋以滿足計算配筋量,加大截面部分澆筑混凝土;用這種普通加固方法,費用較低,但施工周期長,拆模板后要達到設計強度所需的時間也較長。
外包鋼加固法是在混凝土柱四周包以型鋼進行加固,這樣既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承載力,施工周期比加大截面法縮短的多。
外包鋼加固法具體方法又分干法作業(yè)與濕作業(yè)法兩種形式:
干式加固法是將型鋼(一般是角鋼)直接外包于需要加固的混凝土柱四周,型鋼與混凝土之間無連接,由于與混凝土沒有形成一個整體,所以不能確保結(jié)合面?zhèn)鬟f剪力。
濕式加固法一是用乳膠水泥漿或環(huán)氧樹脂化學灌漿等材料,將角鋼粘貼在混凝土柱上,二是角鋼與混凝土之間留一定間距,中間澆筑混凝土,達到外包鋼材與混凝土相結(jié)合。兩種作業(yè)方法相比較,干式作業(yè)法施工更為簡單,價格低,施工時間短,但其承載力提高不如濕式作業(yè)法好。
針對選煤廠的改造要求,做了詳細縝密的調(diào)查研究,綜合各種施工方案的利與弊,采用以下加固方法。
2.2結(jié)構(gòu)加固改造措施
1)梁、板配筋不能滿足受力和最小配筋率的情況。
經(jīng)過建筑整體調(diào)整計算,大部分梁,板不滿足使用受力要求,對于梁、板可按計算結(jié)果采用碳纖維加固措施,依據(jù)CECS 146:2003《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,高強度類碳素纖維布相對于鋼筋有10倍以上的抗拉強度,不但具有耐腐蝕、耐潮濕的優(yōu)點,還有不增 加結(jié)構(gòu)主體的自重、耐用、維護費較低優(yōu)點,但在防火方面需要特殊的處理;此工程的碳纖維加固依據(jù)了“加固后受彎承載力的提高幅度不宜超過40 %”的原則,進行碳纖維片材一梁抗彎抗剪加固設計。
2)框架柱配筋不能滿足受力和最小配筋率的情況。
根據(jù)此工程的特殊性,依據(jù)CECS25 : 90 《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》, 對于框架柱加固采取了外包鋼法,補足總體分析的柱配筋不足。
加固方式采用環(huán)氧樹脂化學灌漿的濕式外包鋼。
加固方法,計算時考慮抗震因素鋼材強度乘以降低系數(shù)0.7,節(jié)點示意見圖2
a一外包鋼加固柱柱底做法;
b一外包鋼加固柱樓層做法;
c一外包鋼加固柱頂層做法;
d-截面
1 - 鋼板;2 - 角鋼;3 - 鋼板與角鋼焊接;
4 - 細石混凝土澆搗;
5 - 箍筋;6 - 室內(nèi)地坪;7 - 基礎頂;
8 - 原柱寬;9 - 樓層;
10 - 屋面;11 - 柱四角角鋼
圖2外包鋼加固節(jié)點示意
3) 對原有高低壓配電室、變電所、實驗室的影響情況。
在結(jié)構(gòu)計算過程中,在原有高低壓配電室,變電所,實驗室周邊都存在需要加固的框架柱,梁,板及填充墻體;然而現(xiàn)場要求在施工過程中,配電室、實驗室內(nèi)保持清潔,周邊維護不得拆除,不能影響設備正常運轉(zhuǎn)(可短暫停歇)。
室內(nèi)加固的部分,業(yè)主內(nèi)部生產(chǎn)配合,可暫停使用高低壓4～6 h。施工單位準備好加固材料,人力、物力。現(xiàn)場準備工作就緒后,嚴謹配合,輕拿輕放,支護、遮蓋到位,最大努力縮短施工時間,按照周密的施工計劃,按部就 班,有條不紊,在很短的時間內(nèi),很好地完成了特殊環(huán)境下的加固施工任務,得到業(yè)主高度評價。
以上是整個項目改造實施過程中的施工方法。目前,改造后的廠房己投入使用,反映良好。
3 結(jié)構(gòu)加固改造應注意事項
對于任何一個加固改造項目,在設計任務開始之前,必須對項目的總體要有一個鮮明的認識,明確使用功能的變化,了解工藝的使用要求,且要實地進行周全的考 察,收集詳細的原始地質(zhì)勘探資料及項目的竣工圖、計算書;除此之外還要請專門機構(gòu)進行建筑物可靠性的鑒定,做為設計的參考依據(jù)。
加固改造過程中,不僅僅是使單個構(gòu)件滿足結(jié)構(gòu)使用要求,還要在結(jié)構(gòu)計算過程中,按現(xiàn)行規(guī)范使整體滿足抗震設防要求,主體剛度要分布均勻,避免形成新的薄弱層;但有些建筑物涉及年代久遠,如果按現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行有些困難,具體情況應具體分析,匯集專家意見適當實施。
4 結(jié)束語
科學技術(shù)的發(fā)展,建筑加固改造的辦法也越來越多,施工也變得容易實施。通過上述改造項目,給設計者們一個很大的啟示。廣義上講,無論工業(yè)還是民用建筑, 設計、施工過程中,并不是簡單的結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)的單純累加。要充分結(jié)合到施工現(xiàn)場的實際情況,采取有效合理地設計施工方案,是做出一個好項目關(guān)鍵。如何因地 制宜,采取合理的實施辦法,值得設計、施工人員去多多的思考。
