世界城市的發(fā)展已有5千多年,在今天的發(fā)達國家中,城市化的程度大多在70%-80%以上。據(jù)聯(lián)合國人居中心預(yù)測,到2050年,世界城市化水平將達到61%,21世紀將成為真正的城市化世紀。
而我國目前的城市化進程也已步入快速發(fā)展期,建筑的過度集中和無序建設(shè),使建筑與環(huán)境的矛盾日益突出??刂平ㄖ锏慕ㄔO(shè)數(shù)量與合理規(guī)劃成為現(xiàn)代建設(shè)者必須重視的問題,同時,提高現(xiàn)存建筑物的使用壽命及功能則成為當(dāng)務(wù)之急的使命。
我國自建國以來,特別是自上世紀70 年代末實行改革開放以后,各種房屋建筑以及城市設(shè)施數(shù)量急劇增加。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計,目前我國現(xiàn)存的各種建(構(gòu))筑物的總面積至少在100億m2以上,其中絕大多數(shù)是混凝土及砌體結(jié)構(gòu)。建國初期建造的大量的工業(yè)與民用建筑,服役期大都超過50年,存在各種安全隱患。一些新建成的工程項目中,由于勘察、設(shè)計和施工中的技術(shù)和管理問題,導(dǎo)致工程在建成初期就出現(xiàn)各種質(zhì)量安全隱患。對于這些建筑物,如果不及時采取加固措施,就有可能導(dǎo)致重大的安全事故。為此,國家每年要投入大量資金用于建筑的加固修復(fù),促進了建筑加固修復(fù)業(yè)的發(fā)展,形成了一個巨大的市場空間。
以下總結(jié)了混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方法的優(yōu)缺點。
混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類:
直接加固的一般方法有:
1、加大截面加固法 。該方法施工工藝簡單、適應(yīng)性強,并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土結(jié)構(gòu)加固;但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。.
2、置換混凝土加固法 。該方法的優(yōu)點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點;適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。
3、有粘結(jié)外包型鋼加固法 。該方法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于60℃以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
4、粘貼鋼板加固法 。該方法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
5、粘貼纖維增強塑料加固法 。該方法除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
6、繞絲法 。該方法的優(yōu)缺點與加大截面法相近;適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場合。
7、錨栓錨固法 。該方法適用于混凝土強度等級為c20~c60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固;不適用于已嚴重風(fēng)化的混凝土結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。
間接加固的一般方法有:
1、預(yù)應(yīng)力加固法。該方法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平,不僅加固效果好,而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力,但加固后對原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響;適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固,但在無防護的情況下,不能用于60℃以上環(huán)境中,也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)。
2、增加支承加固法。該方法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)一般有:
1、托換技術(shù)。是托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墻,以下同)、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)的概稱;屬于一種綜合性技術(shù),由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成;適用于已有建筑物的加固改造;與傳統(tǒng)做法相比,具有施工時間短、費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點,但對技術(shù)要求較高,需由熟練工人來完成,才能確保安全。
2、植筋技術(shù) 。是一項對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù);可植入普通鋼筋和螺栓式錨筋;已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設(shè)計位置的補救,構(gòu)件加大截面加固的補筋,上部結(jié)構(gòu)擴跨、頂升對梁、柱的接長,房屋加層接柱和高層建筑增設(shè)剪力墻的植筋等。
3、裂縫修補技術(shù)。根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)的一種專門技術(shù);適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。
4、碳化混凝土修復(fù)技術(shù)(還不成熟)。是指通過恢復(fù)混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術(shù)。
5、混凝土表面處理技術(shù)。是指采用化學(xué)方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術(shù)。
6、混凝土表層密封技術(shù)。是指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿、涂膜等方法,對混凝土進行防水、防潮和防裂處理的技術(shù)。
7、其它技術(shù)。如結(jié)構(gòu)、構(gòu)件移位技術(shù)、調(diào)整結(jié)構(gòu)自振頻率技術(shù)等。
砌體結(jié)構(gòu)的加固方法也可分為直接加固與間接加固兩類:
直接加固的一般方法有:
1、鋼筋混凝土外加層加固法。該方法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點是施工工藝簡單、適應(yīng)性強,砌體加固后承載力有較大提高,具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗;適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點是現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、鋼筋水泥砂漿外加層加固法。該方法也屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但對承載力提高不如前者;適用于砌體墻的加固,有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。
3、增設(shè)扶壁柱加固法。該方法屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但承載力提高有限,且較難滿足抗震要求,一般僅在非地震區(qū)應(yīng)用。
間接加固的一般方法有:
1、無粘結(jié)外包型鋼加固法。該方法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點是施工簡便、現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少,受力較為可靠;適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固;其缺點為加固費用較高,并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護措施。
2、預(yù)應(yīng)力撐桿加固法。該方法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力,且加固效果可靠;適用于加固處理高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)的加固;其缺點是不能用于60℃以上的環(huán)境中。
砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固與修補:
1、增設(shè)圈梁加固。當(dāng)圈梁設(shè)置不符合現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求,或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺陷,或房屋的整體性較差時,應(yīng)增設(shè)圈梁進行加固。
2、增設(shè)梁墊加固。當(dāng)大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現(xiàn)局部豎直裂縫時,應(yīng)增設(shè)梁墊進行加固。
3、砌體局部拆砌。當(dāng)房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影響承重及安全時,可將破裂墻體局部拆除,并按提高砂漿強度一級用整磚填砌。
4、砌體裂縫修補。在進行裂縫修補前,應(yīng)根據(jù)砌體構(gòu)件的受力狀態(tài)和裂縫的特征等因素,確定造成砌體裂縫的原因,以便有針對性地進行裂縫修補或采用相應(yīng)的加固措施。
隨著時間推移,混凝土老化,我國許多建筑都需要加固;同時,隨著經(jīng)濟發(fā)展,抗震要求及設(shè)防標(biāo)準提高,導(dǎo)致許多地區(qū)房屋不滿足新的抗震要求,從而需要抗震加固。在未來,大量新材料、新工藝、新技術(shù)的研究,加固技術(shù)將更加成熟,從而為需要加固的建筑物的安全保駕護航。