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關鍵詞 植筋;結構膠;混凝土;鉆孔
中圖分類號TU528 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)22-0177-02
0 引言
植筋技術在我國是從80年代初期,由中科院大連化學物理研究所研制成功我國第一批建筑結構膠粘劑,90年代植筋技術開始推廣應用。植筋,實際上是用一種膠粘劑對一些老房子進行結構性加固、局部補強以及新老結構連接還包括補埋鋼筋、后埋鋼構件等工程中的應用。植筋技術的應用關鍵取決于混凝土基材質量、鋼筋質量、粘結劑強度、鋼筋植入混凝土深度(錨固長度)、施工溫度等因素。這幾個因素是決定性因素,在鋼筋的植入過程中如果混凝土基材強度不高或者很脆,那么這個植入是不會起到任何效果的。
根據《混凝土結構加固技術規范》,混凝土強度低于C15,一般不宜采用此種工藝進行加固。鋼筋一般選用I級、Ⅱ級鋼筋,其強度應符合現行國家標準,即《普通碳素結構鋼技術條件》的規定;而膠粘劑的強度是植筋技術的關鍵,根據已有的試驗結果得知,粘結劑的自身強度及粘接強度均能滿足使用要求,混凝土植筋的破壞形式則主要取決于植筋的錨固深度[1]。
1 工程概況
工程中應用案例工程主要應用目的是把大型的制冷的設備放到大樓的地下二層,而大樓地下總共3層,地上部分主樓共18層,本工程結構形式為全現澆框架剪力墻結構,然后是伐板基礎,基礎底板厚度裙房為900mm,大樓為1 700mm,大樓的井筒部位為2 000mm,采用天然地基,地基土質為第三紀沉積砂土,承載力標準值為280Kpa,基礎埋深處有地下水,地下水對混凝土結構無腐蝕性,抗震設防等級為一級,設防烈度8度,6級人防;最大跨度為9.0m。
1.1施工工藝操作順序
定位鉆孔清除灰塵清刷再次除塵(帶水清刷吸干水份)注膠植入鋼筋。
1.2 定位及鉆孔
選用標準預制板,然后根據數量和比重計算預制板的重量,確定鋼筋的承載力,并定出鉆孔的數量,預制板的恒荷載標準值為7kN/O,活荷載標準值為3kN/O,荷載的總設計值為:1.3×7+3×1.2=12.7kN/O。確定了預制板的載荷后,我們通過對內力值的計算得出梁的植筋數為:9Φ(三級鋼)28,其中上鐵為:3Φ(三級鋼)28,下鐵為:6Φ(三級鋼)28;箍筋Φ10@150;其中三級鋼fy=360kN/mm2,梁的截面尺寸為300mm×500mm。鉆孔的位置三排,每排三個孔。根據現場進行放線定位,標出鉆孔位置,使用水鉆進行鉆孔,孔徑>d+6mm,鉆孔深度為20d(d為所選鋼筋直徑:28mm)。
1.3清孔清孔
清孔清孔是小工藝大概念,不能忽視一定要注意觀察,時刻保持孔內的干燥。
1.4鋼筋下料,鋼筋除銹
植筋錨固長度為20d,這個長度的要求就是要滿足預留設計搭接長度,要注意相鄰兩根錯開35d。在加工完了以后要對鋼筋進行特殊的除銹處理。對于一般沒有嚴重銹蝕的要進行保護和清理。
1.5鋼筋埋植
將經過除銹處理的鋼筋插入已灌入有結構膠的孔內,然后通過擰動鋼筋,并進行重復的插入拔出,把孔內間隙體完全消失,達到完整的不帶有灰塵的固定。將鋼筋扶正固定,在膠固化前不能擾動鋼筋,以免影響錨固效果,見圖1。
1.6植筋的時間要求
1)結構膠初凝時間很快,從拌膠到植筋完畢整個工序應在30min完成,植筋完成24h后即可進行下道工序施工;結構膠初凝結硬后,不可再用于植筋;
2)如果對初凝時間有特殊要求,一般在對一些地下工程中常見的涉水工程是有一定的要求,那么可以根據使用時的環境溫度及所需的錨固件使用要求,通過增減B料(固化劑)的用量來控制膠的初凝時間。B料用量的多少對錨固強度沒有明顯影響。
1.7案例結論
在這次地下二層中的應用中我們可以大略的得出植筋技術的應用主要還在于一方面是結構上的合理性,對不同的建筑用材進行科學分析,在這個基礎上進行定位和鉆孔并清理除銹,然后對埋植并掌握好時間,對有特殊要求的在時間上另外的控制固化劑,可以說整個流程是在可控范圍內進行操作,在這里我想要關注一下植筋技術未來的發展方向。
植筋技術發展趨勢從上面的案例只是一個非常普遍的植筋技術應用,現在采用植筋技術進行加固和改建等的工程已經是十分多了。隨著工程項目的升級除了在民用建筑工程中同時也出現在水利工程、電力工程、煤礦、發電廠、江河道治理、甚到跨海大橋的施工等工程中都得到大量的應用。在國外植筋技術應用的非常廣泛,因為國外植筋技術的應用非常成熟也很普遍,植筋技術不僅得到廣泛應用,特別在植筋技術的研究也是領先于國內。植筋技術在建筑結構加固,特別是我國是地震多發國,這幾年來陸續有一些地震發生,這對于應用這門技術提供了廣闊的空間,同時對于后建筑的維修加固,特別是對于城市標志性建筑物地加固和改造以及升級具有特別重要的價值,因為這些工程是不允許有破壞的,特別是對于一些古跡。而在國外的應用別是對建筑物功能改變,也就是我們說到的升級功級以及市政擴改建和重要地段的難度施工應用等到了充分的發展,特別是有專門的機構進行專業的研究,對于植筋膠的研究可以說即有創新也有融合,因為植筋技術本身就需要與其它技術的融合發揮出更大的作用而不能簡單的或者單一的使用,這不是現代建筑發展的方向。而國內應用較為廣泛的HIT2HY150、FISV360等植筋技術都源于國外。從這一點上說,筆者認為引進是可以的,但是一定要創新,一定要有自己的研發,雖然近年來國內也有膠粘劑的出品,但是效果不好,這是事實。所以一定要克服困難迎頭趕上。我們看到植筋技術與傳統工藝相比,具有性能好、施工方便、速度快、文明施工程度高以及對原結構構件無破壞等優點;特別是我國現階段社會正處于大規模的工程建設期和保護古建筑時期,以及國家巨大的基建投入項目;因此,植筋技術應用有著廣泛的發展前景,隨著植筋技術的應用普及和植筋技術應用研究的深入,特別是針對中國環境和自我膠粘臍的研發上一定要達到創新和創造。在植筋技術理論將進一步成熟的情況下。把設計、施工、驗收將有據可依,而且植筋技術應用也將規范化和理論化。
2 植筋技術應用研究需要解決的問題
隨著植筋技術的廣泛應用,筆者還是發現了一些問題,這些問題不好好的解決可能會影響到植筋技術的發展。
1)目前,國內對于植筋技術應用的方法、技術程序和技術手段以及設備、儀器和人員的培訓還存在諸多的問題或者說還沒有形成系統,那么只有通過進一步的實踐,在這個基礎上形成形成成套的植筋技術范本和手冊;
2)在施工過程中,要給出對于在施工中出現相關的技術標準,比如混凝土、鋼筋、孔徑和植筋深度的理論關系和技術標準,以及注意事項;
3)植筋技術一定要融入其它的技術中,特別是要完善加固技術,對于加固等技術要形成專門的團隊,最終把植筋技術在加固上的問題圓滿解決;
4)對工程用的膠粘劑要有一點標準和用量規范,不能肓目使用,特別是要根據施工的情況合理掌握。結束語:植筋技術的應用前景是非常廣闊的同時也是需要不斷的創新和發展的,我們知道植筋技術的應用研究,不僅能夠解決既有工程結構變化帶來的改變也能解決老化房子的加固問題,還能解決由于設計缺陷造成工程完成無法拆除重建了,可以用植筋技術,還有在裝潢施工中出現遺漏等問題都可以使用,所以應用性很強,關鍵是我們如何把植筋技術的應用價值充分的挖掘出來,利用好。
參考文獻
[1]混凝土結構加固技術規范.北京:中國計劃出版社,1991.
關鍵詞:植筋膠,植筋,抗剪力,粘結劑強度,錨固深度
1、前言
近年來,混凝土新技術和新材料在橋梁工程改建和加固中普遍開始應用,植筋技術作為一種新型的加固技術,不僅具有施工方便、工作面小、工作效率高的特點,而且還具有適應性強、適用范圍廣、錨固結構的整體性能良好、價格低廉等優點。由于在橋梁鋼筋混凝土結構上植筋錨固不必進行大量的開鑿挖洞,而只需在植筋部位鉆孔后,利用化學粘合劑作為鋼筋與混凝土的粘合材料就能保證鋼筋與混凝土的良好粘接,從而減輕對原有混凝土結構構件的破壞,也減少了加固改造工程量:又因植筋膠對鋼筋的錨固作用不是靠錨筋與基材的脹壓與摩擦產生的力,而是利用其自身粘接材料的錨固力,使鋼筋錨桿與混凝土基材有效地錨固成一體,產生的粘接強度與機械咬合力來承受受拉荷載,當植筋達到標準的錨固深度后,植入的鋼筋就具有很強的抗拔力,從而保證了錨固強度。工程實踐證明,植筋技術不失為一種處理建筑及橋梁混凝土結構缺陷的好方法。將鋼筋、螺栓等牢固地埋置于混凝土基材的化學植筋技術,近幾十年來已被我國建筑業廣泛的應用于各類建筑加固、改造與維修中。在目前應用化學植筋技術的橋梁加固、改擴建工程中,存在兩種主要的植筋施工方法:按生產廠家提供的標準機具操作方法和人工操作方法。無論是施工操作程序,還是植筋粘合劑材料,這兩類施工方法都存在著一定的差異。機具標準操作方法則是配備專用施工工具,同時粘合劑在出廠時已經做好定量包裝;人工操作方法的施工方式為現場手工稱量,均勻攪拌,手工填充。對兩種施工方法進行對比分析,機具標準操作方法費用相對要高很多,但是便于施工操作。
一、化學植筋錨固技術簡介
化學植筋錨固技術原理;化學植筋錨固技術是一項新型的鋼筋混凝土結構加固技術,是對混凝士結構較簡捷、有效的連接與錨固技術。它是在已有混凝土結構或構件上按適當的直徑和標準要求的深度鉆孔,采用專用植筋膠,利用其粘結和鎖鍵原理使設計圖紙要求的鋼筋與原混凝土粘接牢固,使作用在植筋上的拉力通過化學粘接劑向混凝土傳遞,從而形成受力整體。目前,已廣泛地應用于橋梁擴大加寬基礎、加層改造、新舊混凝土連接、漏放鋼筋添加、節點連接加固、增梁加梁、柱及橋欄桿安裝固定等工程處理中應用,并得到廣泛的應用于新建和已有建筑物的加固改造工程中。其工作原理是:在施工加固過程中,新舊混凝土界面的抗剪力主要由以下幾部分組成:界面混凝土內部結合力,界面摩擦力,植筋的抗剪力。當外力作用達到一定程度,界面混凝土內部結合力被抵消,新增的混凝土與原混凝土界面理論上分離,產生相對位移,此時植筋受拉力和剪力產生彎矩作用,作用值的大小依賴于界面的粗糙度和強度。如果界面足夠粗糙,新增的混凝士與原混凝土界面粘和力足夠大,此時會產生附加的混凝土層間自內連鎖作用(包括摩擦力和內部結合力),起到部分抵消外部剪力的功效。
2.化學植筋錨固技術優點;
設計的靈活性:根據需要可以在鋼筋混凝土結構的大多數位置,根據結構受力特征而設計植筋的數量及規格。可靠性優于預埋件:一般鋼筋混凝土結構在需要與其他結構連接處均預留預埋件,但預埋件位置不易確定,混凝土澆注成型后及調整使用功能后預埋件的位置難以改變且施工繁瑣,而植筋具有靈活性,其可靠度與預埋件基本相同。比一般的鉚、焊方法相比受力均勻,材料不會產生應力集中現象(如焊接時的熱應力等),化學植筋比較耐疲勞。承載力大,按標準規范計算施工的植筋完全能滿足承載力的受力要求。工藝簡單,可大大縮短工期,往往在2~3 天或更短時間內就可使用。鉆孔直徑、深度范圍廣、施工靈活,抗高溫,可近距離焊接施工。新增混凝土結構基本沒有滑移。造價較低:以應用植筋技術最多的框架柱與砌塊填充墻之間的錨拉筋(ф6㎜)為例。經過施工單位使用情況調查,一般每公斤結構植筋膠可植近100根錨拉筋,植筋所用結構膠成本還不到0.6元,由于植錨拉筋工藝簡便,一般鋼筋工都可以操作,且每個工日至少可植50~60根,每根鋼筋綜合成本也就在1~2元左右,比其他施工方法相對經濟。
3.化學植筋錨固技術影響及不利因素
植筋技術的成敗主要取決于混凝土基材質量、鋼筋質量、粘結劑強度、鋼筋植入混凝土的深度(錨長度)、施工溫度、成孔質量、孔內潔凈程度、孔內干濕程度等諸多因素。施工時應滿足《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006的要求。混凝土本身強度如果很低,植入高強度鋼筋沒有實際意義。論文格式。所以根據《混凝土結構加固技術規程》規定,混凝土強度不宜低于C15,混凝土強度宜采用C20以上。鋼筋一般選用I級、II級鋼筋,其強度應符合現行國家標準,即《普通碳素結構鋼技術條件》的規定。粘結劑膠體的自身抗拉強度、抗彎強度及劈裂抗拉強度和粘接性能強度必須滿足使用要求。混凝土化學植筋的破壞形式則主要取決于植筋的錨固深度,就植筋的埋置深度而言,試驗研究表明,埋深較小時,植筋發生混凝土錐形破壞,承載力較低,不但不能發揮鋼筋的作用,而且脆性破壞:埋置深度過深時,鋼筋發生斷裂破壞,鋼筋植入部分沒有發生絲毫滑移,強度未充分發揮,容易造成材料浪費:只有埋置達到適當的深度時,植筋破壞始于鋼筋屈服,有明顯的屈服破壞預兆,符合工程需要。論文格式。這個“適當的深度”就是滿足《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006的要求。施工溫度及濕度。植筋的施工溫度直接影響粘結劑的固化時間。一般情況下,植筋所用粘結劑的固化時間隨溫度的升高而縮短:植筋的環境濕度也直接影響粘結劑的固化時間和粘結力學性能的發揮,故應確保環境溫度不致過高及濕度相對低些。化學植筋錨固工藝對操作者來說存在一定的危害,施工時應做好個人安全防護,現場要保持通風良好。
4.化學植筋錨固技術施工要求
工藝流程: 植筋錨固鋼筋混凝土工程設計→定位→鉆孔→清孔→注膠→除銹后在鋼筋上標記埋深刻度,→植入鋼筋→留足夠的時間固化并防止流膠→現場檢測固化效果→檢測合格→對結構表面進行鑿毛處理→清潔表面→澆筑新增結構混凝土。施中應注意的問題:①按設計要求定位布孔。②鉆孔與母體表面垂直,孔徑比鋼筋直徑 5㎜左右,注意鉆孔位置應避開結構內鋼筋,尤其是受力主筋,一般采用鋼筋探測儀定位。采用水鉆鉆孔時,應對孔壁進行打毛及干燥處理。③用刷子及清潔的壓縮空氣清干凈塵土,不能用水洗,鋼筋表面要除銹,不能存在浮銹或油污。④從孔底開始注膠,待孔內注膠達到80%以后即將鋼筋緩緩旋入孔中,以表面稍有溢出為宜,整個植筋過程應連續進行。⑤植筋膠凝固硬化前不得施加荷載。植筋錨固在潮濕的混凝土中時,干燥后再施工,硬化時間必須加倍。
二、適合于工程應用的植筋錨固項目
1.用于橋梁病害治理。根據橋梁橋面鋪裝層不同程度破壞的情況,如產生病害的主要原因是橋面鋪裝層與梁頂面粘接不良。通過對橋面鋪裝層鉆芯可以看出,橋面鋪裝層與頂梁的結合性很差,主要原因是施工中澆筑鋪裝混凝土前對梁板頂面鑿毛及清理不當,鋪裝層與梁板之間出現夾層,未能緊密結合成整體,形成分層,在機動車輛行車震動的作用下發生疲勞破壞。采用化學植筋技術,可使橋面鋪裝與梁板結合緊密,兩者共同參與受力,同時固定橋面鋪裝鋼筋網的位置。論文格式。采用化學植筋技術的固定橋面鋪裝鋼筋網的結合層運行效果良好。
2.用于加固新舊混凝土結合部強度。如橋梁擴大基礎、承臺、蓋梁和臺帽等部位。通過在擴大基礎、承臺、蓋梁和臺帽等不同部位的植筋施工體現化學植筋效果,可以有效提高新舊混凝土結合部位粘接性能強度,施工部位,新舊臺帽結合部位極少數出現裂隙。
3.用于對一些老舊廠房、住宅、辦公樓等的改造:由于一些舊有建筑結構不能適應使用需求,需要進行改造,而距使用年限還有一定的時間,使用化學植筋的方式進行建筑結構改造,如接柱、加梁、后加樓梯、電梯井、內外裝飾錨固等,這樣能節省大量的資金及時間。
4.用于橋梁加寬。傳統方法是先做好橋下安全維護工作,再鑿除防撞欄和橋面懸臂板混凝土,安裝加寬部分鋼筋并與舊橋鋼筋綁扎固定,最后支模澆注混凝土。從節約投資、減少施工難度、縮短工期等方面考慮,采用化學植筋方法施工更實用、有效。具體作法是在需加寬的構件上植入一定數量的鋼筋,再支模澆注混凝土,從而加大橋面寬度。在橋梁加寬工程上應用化學植筋方法具有不錯的效果。
三、結束語
化學植筋技術設備簡單,操作方便,效果可靠,其施工要點在于鉆孔深度、孔徑及垂直度一定要保證符合設計要求,且施工中植入鋼筋一定要保持潔凈,對植筋膠的選用一定要嚴格,施工前必須先做試驗,若能保證以上措施,植筋效果能達到《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2006的要求。總的來說植筋技術的合理應用,不僅能夠解決既有工程結構由于使用功能變化、不可抗力(指地震、水災、火災等自然災害)、結構老化等原因而需結構加固的問題,而且,還能解決由于設計缺陷、裝潢、施工遺漏等原因造成的需要結構加固問題。同時,隨著更多需要結構加固工程和改造工程的出現和化學植筋技術被廣泛的應用。其可靠性被工程界和開發商的認可,為化學植筋技術的應用提供了廣闊的市場。但是,隨著化學植筋技術的廣泛應用,應努力解決好以下問題:植筋技術應用的方法、手段、設備、儀器,通過研究和實踐形成成套的更為先進的化學植筋技術,從而使該技術進一步理論化、規范化。相信,隨著化學植筋技術的成熟和成本的不斷降低,它在建筑工程中的運用將越來越普遍。
結論;由各種工程的實際應用的數據分析可知,嚴格按照施工要求,不同的操作方法對粘合劑的承載力影響是有限的,各種結構用化學植筋粘合劑用于建筑物結構改造中鋼筋的種植完全是可行的,而且在承載力上區別不大;不同的操作方法決定了粘合劑的可操作性、固化時間、環保安全性、價格等等,通過以上的論述,我們可以得知如果在施工條件允許的情況下,化學植筋技術粘合劑具有更大的市場,而且這種優勢會隨著我國勞動力成本的不斷上漲、工程質量的要求、環保的要求的不斷提高而不斷擴大,最終混凝土化學植筋技術將會更加完善。
參考文獻
[1]混凝土結構后錨固技術規程JGJ145-2004
[2]混凝土結構加固設計規范GB50367-2006
[3]市政橋梁工程質量檢驗評定標準 CJJ2-90
[4]城市橋梁養護技術規范 CJJ99-2003
關鍵詞:土木工程;建筑結構;地基加固
土木工程建設是我國建筑行業中不可或缺的組成部分,隨著建筑業施工技術水平的提高,土木工程施工技術也得到了發展和創新,其結構的穩定性和地基加固技術是土木工程建筑質量的基礎保障。土木工程作為建筑業中的基礎建設與人們日常生活息息相關,不僅對人們居住質量造成影響,還關乎著人們生命財產安全,這對于社會的經濟發展和人們生活水平的提高都具有重要意義。通過合理的技術手段,提高土木工程中結構與地基加固技術的應用,可以提高建筑項目的質量和使用壽命,為人們提供更加舒適、安全的居住條件。
1土木工程建設中的結構
1.1鋼筋混凝土結構
當下,在土木工程建設中,鋼筋混凝土結構是最常用的一種建筑結構形式,通過鋼筋與混凝土的完美融合達到建筑工程的整體穩定效果.在使用時,需要對鋼筋質量和混凝土質量加以控制,確保其性能能夠滿足設計、施工要求。如果材料選擇出現問題,勢必會造成土木工程結構的不穩定,影響建筑質量和施工進度,甚至造成成本費用的增加。工作人員在進行鋼筋混凝土結構施工過程中,必須確保結構的整體質量,嚴格按照相關標準和技術規范進行操作,控制好鋼筋混凝土的配置條件,最大限度提升鋼筋混凝土整體質量。在施工中,工作人員進行原材料的采購時,應該提高對混凝土原材料的使用,對于混凝土當中的水泥、礫石、骨料、配比等都要嚴格控制,通過科學的實驗結果進行合理的混凝土拌制。在鋼筋選擇時,根據施工需要對鋼筋的柔性和剛性做好判斷。確保鋼筋混凝土材料都滿足合格標準,提升土木工程結構的質量。
1.2結構的優劣
鋼筋混凝土結構具有很大的優勢,通過其自身性能的發揮可以提高建筑物的整體協調性、耐火性、耐久性、抗震性等設計要求。同時,鋼筋混凝土結構具有一定的實用性,材料成本相對較低,在滿足使用功能的同時,能夠降低整個土木工程建設的成本,為業主創造更有效的經濟價值。但是在實際施工中,鋼筋混凝土結構容易受到多種因素的影響造成結構的不穩定因素。所以,施工人員需提高施工過程中的質量控制,加強對鋼筋混凝土配置的優化,合理使用加固技術更好的提升土木工程建設的質量。
2結構加固技術的應用
2.1托換技術
托換技術的應用是一門綜合技術,這種方法的好處就是工程的施工工期很短、施工成本較低,而且對于人們的日常生活影響不大。但是托換技術要求施工人員具有較強的專業性能,一定要保證技術人員具有很強的專業技術水平,才能保證工程的質量與穩定。
2.2植筋技術
與托換技術相比較植筋技術操作起來比較省事,植筋技術的具體做法就使將鋼筋插入混凝土里,可以使建筑物更加牢固,這種技術的特點就是成本較低,不需要那么專業的技術水平,所以在工程的建設中被普遍的使用。
2.3裂縫修補
如果建筑物的墻面或結構出現裂縫就需要對裂縫進行修補,修補前一定要檢測裂縫的大小,然后選擇不同的補救方法,這樣可以增加建筑物的穩定性性和質量,提高使用壽命。這一技術應用起來比較簡單并被廣泛的應用,還可以節約成本減少人力、物力、財力的浪費。
2.4碳化混凝土修復
利用一些方法改變混凝土酸堿度的變化,也可以加強其抗阻性能,避免碳化帶來的不良影響。現階段這種技術還存在一定的缺陷,還需要技術人員加強投入。
3地基加固技術的應用
3.1強夯加固技術
強夯主要是利用機械對地基進行夯實從而達到一定的加固效果,在加固過程中施工人員嚴格按照相關標準對地基進行夯實處理,經過反復的夯實提高地基的穩定性。由于用到強夯機頻率比較高,因此在施工中還應該注意對機械設備的維護與保養,確保加固技術可以順利進行。
3.2壓密注漿加固技術
壓密注漿是土木工程施工中比較常用的一種加固技術。施工前,技術人員根據施工范圍內的地質情況進行勘察,計算出準確的加密深度,確定水泥、粉煤灰等材料的配比,按照要求制作成漿液。通過對土壤進行注漿施工,漿液灌注到地基中以后會對多余的水分和空氣形成一定的擠壓,并且和地基土壤融合為一體,從而對地基結構形成支架效果,提高土壤密實度,提高地基的穩定性,達到加固效果。
3.3加筋地基加固技術
土木工程中地基施工是一項比較系統的施工項目,其中涉及到很多專業技術,加筋地基加固技術就是比較常用的一種地基加固技術。通常情況下,這種加固技術比較常用于施工環境復雜的部位,在施工過程中具有關鍵作用或者困難部位,采用加筋技術來提高地基的整體穩定性,確保工程的順利進行。另外,對于土質疏松的地基,使用加筋技術可以有效的提升地基整體效果,滿足使用要求,要土質疏松的地基變得更為牢固,由于我國地域遼闊,經常會出現各種特殊性的地基環境,加筋地基加固技術在這種環境影響下得到了廣泛的應用。
4結束語
綜上所述,隨著現代化城市建設的不斷發展,越來越多的結構形式出現在土木工程建設施工中,只有充分發揮土木工程建筑的實際效應與社會效益,才能確保建筑業的穩定發展,施工企業應該注重土木工程設計工作,提高土木工程結構的設計水平,在施工中,根據實際情況,選擇適合當前結構形式的加固技術,做好建筑地基基礎施工,提高基礎穩定性,更好的為土木工程整體效益的發揮做出貢獻。
參考文獻:
[1]王礫偉.探析土木工程建設中結構與地基加固技術的運用[J].赤峰學院學報(自然科學版),2014,(23):49-51.
[2]周玉玲.建筑加固改造綜合決策方法及工程應用[J].工程技術研究,2016,(7):46+49.
[3]陳紅.水泥攪拌樁在市政道路軟基加固中的應用[J].南方農機,2017,48(10):103.
關鍵詞:鋼筋混凝土;靜壓鋼管樁;引孔;加固
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A
1 工程簡介與地質
某居民樓為8層框架結構住宅建筑,基礎為人工挖孔樁基礎,框架間填充墻為混凝土砌塊,建筑總長70.55m,總寬9.0m,層高3.0m,總高25.4m。
2012年7月,A軸東面擋土墻出現變形及裂縫,當時1/A角向東垂直度偏差約50mm。
2013年4月經云南省建筑工程質量監督檢驗站監測結果:某居民樓東西兩側產生不均勻沉降,1/A角向東垂直度偏差約149mm,傾斜率為5.87‰,高于規范4‰的允許值。并且存在繼續向棟偏移的趨勢。
擬建場地位于云南省昭通市永善縣城內,場地北面為縣城居民區;南面為空地;西面為明通路;東面為廉租房。該場地的西側和東側有兩道人工邊坡,西側的明通路比擬建場地高約4.50~8.50m,形成的人工邊坡大部份已設置了擋土墻進行支擋,僅局部地段(中段)未設置擋土墻。東側的廉租房場地比擬建場地低約4.80~8.00m,形成的人工邊坡已全部設置了擋土墻。場地地貌上處于中山區斜坡地帶,地形沿山勢由西向東緩傾。場地地面標高介于744.11~749.28m之間,高差約5.17m。
2 建筑傾斜的原因分析
(1)施工缺陷:根據設計方提供的pkpm文件及施工方案提供的施工資料進行復核審查計算,某居民樓實際施工樁長在5.64m~12.11m間,15棟1-8軸樁頂標高746.5m,東面擋土墻墻底面標高734.27m,相差12.23m,實際樁長未進入東面擋土墻墻底面以下。
上擋墻經過抗滑移穩定性核算,結果為0.59,小于1.0,且小于1.3(規范限值),實際施工擋墻的抗滑移穩定性嚴重不滿足規范要求;
上擋墻經過抗傾覆穩定性核算,結果為0.81,小于1.0,且小于1.6(規范限值),實際施工擋墻的抗傾覆穩定性嚴重不滿足規范要求;
下擋墻經過抗滑移穩定性核算,結果為0.52,小于1.0,且小于1.3(規范限值),實際施工擋墻的抗滑移穩定性嚴重不滿足規范要求;
下擋墻經過抗傾覆穩定性核算,結果為1.15,大于1.0,小于1.6(規范限值),實際施工擋墻的抗傾覆穩定性不滿足規范要求;
(2)暴雨影響:2013年3月永善突降暴雨,暴雨過后,某居民樓出現明顯的傾斜及裂縫情況。分析突降雨水對土體應力產生影響,回填土出現坍落,房屋東側回填土比東側深,坍落更嚴重,導致房屋向東側傾斜。
(3)地震影響:永善縣4月20日發生地震,震后監測數據顯示房屋明顯向東傾斜加大。
(4)通過對金江錦城二期的前期整體監測,某居民樓相鄰三棟建筑均出現明顯的東西沉降差異;擋土墻出現向東的水平位移。專家討論,懷疑某居民樓整個地塊可能存在整體滑移。
3加固方案
3.1加固原理分析
(1)擋土墻加固
經pkpm驗算及現場情況,擋土墻加固采用新加混凝土擋土墻進行包覆,新加混凝土擋土墻的穩定性采用內立柱拉桿的方式進行。
本工程擋土墻加固采用對擋墻及底腳新澆”L”型鋼筋混凝土擋土墻,設計墻頂400mm厚,墻身底腳厚800mm,新澆混凝土擋土墻高度與原毛石擋土墻高度一致,在擋新澆混凝土擋墻中部設置水平腰梁,間隔6米設置鋼筋混凝土扶壁。
新澆鋼筋混凝土擋墻施工過程中嚴密進行變形觀測,若變形在規范允許范圍內或穩定狀態可不采取進一步措施(如進行錨索施工等)。
新澆擋土墻底腳及上部預留錨桿,進行錨桿靜壓鋼管樁,鎖住整棟房屋及擋土墻,鋼管樁還可將上部荷載傳至土體深層,對上部進行卸載。設計擋土墻下腳鋼管樁深度為10m,上部鋼管樁深度為21m,鋼管管徑219mm。
(2)室內基礎加固
針對原施工樁基礎承載力不滿足設計要求,室內基礎加固采用擴大院樁基承臺,錨桿靜壓鋼管樁,補強樁基承載力;同時壓鋼管樁至擋土墻下方至少2m對上次地基土進行卸載。設計單根鋼管樁承載力40t,鋼管樁深度為14m,鋼管管徑168mm。
3.2主要施工方案
(1)基礎砼施工
澆搗混凝土時,采用分層澆筑法,一方面在施工中即使混凝土內部熱量得以有效散發,另一方面加強振搗,提高混凝土密實度,使之有相對較強的抗裂能力。
(2)施工工藝流程主要包括:施工放線,鉆孔,清孔,鋼筋處理,配膠,植筋,檢測。
(3)引孔施工
1)機械選擇
根據該工程的地質情況選用長螺旋鉆機,本工程鋼管樁樁徑為168mm和219mm,故引孔機配170mm和220mm的鉆桿,鉆孔深度為室內14m,擋土墻上方為21m,擋土墻下腳10m。
2)施工工藝流程
鉆機組裝調試施工放線定位樁位及高程相關人員復核、驗收建筑物軸線、樁定位螺旋鉆機就位鉆桿對正樁位調整鉆桿垂直度開動鉆孔測量孔深記錄備案。
(4)錨桿靜壓樁施工
靜壓預制樁的施工一般采用分段壓入、逐段接長的方法。其施工流程為:測量定位壓樁機就位吊裝喂樁樁身對中調直壓樁接樁再壓樁(送樁)終止壓樁切割樁頭。施工前做好放線工作,在樁位中心打上一根短鋼筋并涂上紅漆,但是由于樁機進場會造成土體擠壓導致樁位偏移,故樁機定位后應復測樁位是否正確。
壓樁機進行安裝調試就位后,行至樁位處,使樁機夾持鉗口中心(可掛中心線陀)與地面上的樣樁基本對準,調平壓樁機后,再次校核無誤,將長步履(長船)落地受力。
靜壓預制樁樁節長度一般在12米以內,可直接用壓樁機上的工作調機自行吊裝喂樁,也可以配備專門吊機進行吊裝喂樁。第一節樁(底樁)應用帶樁尖的樁,當樁被運到壓樁機附近后,一般采用單點吊法起吊,采用雙千斤(吊索)加小便擔(小橫梁)的起吊法可使樁身豎直進入夾樁的鉗口中。當接樁采用硫磺膠泥接樁法時,起吊前應檢查漿錨孔的深度并將孔內的夾物和積水清理干凈。
4 觀測數據總結
(1)整個工程中,最大沉降差產生點位為14#點(位于房屋東南角)與1#點(位于房屋西南角),與房屋傾斜方向吻合。
(2)對A軸線鋼管樁采取封樁措施后,第二天A軸線(即東側)沉降觀測點沉降速率明顯下降,基本與F軸對應點位沉降速率持平,及東西側未產生明顯沉降差。
(3)工程后期觀測數據顯示,平均沉降速率為0.00167mm/d,可認為整棟房屋處于穩定狀態,可交付使用。
5 施工效果分析
對室內基礎加固及沉降數據的綜合分析,在對五單元A軸線的鋼管樁進行封樁處理后,五單元A軸線沉降速率明顯下降,說明鋼管樁施工已經取得了效果。并且在后續觀測中,沉降逐漸趨于穩定。其余四個單元情況基本相似。證明采取的加固措施是行之有效的。
本文通過對永善某居民樓的基礎加固及擋土墻處理的原因分析及處理方案措施進行描述。主要對該棟樓產生傾斜的原因分析,計算采用錨桿靜壓鋼管樁加固室內基礎,采用“L”型混凝土梁包覆加固擋土墻。該工程的施工設計及實施可為同類工程提供參考。
參考文獻
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[3]建筑地基基礎設計規范(GB50007-2011)[S]. 中國建筑工業出版社,2011.
關鍵詞:加固改造設計計算方法注意問題
1 改造加固工程的步驟
1.1 改造鑒定的標準和依據(更新下規范)
現行的規范規程。主要有:《建筑結構荷載規范》(GB50009 - 2001) ;《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010);《混凝土結構設計規范》GB50010-2011;《砌體結構設計規范》( GB50003 - 2001) ;《鋼結構設計規范》GB50017-2003;《鋼結構加固技術規程》(CECS77∶96) ;《混凝土結構加固技術規程》(CECS25 : 90) ;《多層磚房結構加層技術規范》(CECS78 :96)
1.2 改造加固鑒定步驟
已建工程在改造加固前均需要由專業技術人員對其進行調查鑒定。一般步驟是:
(1) 收集資料。調查了解該項目的狀況(包括:設計圖紙、竣工資料、使用維護日志、使用環境等) 和準備改造的內容(使用功能、條件等) 。
(2) 現場調查、測試。在現場收集建筑材料資料(主體結構和維護結構材料的損傷情況等) 和建筑結構(結構變形、裂縫等) 資料。
(3) 根據項目實際情況和要求的改造加固方案進行結構驗算分析,以及進行相應的構件或模型試驗,對改造加固方案加以驗證。
(4) 改造加固工程一般應由具備相應資質并有經驗的單位來施工完成,在這期間設計、監理單位應嚴格審查施工方案,并配合相關部門做好質檢工作。
2 改造加固方法
2.1 砌體結構改造加固
(1) 對于磚砌體,主要問題可能是磚砌體承載力和穩定性不足,主要加固方法是扶壁柱法和鋼筋網水泥法。
(2) 磚柱對應的加固方法主要有增大截面法和外包型鋼法。
磚砌體結構中常見的裂縫需要根據情況具體分析處理。由于溫度原因造成的裂縫, 可采取填縫封閉和加筋錨固方法; 對裂縫較細又數量較多的, 待裂縫發展穩定后可采用灌漿補強的方法; 而由于結構原因造成的裂縫則需先對承載力或穩定性不足的問題進行加固處理后再處理裂縫問題。
2.2 混凝土結構改造加固
混凝土結構常用加固方法的特點及適用范圍見表1。
加固方法 主要特點 使用范圍 計算方法
加大截面法
采用原結構材料加大構件截面以提高承載力 梁、柱、板、墻等一般構件
詳文獻1
外包鋼加固法
在混凝土構件四周包以型鋼使其與混凝土協同工作,提高承載力。做法有干式和濕式兩種。 構件截面增大受限制或需要大幅度提高承載力。當采用化學灌漿外包鋼時,型鋼表面溫度不應高于60 ℃,當環境具有腐蝕性介質時還應有可靠的防護措施。 詳文獻2
預應力加固法
采用預應力的鋼拉桿或撐桿對原結構進行加固,使原結構承受的荷載部分轉移到加固結構上。 可有效提高承載力、剛度和抗裂性。同時加固占用空間小,主要適用于梁、板、屋架等。不適用于溫度高于60 ℃的環境和混凝土收縮徐變大的結構。 詳文獻1
增設支點法
增加支點以減少構件的計算長度和變形,提高承載力。有剛性和彈性支點兩類。 適用于凈空不受限的梁、板、桁架等。
詳文獻1
粘貼鋼板法
在混凝土表面粘貼鋼板以提高承載力。 適用于受彎、受拉構件(梁、板) 。不適用于溫度高于60 ℃的環境,當環境具有腐蝕性介質時還應有可靠的防護措施。 詳文獻1
碳纖維織物加固
在混凝土表面粘貼碳纖維織物以提高承載力。
除具有粘貼鋼板相似的優點外,還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點,但需要專門的防火處理。 等效鋼筋面積法
詳本文
繞絲法
在混凝土構件四周包以鋼絲使其與混凝土協同
工作,提高承載力。 適用于混凝土結構構件斜截面承載力不足的加固,或需對受壓構件施加橫向約束力的場合。
碳纖維織物加固混凝土梁正截面承載力的計算方法可根據基于平截面假定的混凝土梁受彎基本理論,采用等效鋼筋面積法,計算比較簡單并偏于安全。首先將碳纖維織物的面積轉化為等效鋼筋面積,即:
Ase = Acfs fcfs/ f y
其中:Ase為等效鋼筋面積; Acfs為碳纖維織物的面積;fcfs為碳纖維織物的抗拉強度; f y 為鋼筋的抗拉強度。
對應碳纖維織物的面積: Acfs = ntcfs Bcfs
其中: tcfs為碳纖維織物的計算厚度; Bcfs 為碳纖維織物的幅寬; n 為加固梁時碳纖維織物的粘貼層數。在得到等效鋼筋面積后即可采用鋼筋混凝土梁受彎構件的正截面承載力設計公式進行計算。
另外根據工程改造的實際情況還可采用增設支撐系統、剪力墻、鋼拉桿圈梁等以增加原結構的整體性、改變構件的剛度比、改善構件受力狀況、調整結構內力等。
3 改造加固設計中的工具軟件
對改造加固工程,在進行現場調查和資料收集完畢后,應對提出加固方案進行結構驗算。對于變動較大的工程項目須采用結構軟件對其改造前后的結構模型進行計算分析以避免出現改造加固后給原結構帶來新的結構安全隱患。砌體結構和混凝土結構可采用PKPM、TBSA ;對于其它一些有限元分析軟件使用時需注意構件參數和荷載組合工況的設置等。
事實上在小型改造項目中和局部構件加固設計時,很多工具軟件使用十分方便,設計效率也會提高很多。筆者在此介紹一些小型工具軟件供參考。
(1) 粘貼鋼板計算軟件jg gb.exe(http :\\gzdbty.省略)
(2) 地震分析程序PRSDZH. exe
(3) 結構計算軟件包SESV1.1 、理正工具箱等。
4 改造加固設計中需注意的一些問題
在改造加固工程中界面處理好壞, 將直接影響加固設計效果, 如果出現空鼓、脫落、“兩層皮”等質量問題, 這將關系到結構改造的安全性問題。為此設計的構造措施、施工過程中應對此加以重視, 適當增大安全儲備。針對新舊混凝土、新加混凝土與舊磚墻等不同界面, 采用植筋、增設暗銷或抗剪件、結構膠等系列界面處理技術, 務必使加固面結合接觸緊密, 達到設計要求。
改造加固工程中屋頂改造、加層等往往會加大基礎荷載, 在設計時應根據實際情況對地基基礎采取加固措施,注意減輕構件自重和調整受力體系。對于增加荷載不大的情況可考慮利用剩余的地基容許承載力。事實上地基在長期荷載作用下, 其容許承載力相應也會提高。根據相關資料, 提高系數K 可依據改造前后基底應力之比( p1 / p2 )參考選用(見表2) 。
表2 地基承載力提高系數 K
目前的加固基本上是針對構造和承載能力不足的構件,而在結構總體上的把握與判別上相對較弱。改造加固要注意局部構件加強后對相鄰構件乃至對整體結構的影響。否則有時改造加固后會適得其反。例如: 對連續梁某一段采取增大截面法進行加固后由于剛度的變化會引起相鄰跨梁、柱的內力重分布; 對多層磚混結構的某一層墻體采取夾板墻加固, 使得該層墻體的剛度大幅度增加, 形成與相鄰樓層的剛度差, 對結構的抗震不利。此外還有加固后構件的承載能力提高, 防火等級大幅度下降等問題。為此, 對改造要求和加固方案在設計要從總體上把握, 滿足結構設計理論和現行規范規程的要求(如建筑抗震設計中的概念設計、混凝土結構設計中的強柱弱梁強節點等) 。
結束語
建筑物作為特殊商品,要被使用幾十年甚至永久地保存下去。但隨著社會的發展對建筑物的要求也在發生變化。為此,目前建筑工程中改造加固項目也逐年增多。有些項目則是改變其外裝修以跟進潮流滿足城市規劃或業主們的新要求;還有些項目是由于存在質量隱患或使用年限已到需要改造加固。
參考文獻
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[2] 建筑結構檢測鑒定與加固手冊[ M] . 中國建筑工業出版社,2003.
【關鍵詞】 高職;土建類專業;化學課程;教材;適用性
在五年制高職土建類專業開設化學課程遇到的最大難題是找不到適用教材。為此,漢中職業技術學院專門組成《五年制高職土建類化學課程教材適用性研究》課題團隊,準備著手編寫一套適合使用的校本教材。一年多來,經過大量查閱編寫教材相關的材料,深入土建工地現場全程了解大小工程各個環節與化學相關的知識和應用節點,調查了解化學知識在建筑施工過程中的邊際與滲透;傾聽設計工程師、工民建工程師、建筑工程師、建筑施工工程師、造價工程師、監理工程師和地質、材料、裝修、園林花卉等方面技術人員對工程建設中化學知識的應用感受,經驗總結;帶上學生到工地采樣,回學校在實驗室進行試驗驗證;還從網上征訂了十余套相關教材進行比較篩選,雜取眾長。最終確定本教材要以行業應用、未來發展、施工實際、職業需求和學生能用可用的原則編選教材內容,以學生認知由淺入深由簡單到復雜和工程施工過程為順序安排教材章節順序和體例。給五年制高職土建類專業編寫這類教材還應當結合教師以往化學教學中的經驗體會和學生已有基礎,銜接初中化學教材相關知識點,方便學生構建化學知識和應用的框架結構。對編寫這類教材,我們把感受較深幾個方面的思考總結如下:
一、應當與初中化學知識前后銜接一以貫之
五年制高職教材的化學課內容應當與初中化學課內容前后銜接,一以貫之。應當遵循由淺入深,循序漸進,先易后難,逐漸適應的認知規律。教材內容應當把初中的知識內容有機地編排進去,讓舊知識溫故遷移,新知識知新滲透,讓學生在能夠接受理解的前提下,一點一點逐步引申,使學生在不知不覺中邁向新臺階。而現有的教材知識體系缺乏連貫性和系統性,前后缺乏關聯,獨立性很強。例如,第一章的內容很關鍵,而現有教材中安排了理論性很強的物質結構和元素周期律,較于初中化學課程,單刀直入,跨度太大。如果先安排幾組典型的主族元素如鹵素、堿金屬的學習,學生了解初步規律后再呈現物質結構和元素周期律,亦步亦趨,自然水到渠成。第二章《物質的量》歷來是學生學習的難點,沒有過渡,而是直接介紹新的物理量――物質的量,讓學生感覺突兀,晦澀難懂。此時學生心理產生畏懼感,從主觀上難以接受化學這門課程。
二、貼近生活實際和工程施工應用
五年制高職土建類化學課程教材內容應當將社會生活和生產實際吸納融通,從生活生產應用中的事例案例講起,積極主動吸納當代化學化工領域較新較前沿的成果,正面回答一些新材料、新工藝、新流程、新設備在應用中遇到的新成效新問題。傳授這樣一些貼近生產、生活實際的應用性知識,一定能夠激發學生的學習興趣,有利于提高他們分析問題、解決問題的能力。例如,建筑施工中的硅酸鹽水泥與鋼筋的凝固反應、家居裝飾中油漆涂料建材對環境的污染、甲醛在裝飾材料中的廣泛使用、新型建材在施工中的應用、石材的核放射等等。可以讓學生從身邊的生活中認識一些化學現象。如教材中一般都有硫酸的章節,可以列舉硫酸毀容事件,并在教學中帶學生到附近的化工廠參觀硫酸的生產流程,使學生搞懂二氧化硫對大氣污染和如何防治二氧化硫對大氣的污染;可以編寫漂白粉內容,演示漂白粉的漂白過程;可以編寫甲烷內容,列舉瓦斯爆炸案例;也應當編寫乙烯乙炔的內容,穿插簡單實驗,讓學生親自動手在未成熟的水果(如青皮香蕉)上噴灑一定濃度的乙烯溶液,讓學生感知乙炔燃燒的用途及危害。這些內容不但可以把學生將化學知識與工業、社會生活聯系起來,讓學生了解到化學的社會意義、經濟意義,培養了學生的科技意識,同時也增加了化學學習的趣味性,利于學生興趣的培養。
三、適應未來職業需要
教材內容在重視必須的基礎理論、基本知識學習的同時,以培養學生掌握從事本專業領域實際工作的基本能力和基本技能為主線,重點要為后續專業課的學習打好基礎,充分實現和專業課的對接。教材內容必須切近建筑工程,適應未來職業應用的需要,尤其是一些有應用前景的新技術新材料必須要講到。如:表面活性劑在建筑材料中的應用,分析化學在建筑環境檢測中的應用,化學錨栓在路橋托架加固和建筑幕墻工程中的應用,化學材料在古建筑保護中的應用,環氧建筑結構膠黏劑在建筑上的應用,一些改擴建工程中逐步推廣應用的化學植筋施工工藝。鋼筋的銹蝕與硅酸鹽水泥的保護,水玻璃(俗稱泡花堿)在建筑材料中的應用,化學灌漿在建筑防水堵漏工程中的綜合應用,新型復合材料應用中的化學原理等等。通過查閱全國許多專科以上土建類專業教材,走訪建筑行業的資深人士,深入中省大中型工程工地,對校內學生進行調查問卷,對專業課教師和實習學生訪談,分析統計并歸納整理主要的教材內容如合金材料在建筑裝飾中的廣泛應用;硅酸鹽材料玻璃、水泥、陶瓷的化學性質及其在生活生產中的廣泛應用等;有機高分子材料塑料、纖維、橡膠、涂料生產使用中的環境保護等;又如苯的化學性質內容雖然不是必須掌握的重點內容,但也一定要通過列舉新裝修房屋的案例,講清楚工程中使用的含苯、醛類物質的裝修材料對人體的危害等等。
四、突出建筑施工的工程特點
高職教材與普通院校教材的另一個根本性區別就在于一定要突出教材的職業特性。應當提倡以職業行動行業標準為導向的項目教學體例編寫教材,要突出以職業能力培養為中心的新理念,對原有的學科知識進行有應用價值的系統整合,老舊的知識,過時的材料工藝寧愿可以丟棄。要加重一些有發展應用前景新成果新工藝新材料的教學比重。教材的職業性就應該從教學的內容中有所反映,不但講施工原理還應該真實完整地展現工程的施工過程和技術規范,讓學習和施工實際緊密結合起來,使教材真正體現職業性的特點。例如,水泥的編寫,應該從水泥的制造過程講起,一直到水泥的凝固與養護。可以給學生提出一個問題:水泥是怎么制造出來的?然后從原料的選購,加工、配料、燒制、驗收、標號、出廠等環節,并且每一個環節中工藝要求(如濕度與溫度對凝固的作用)、試驗規范以及職業能力作為教學內容學習的重點,促使學生身臨其境、學以致用。教材中的內容能夠不斷引導學生引人入勝,既知道來龍,又清楚去脈,帶著好奇不斷探究,不斷按照教材的思路去構建自己的知識體系。
五、在淘汰中增加新內容以適應行業發展需要
老舊的知識,已經淘汰的工藝,高耗高成本高污染的施工技術等雖然也屬于化學課程過去多年的必講內容,但現在已沒有應用價值。對于這些內容在新教材編入中寧缺毋濫,能不講就不講。教材要有技術創新與產業升級帶來的建筑新技術,新知識,新材料,新工藝和新規范的內容,做好基礎知識與新材料新工藝的銜接及知識延伸,適應新技術、新工藝、新規范的需要。例如,雷諾護墊技術能夠有效保護河床,防止河水沖刷,能夠實現對護坡、護岸的綠化和對生態環境的保護,提高河床邊坡的穩定性,在災害性預防工程施工中的應用將會越加廣泛,教材中就不能不講。又如硅酸鹽材料一節中,可以適當引申介紹建筑新材料―噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料,因為這一新型材料已經廣泛適用在混凝土、金屬、木材、竹制、玻璃等各種材質的基面,無味、無毒,具有特殊阻燃功能,具有廣闊的應用前景。又如無機硅滲透型防水保護劑,可用于古建筑飾面、大理石與花崗巖石材飾面、混凝土飾面、石灰飾面、瓷磚飾面等領域,能夠保持原建筑物的風格風貌,修舊如舊,強化建筑物的軀體表層,防止進一步風化,無色無味、美好環境、穩定持久等等功能。又如液體壁紙具有無毒環保、耐擦耐火、無污染、壽命長、無異味等優點,是很有發展前景的新材料新技術。又如隨著我國鋼結構建筑的廣泛應用,鋼材的抗化學腐蝕、耐銹蝕、耐高溫就是必講內容。
六、要適應學生的接受能力
根據學生的年齡特點與閱讀習慣,五年制高職土建類教材內容的展現應該是直觀,真實,多角度的,語言風格應該樸素而簡潔,版面設計生動,在內容的展現上應該是具有典型性和代表性的。學生在初中階段接受的化學課教育基本上是為了應試,上了高職后要讓他們從初中立刻轉變到高職教育是不現實的,我們應該本著實事求是的原則,從學生的實際出發,在尊重學生在初中階段養成的學習習慣的同時,滲透職業特點,循序漸進,引導他們順利從初中應試教育學習模式過渡到職業教育學習模式,不可在一年級就開設的化學教材中把一些原理深奧或工藝技術性強、很專業的內容加進去,過分強調理論性和實踐性,不但學生學不了,而且容易產生厭煩心理。
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論文關鍵詞:混凝土結構,框架,加固
1 工程概況
上海能源大屯選煤廠主廠房始建于1979年,為多層框架結構,南北四跨,柱距7米,東西18跨,柱距7米,層高4~9米不等,總建筑高度33.40米。設計混凝土為200號(早期的混凝土強度標號),廠房由于年代久遠,期間經歷過多次工藝改造,導致內部結構荷載已經較原設計布置變化非常大,多處混凝土框架梁柱存在破壞跡象,經過中國建筑科學院上海分院進行結構鑒定,必須對該工程混凝土結構進行加固。
2 該工程由于是工業廠房,內部生產設備早已就位,且廠方要求工程加固不能影響生產設備的正常運轉,故該工程根據廠房內部設備空間和部位,采取了不同的加固工藝。
2. 1 混凝土框架柱加大截面加固法
加大截面加固法即包混凝土加固法,是通過在原混凝土構件外疊澆新的鋼筋混凝土,增加構件的截面積和配筋,從而達到提高構件的承載力和剛度,降低柱子長細比,達到對原有構件進行加固的目的。采用加大截面法加固時,可根據原構件的受力性質、構造特點和加固要求不同,采取了單面加大、兩面加大、三面加大和四面加大等構造形式。加大截面法是一種傳統的加固方法,工藝簡單,適用面廣,可廣泛用于梁、板、柱、墻等混凝士結構的加固,其優點是可以在提高構件承載力的同時增大其剛度和變形能力,部分情況下也可以加強連接的可靠性。但現場濕作業工作量較大,養護期較長,對生產和生活有一定影響。另外,截面增大,還存在施工時側向穩定等問題,且加固后對原結構外觀及房屋凈空也有一定影響。
在進行混凝土構件截面加大施工中有一關鍵工序就化學植筋技術,植筋新技術是運用高強度的化學粘合劑,使鋼筋、螺桿等與混凝土產生握固力,從而達到預期效果。施工后產生高負荷承載力,不易產生移位、拔出,并且密著性能良好,無需作任何防水處理。由于其通過化學粘合固定,不但對基材不會產生膨脹破壞,而且對結構有補強作用。施工簡便迅速,安全并符合環保要求,是建筑工程中鋼筋混凝土結構加固的最有效的方法。
2. 2 混凝土框架柱外包鋼加固法
外包鋼加固法是把型鋼或鋼板等材料包在被加固的鋼筋混凝土構件外側,通過外包鋼與原有構件的共同作用,提高構件的承載力和剛度,達到加固的目的。此方法主要是通過約束原構件來提高其承載力和變形能力,可以大幅度提高構件的承載力,多用于柱子加固,也可用于梁的加固。對于矩形截面柱,一般在其四腳外包角鋼,橫向用綴板焊接成整體;對于圓形截面柱,多用扁鋼加套箍;對于梁可僅在受拉邊外包角鋼加固。外包鋼加固法又分為干式和濕式兩種:干式外包法是角鋼直接外包于被加固構件四周;濕式外包法是在角鋼和被加固構件之間留有一定間距,中間澆筑混凝土,這實際上是一種外包鋼和外包混凝土相結合的復合加固方法。濕式外包鋼加固由于可大幅提高構件的承載能力,主要用來加固承受很大荷載的受壓構件。外包鋼加固法受力可靠、施工簡便、現場工作量較小,但用鋼量較大;適用于在使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構構件加固。
2.3 混凝土框架梁粘鋼加固法
此法施工較為簡單。一要特別注意對混凝土和鋼板的表面處理。對于舊、臟嚴重的混凝土構件的粘合面,先用硬毛刷沾高效洗滌劑清洗,刷除表面油垢污物后用水沖洗,再對粘合面進行打磨,除去2~3mm厚表層,露出平整新面,將粉塵清除干凈,再用丙酮擦拭表面;對于混凝土表面較干凈的,則可直接對粘合面進行打磨,去掉1~2mm 厚表層,使之平整,清去粉塵,再用丙酮擦試表面。鋼板表面處理應根據其繡蝕情況,可用噴砂、砂布、砂輪機打磨,使鋼板出現金屬光澤,打磨紋路盡量與受力方向垂直,然后用丙酮擦拭干凈。二要注意對膠粘劑的選擇。目前國內市場建筑結構膠粘劑魚龍混雜,對膠粘劑的選擇一定要慎重。三要注意在配膠、粘貼過程中的細節。膠粘劑要嚴格按照說明書要求的比例配制,尤其是要掌握好固化劑的用量,攪拌要均勻,同時在粘貼時要保證粘貼面的飽滿、密實。四要注意在固化階段不能對鋼板有任何擾動。
結構粘鋼加固方法,與其他的加固方法比較,有許多獨特的優點和先進性,主要有:
1、堅固耐用:經過多年來的工程實踐,已經證明完全能保證加固工程的質量,結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。施工工藝精巧,質量優秀,工程合格率為100%。膠粘劑30年老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗,也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。
2、施工快速:在保證粘鋼加固結構質量的前提下,快速完成施工任務,并能根據業務要求,在不停產不影響使用的情況下完成施工,受到用戶的普遍贊揚。
3、簡潔輕巧:與其它加固方法比較,粘鋼加固的施工,干凈利落,比較簡便,現場無濕作業。完成加固后的結構外觀不改變,比較輕巧,鋼板薄,結構自重增加極微,不會導致建筑物內其他構件的連鎖加固。
4、靈活多樣:粘鋼加固法的適應性很強,能夠解決生產上和生活上各種有關問題。粘貼鋼板的方案多種多樣,靈活巧妙。還可粘貼型鋼、加固鋼結構及磚砌體結構等。
5、經濟合理:由于施工快,避免或減少工廠停產時間,節約加固材料,與其它加固方法比較,粘鋼加固的費用大為節省,經濟效益很高。
2. 4 混凝土框架梁底碳纖維加固技術
碳纖維布加固技術是利用碳素纖維布和專用結構膠對建筑構件進行加固處理,該技術采用的碳素纖維布強度是普通二級鋼的10倍左右。具有強度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強等優點。厚度僅為2mm左右,基本上不增加構件截面,能保證碳素纖維布與原構件共同工作。是近年來逐漸發展起來的混凝土結構加固新技術,與傳統混凝土結構加固技術相比具有明顯的優越性。
根據結構鑒定情況,對廠房內部分框架梁底和頂部進行粘貼碳纖維布,部分樓面由于工藝改造增加荷載,需要在混凝土板底粘貼碳纖維布。
外貼碳纖維復合材料加固法除具有粘貼鋼板加固法的優點外,還具有很高的抗化學腐蝕能力和對被加固結構的保護能力,提高了結構耐久性;材料強度高,外貼加固用量少(厚度小);荷載增加極少,幾乎不改變原有結構的外形和尺寸;施工便捷、施工周期短;加固時噪音小、灰塵少,對結構的使用環境影響較小。
僅僅依靠碳纖維片本身并不能充分發揮其強大的力學特性及優越的耐久性能,只有通過環氧樹脂將碳纖維片粘附于鋼筋混凝土結構表面并與之緊密地結合在一起形成整體共同工作,才能達到補強的目的。因此,環氧樹脂的性能是重要的關鍵之一。環氧樹脂因類型不同而有不同的性能,適應于各個部位的不同要求。例如底涂樹脂對混凝土具有良好的滲透作用,能滲入到混凝土內一定深度;粘貼碳纖維片的環氧樹脂易于“透”過碳纖維片,有很強的粘結力。依使用溫度的不同,樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。我公司使用的各類樹脂規格及性能(包括底層涂料的規格及性能、環氧膩子的規格及性能、粘結樹脂的規格及性能等均有詳細表格資料、以備索取)。
浸滲粘著樹脂除滲透到碳纖維片內,還具有粘著劑的功能。與膩子、底涂同樣,必須具有把因載荷作用等在混凝土表面上發生的應變確實傳遞到碳纖維片上的力學性能。
3 結束語
根據不同加固工藝要求,嚴格控制關鍵節點和工序,由于廠方生產設備正常運轉施工,施工難度較大,且時間緊迫,因此,各方案的選擇及優化就顯得非常重要。在實際施工中,采用本文所述方案既滿足了工期要求,又降低了施工難度,改造后的廠房運行至今,未發現任何異常現象,運行良好,取得了明顯的經濟效益和社會效益。
參考文獻:
1、《混凝土結構加固技術規范》(CECS 25-1990)。
2、《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》(CECS 146-2003)。
關鍵詞:玻璃幕墻;節點;防火設計;防雷設計
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
1 概述
隨著城市化進程的不斷加快,人們生活的物質水平不斷提高,從而更加注重精神上的享受,建筑作為人們使用較為頻繁的一種商品,其美觀性逐漸被重視起來建筑玻璃幕墻的使用能夠使簡單的建筑結構變得更加豐富多彩,從而在建筑設計中得到越來越廣泛的使用但是玻璃幕墻也有其局限性,比如,玻璃作為一種易碎材料使用在建筑結構中很容易發生安全事故,不同的建筑對結構的要求也不同,因此,需要使用不同材質或者不同規格的玻璃幕墻,一定要根據建筑物的實際情況和要求進行設計,避免安全事故的發生
2 玻璃幕墻的主要類型及設計
幕墻結構設計在幕墻設計中是一個重要的環節。玻璃幕墻屬于建筑物外維護結構或裝飾結構,應參照圍護結構設計的標準來進行設計。其結構構成主要有支承結構體系與玻璃兩大部分。相對主體結構而言,其可以有一定的位移,但不分擔主體結構所受重力。設計時,應考慮幕墻自身重力荷載、直接承受迎面而來的風荷載以及地震時地震荷載。
玻璃幕墻結構主要分以下三類:
2.1 框支承玻璃幕墻(按結構構造形成又分明框、隱框、半隱框玻璃幕墻三類)框支承玻璃幕墻,即玻璃面板周邊由金屬框架支承的玻璃幕墻,其力學計算模型為:面板按四邊支承板,橫梁按雙向受彎構件,立柱按鉸接多跨梁且宜按偏心受拉構件設計,并按有關結構設計手冊或專門的計算軟件計算。
2.2 全玻幕墻:
全玻幕墻,由玻璃肋和玻璃面板構成,面板為對邊簡支和多點簡支形式,玻璃肋類似簡支梁。
2.3 點支承玻璃幕墻:
點支承玻璃幕墻,由玻璃面板、點支承裝置和支承結構構成。
3 幕墻設計中易疏忽的設計環節
3.1 連接件的設計:
3.1.1 連接件往往未進行設計計算。
幕墻的傳力路徑為:面板的自重和所承受的風荷載、地震作用等通過連接件傳給橫梁立柱通過錨接點以點傳遞方式傳至建筑物主框架。所以,連接件與主體結構的錨固承載力設計值應大于連接件本身的承載力設計值。
幕墻本身變形能力較小,在水平地震或風荷載作用下,主體結構梁容易產生側移。由于幕墻構件不能承受過大的位移,只能通過彈性連接件來避免主體結構過大側移的影響。幕墻構件與立柱、橫梁的連接要盡可靠地傳遞風荷、地震作用、自重作用及主體結構水平位移產生的影響,所以連接件須具有一定的適應位移的能力。
幕墻的破壞,往往最先體現在連接點上,連接點出現問題,則造成整個結構體系出現安全隱患,故連接件的作用不可忽視,必須通過精密計算來確定。
3.1.2 設計圖中未交代或不重視連接件的構造設計和措施。
風荷載作用下,幕墻與主體結構之間的連接件發生拔出、折斷等嚴重破壞的情況比較少見,只要保證其足夠的活動能力,使幕墻結構避免受主體結構過大位移的影響,一般不會出現這樣的問題。但在地震作用下,幕墻和連接件會受到強烈的動力作用,相對而言更容易發生破壞。防止或減輕震害的主要途徑是加強構造措施、精心設計、從嚴掌握。
幕墻結構與主體砼結構應通過預埋件來進行連接,預埋件應在主體結構砼施工時埋入,且位置應準確。但在實際中,很多建筑幕墻因各種原因在主體結構施工完畢后再進行設計和施工,因此造成幕墻結構與主體結構連接的預埋件無法事先預埋。
當無條件采用預埋件時,應采用其他可靠的連接措施,并通過試驗確定其承載力。通常可采用后加化學植筋螺栓連接,而在后置埋件上的焊接施工,影響普通化學錨栓的錨固性能,在使用中根據幕墻工程實際的情況,需優先考慮采用定型化學錨栓或后擴底錨栓;所采用的螺栓直徑、長度和數量應通過承載力計算確定,且應進行承載力現場試驗,必要時應進行極限拉、拔試驗。施工操作時,應避開主體結構的受力鋼筋及防止截斷其受力筋。
3.2 玻璃幕墻膠的使用
3.2.1、中空玻璃間隔膠的使用要求
玻璃幕墻采用中空玻璃時,玻璃有兩道密封,在第二道密封中,隱框、半隱框玻璃需采用硅酮結構密封膠,明框幕墻玻璃可采用聚硫膠或硅酮密封膠,其結構性能相對較弱;但在工程施工中,設計師通常沒有關注到這個區別,如在隱框玻璃中采用了聚硫膠,那么將會出現很大的安全隱患,其中明框玻璃幕墻的開啟扇位置的玻璃尤其容易出現使用錯誤的情況;
3.2.2 玻璃與型材連接部位結構膠
在重力荷載設計值作用下,玻璃幕墻的重力傳給結構膠,結構膠縫均勻承重長期剪力,其承受荷載和作用產生的應力大小關系到幕墻構件的安全。由此可見,結構膠的重要性,所以對結構膠必須進行承載力驗算,保證最小的粘接寬度和厚度。在工程案例中,常見結構膠未進行設計計算,設計圖中未標注膠寬度和厚度的情況。
3.3設計計算中,風荷載分項系數取值有些不準確。
主要疏忽:未區分負壓區墻角,凹凸部位,取值 1.2 偏小,應取 1.4。在高層建筑幕墻設計中,應進行高度方向分區設計,針對性采用合適的結構受力模型;
對高度> 200m 或體型、風荷載環境復雜時,宜進行風洞試驗。
3.4 玻璃幕墻的防火設計不到位。
幕墻四周與主體結構之間的縫隙、與每層樓板、隔墻處的縫隙僅用普通裝飾材料進行封閉,沒有采用防火保溫材料進行填塞,未能滿足消防要求,如樓層發生火災時不能有效對火勢進行隔斷。
一般的做法是,采用防火封堵法,通過在縫隙間填塞不燃或難燃材料或由此形成的系統,以達到防止火焰和高溫煙氣在建筑內部擴散的目的。但在審圖過程中,筆者還是發現了設計中有些封堵不到位,標準做法是:縫隙封堵填塞材料應采用巖棉或礦棉,襯托巖棉用鍍鋅鋼板厚度不得小于 1.5mm,巖棉或礦棉厚度不
得小于 100mm(詳見圖 1)。
同時,為避免兩個防火分區因玻璃破碎而相通,造成火勢迅速蔓延,同一玻璃板塊不宜跨越兩個防火分區。
3.5 玻璃幕墻的防雷設計易疏漏
高層建筑在被玻璃幕墻圍護后,原建筑物的防雷裝置由于玻璃幕墻的屏蔽效應,不能直接起到接閃和防雷作用,閃電對建筑物的雷擊往往變成對玻璃幕墻的雷擊。故防雷設計也是保證幕墻安全使用的一個重要環節,不可疏漏。
有些幕墻設計中未作防雷設計,或雖有些做了防雷設計,其設計和技術措施也不到位,防雷未與主體建筑的防雷接地系統可靠連接,形成一個導電通暢的整體系統。
筆者就曾遇到過一個因玻璃幕墻防雷設計的疏漏而遭遇雷擊的實例,所以玻璃幕墻設計中的防雷設計必須引起設計師的重視。
通常建筑物的防雷裝置有三部分:接閃器、引下線和接地裝器。幕墻防雷節點標準做法詳見圖 2 、圖 3、圖 4。
目前防止側擊雷的常見做法是在 30m 以上的高層建筑玻璃幕墻部位,每三層設置一圈均壓環( 圖3、 圖4 )。將幕墻豎向龍骨、橫向龍骨和建筑物防雷網接通連成一個防雷整體,把幕墻獲得的巨大雷電能量,通過建筑物的接地系統,迅速地輸送到地下。
4 結語
總而言之,建筑物的結構是建筑物首先呈現給人們的部分,關系到建筑物的總體形象在高層建筑玻璃幕墻設計中一定要注重結合建筑物的實際情況,建筑結構的形式,科學合理地設置幕墻的比例,保證幕墻的安全性和可靠性,同時發揮其美化建筑物結構的功能,體現建筑物的不同風格和特點。
參考文獻