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中图分类号: TB482 文献标识码: A
引言
在园林的规划建设以及古城区的建设施工过程之中,仿古建筑有着相当重要的地位。相关项目作为一种较为特殊的设计类型,当前综合了不同的设计手段和施工技术,并且采用了全新的混凝土框架施工结构。故在设计方案的研究与分析制定过程之中,还需从工程建设本身的需求着手,对建筑的结构进行准确估量和计算,结合建筑特点,设计出不同形式的仿古建筑类型,以充分的满足城市建设发展的需求,为城市的进步创建出良好的基础。
1.仿古建筑结构设计特点分析
针对仿古建筑的结构设计特点加以分析,是促进设计工作实现新的转变的关键点,故应当加以重视。我国古代的建筑多半是以木的结构为主要设计原则,其平面的布局讲究的是含蓄,注重多层次的分布和不同布局之间的灵活转变,并且对于均衡性相当重视。所以,在仿古建筑设计之中应当对维护结构以及承重结构进行重点的设计,应当确保其有着明确的分工并且有着不同的体系结构。诸如在我国的古代建筑斗拱设计形式之中,就相当充分且全面的运用了不同的色彩装饰和突出的结构设计要点,使得整个建筑的设计呈现出了一种较为庄重的造型,而在外观方面,则显得相当的华丽。这一点是我国古代建筑的一个核心理念。在当前的仿古建筑设计之中,多半的项目也采用了类似的设计形式,很好的继承并且发扬了我国古代建筑的独特结构样式,在实践的设计工作之中,还可以借鉴当前时代的全新的设计结构形式,使得其可以与传统的设计理念相互融合,将构件以及模数等进行重新的定型,进而实现从整体至局部的不同设计形式,在造型以及细节部位的尺度方面也有着相当详细的规定。
我国古代建筑设计之中常用的穿斗式设计形式、跌梁式的设计形式等,都得到了较好的应用和改良,而其中的不同设计原则,也被广泛的运用在了实践的设计工作之中,进而使得当前的仿古建筑呈现出了全新的色彩,整个设计项目的艺术效果和价值均得到了较大的提升。
2.仿古建筑结构设计要求及原则
在仿古建筑设计之中,明确相关设计原则和基本的设计理念,对于设计项目的稳定开展有着相当重大的价值和意义,故应当引起高度的重视。由于防震以及防腐蚀性等多方面的需求,当前阶段的我国古代建筑设计之中已经普遍的采用混凝土设计结构的形式很好的替代了传统的木结构设计样式。而采用混凝土钢筋的设计,进而仿古建筑的建设,可以使得外观的艺术效果和内部的稳定性均得到较大程度的提升。要想保证外部的油漆效果与木结构的相类似,还应当对仿古建筑设计之中的相关准则和规定进行严格的掌控,兼顾多方面的影响因素和建筑自身抗震的设计需求。
在建筑的设计过程之中,应当严格的按照仿古建筑的基本模数结构和模型体系进行建设和施工,保证整个体系的完善性和科学性,在结构设计过程之中各个受力的构件规格应当进行严格的掌控,充分的满足建筑自身的需求。各个构件的施工应当符合力学体系的传力标准,针对外形和尺度的把控也应当完全的参照古代建筑之中梁柱的设计样式进行执行。此外,在仿古建筑设计之中还应当采用多种不同的结构体系,采用组合的形式以充分的满足仿古建筑的屋面设计需求。由于仿古建筑的屋面设计有着较大的特点,在设计过程之中屋面的变化较为显著,其对造型的要求较高,并且整个设计的难度较高,所以针对体系的设计应当按照举架等设计的理念原则进行处理,这样就可以使得整个屋面的设计呈现出一种缓慢上升的趋势,并且体现出优美的设计曲线,充分的满足当前仿古建筑的设计标准和建设需求。
一般情况之下,仿古建筑结构设计之中相关构件起到装饰的作用,其有着独特的设计艺术效果,同样需要加以重视。其中最具有代表性的是斗拱,其属于我国古代建筑设计之中的一种特殊的设计形式,具有很好的传导屋面荷载并且降低整个屋顶横梁跨度的作用,故对应于整个仿古建筑结构设计有着相当重大的意义。由于我国当前相关设计项目多半采用的混凝土钢筋的结构形式,其建筑的设计一般是由主体框架进行承担,所以斗拱已经逐步的退化成为了装饰性的物品,而不再有相对应的承重效应。所以,在设计过程之中还需要对上述内容加以明确,以更好的实现建筑设计效果和水准的改进。
3.实例分析
针对仿古建筑之中的相关设计实例加以分析,是促进设计效果提升并且完善设计理念的核心环节,应加以重视。在仿古建筑的结构设计过程之中,应当严格的遵循传统布局模式和设计的结构样式,并且很好的与现代的技术进行融合,以开创出仿古建筑的新局面,实现技术的不断改进。在实践的设计过程之中应当取长补短,需要在掌握设计规范的基础上,根据自己的经验积累对计算机结构计算结果进行合理的调整,对传统的设计技术进行细致的改良和创新,采用混凝土的主体结构设计形式,吸纳现代化的结构设计精髓,进而达到仿古建筑设计的施工效果。
位于南宁青秀山风景区的观音禅寺扩建工程在原禅院的旧址上改建,扩建后更名为万寿观音寺,占地面积约15亩,是原有面积的三倍。寺院内有大雄宝殿、药师殿、观音阁、卧佛殿、法物流通处、素菜馆等布置,整体仿唐宋建筑风格。
在大部分主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中,斗拱和雀替是作为纯装饰构件,不考虑其受力,与主体结构分别浇筑成型。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁、斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋斗和拱,雀替采用钢筋混凝土预制构件,通过主体结构浇筑时留设的预埋件与额枋和檐柱焊接连接。但是在本方案中,选用了装饰性构件和受力构件结合的设计及施工方式。雀替采用钢筋混凝土预制构件通过预埋件焊接连接。采用斗拱作为受力体系,既实现了对出檐的处理,也减少的撩檐檩的断面高度。在角科斗拱的老角梁处理上,设置了暗梁,与斗拱宽度一致,这样不仅仅实现了长梁的出挑,也控制了受力均衡,加强了结构体系的稳定性。所以,根据上述的分析,在实践的设计项目之中应当对设计的细节部位加以重视,以增强设计的水准,促进效益的提升。
4.结束语
正如上文所分析到的,相关项目作为一种较为特殊的设计类型,当前综合了不同的设计手段和施工技术,并且采用了全新的混凝土框架施工结构。综上所述,根据对当前我国仿古建筑施工项目之中结构设计的基本需求和设计过程当中应当重点予以把控的部位进行深层次的论述,从实际的角度出发研究了仿古建筑的设计原则。同时,通过对实例进行综合性的分析,旨在明确设计的重难点,明确设计工作的核心理念,以更好的完善设计的缺陷部位,实现对现有工作的转变改革,真正意义上增强了仿古建筑的设计水准,以全新的理念促进设计规划工作迈向新的高度。
参考文献
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位置或者文化因素不能进行拆除,此时就需要对于建筑进行加固以延长其使用寿命。而在加
固的过程中,建筑结构加固设计方法就显得极为重要。本文主要就建筑结构加固设计的原则
及方法进行相关的分析研究。
关键词:建筑结构;加固设计;原则方法
中图分类号:TU2文献标识码:A
引言:
随着我国工程建设的发展,建筑结构的质量管理工作越来越受到各建设主管部门的重
视。在人们对建筑设施的要求日益增长的同时,建筑工程的质量和安全问题也日显突出,建
筑物在规定的时间内,在规定的条件下,应满足安全性,适用性和耐久性的要求。如果出现
任何质量或者安全上的问题,就必须及时采取相应的措施进行处理和补救。建筑结构加固设
计是进行建筑加固的基础所在,只有加固设计的科学合理,才能保证结构加固能够达到规定
的要求和标准。建筑与人们的生活息息相关,所以更加引起人们的关注,在建筑结构加固的
过程中,只有充分把握建筑结构加固设计原则和设计方法,才能使得加固工作达到预期目标,
才能促进建筑功能得到完全实现。
一、建筑结构加固设计的原则
造成建筑结构损坏的原因主要有高温、腐蚀、振动、风化、和地基沉降等,在对工业及
民用建筑结构进行加固的时候,需要针对其损坏的原因来采取相应的加固措施,加固工作应
尽量在保证其原建筑结构不受损伤的情况下进行,并且尽量减少对原构件的更换或者拆除,
对于有利用价值的构件要保留使用。进行建筑结构加固设计的主要原则包括以下两个方面:
1、选用材料的原则
在进行建筑结构的加固设计时,需要对加固材料进行选择。一般情况下,加固材料的选
取原则要遵循强度高、质量轻、性能好,耐久性高,并且要与建筑原结构材料有良好的相容
性,因此我们在实际操作的时候一般会选择和原建筑结构材料种类、强度等性能一样的加固
材料,这是在原设计材料的强度资料完备的情况下的选用原则,而在原设计材料强度资料不
充分或者没有的情况下,我们就应该对原结构材料的强度进行现行测算,并对其强度等级作
出规范取值。
2、加固设计的年限
对于建筑结构加固设计的年限,按照规定是保证其在一定时期之内无需进行大面积维
修,并以此作为加固设计的使用年限,也即保证在建筑结构的使用年限里,只需要进行正常
的维护。对于新建建筑的结构加固设计,一般要达到50或100年的使用年限,而对于比较
老旧的建筑,加固使用年限一般为5年到10年左右,不宜太长。
二、建筑结构加固方法分类
一般所需加固的结构大都存在由于结构自身的承载能力因灾害(如火灾、腐蚀、冻害)
或施工质量不到位或功能改变等因素的影响而导致结构承载能力不足的现象,所采用的加固
方法多是从提高结构的有效受力面积出发(如加大载面法等)减小截面的应力,或者直接改
变结构的受力体系,改变其传力途径(如增加支撑法等)从而降低结构构件的受力,最终达
到加固的目的。常用的建筑结构加固方法分为以下几大类:
1、砌体结构加固方法。主要包括扶壁柱加固法、钢筋水泥砂浆加固法、加大截面加固
法、外包钢筋混凝土柱加固法、外包钢加固法等。
2、混凝土结构加固方法。混凝土结构加固主要可以采用加大截面加固法、外包钢加固
法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、粘钢/碳纤维加固法、全焊接补筋法、套箍
加固法、喷射混凝土补强加固法、植筋法、局部修补加固法等方法。
3、钢结构加固方法。主要采用改变结构计算简图、加大构件截面、加强连接法等。
三、建筑结构加固施工技术
建筑结构加固施工技术比较广泛,尤其是混凝土结构的加固施工技术比较常见,主要包
括以下几个方面:
1、裂缝修补技术
该技术根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开
裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复;主要适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受
力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。
2、托换技术
该技术系托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墙,以下同)、托梁接柱和托梁换柱等技术
的概称。托换技术属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构
件拆除等技术组成,适用于已有建筑物的加固改造。与传统做法相比,具有施工时间短、费
用低、对生活和生产影响小等优点。但对技术要求比较高,需要由熟练工人来完成,才能确
保安全。
3、碳化混凝土修复技术
该技术系指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀
得到遏制的技术。
4、植筋技术
该技术系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术,可植入普通钢筋,也可植
入螺栓式锚筋,已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离
设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加
层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
5、混凝土表面处理技术
该技术是指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝
土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
四、建筑结构加固设计的方法
建筑结构加固设计的方法一般要以当地的实际条件和情况来衡量选择,要考虑到技术是
否先进,经济性合不合理来选择最优的加固方法。在建筑结构的体系和构件同时存在加固需
求的时候,要以体系加固的设计为优先,然后再考虑构件的加固设计。在进行不同类型的结
构构件加固时,应着重对关键结构和构件进行加固,如果一种加固方法的加固效果不够理想,
可以尝试采用多种加固方法同时进行加固。
1、外包钢加固法
外包钢加固法是在混凝土、砌体等构件的4角或2面包以型钢(常为角钢、扁钢或钢板
等)的一种加固方法,也是一种使用较广的传统方法。采用外包钢加固法能在构件截面尺寸
增加不多的情况下,大幅提高构件的承载能力。且具有施工简便、现场工作量较小,受力较
为可靠等优点,适于柱、梁、桁架弦杆和腹杆,以及高层建筑的加固。这种方法的不足是用
钢量较大,加固维修费用较高,且对结构刚度提高不大。
2、混凝土加固
混凝土加固是建筑结构加固设计中比较常见的方法,因现代建筑的原结构材料一般都是
混凝土为主,而根据加固设计的原则,我们应优先使用于原材料一样的加固材料。混凝土加
固又分为直接加固和间接加固两种。
2.1直接加固
直接加固也就是在需要加固的构件上现浇混凝土,或者对损坏严重的构件进行混凝土的
直接置换,例如对混凝土的受弯构件直接浇筑混凝土,通过增加构件截面面积来提高受弯构
件的承载力,从而达到加固的效果。混凝土的置换适用于承重构件有严重缺陷的情况,其缺
点就是置换工作会比较困难。
2.2间接加固
间接加固又有两种,一是预应力水平拉杆加固,二是预应力下撑拉杆加固。第一种方法
是通过利用偏心力来给加固构件中间的一起施加水平压力来克服外部负载弯矩,以减少预应
力混凝土受弯构件的外部负载,增强构件的抗弯能力;第二种方法是利用预应力支撑杆对混
凝土构件进行加固,再通过杆轴向心力产生的外部负载来加强建筑构件的承受能力,改变其
原有截面应力,以提高构件的承载力。利用预应力下撑拉杆加固,可以显著提高构件的承载
能力,但是需要进行大幅度的结构加固。
3、增大截面法
增大截面法即增大构件的截面面积(混凝土和配筋量),以达到提高构件承载能力的一
种传统的加固方法。可广泛用于混凝土、砖混结构的梁板、柱、墙等构件的加固。这种加固
方法的优点是工艺简单,技术较为成熟,可靠性强,且能提高构件刚度和稳定性。其缺点是
现场湿作业工作量大,养护时间长,对生产和生活会造成一定影响,对原有结构的外形和房
屋使用空间会造成一定影响,结构重量的增加又增大了其它相关构件的荷载,故在设计中应
从整体角度考虑。
4、外粘型钢加固
在进行建筑结构加固设计时,比较常用的还有外粘型钢加固,要注意的是,在对混凝土
梁进行外粘型钢加固时,要在混凝土梁截面的四隅粘贴角钢,如果混凝土梁受压区有楼板,
则要用钢板代替梁顶两隅的角钢。
5、外加预应力加固法
外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它
通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。预应力加
固法几乎没有改变使用空间,并通过卸载、加固功能消除应力滞后现象而取得较理想的加固
效果。其不足是预加力设备和锚固还待完善,也存在一定的风险。目前主要用于大跨度结构
的加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果不理想的大型结构的加固。
6、改变受力体系加固法
为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,
从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。其优点是简单可靠。不足是易损害建筑物
的原貌和使用功能,减小使用空间。适用于房屋净空不受限制的较大跨度的梁、板、桁架等
水平结构的加固。
五、结束语
综上所述,建筑结构加固设计是延长建筑使用寿命的一种方式,还能保证试用期的安全
性能。在具体的建筑结构加固设计中,要充分把握建筑结构加固的原则,还要制定科学合理
的施工方案,根据不同的建筑情况选择合适的加固方法,使得建筑结构加固质量得到保证。
参考文献:
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中图分类号:TU3 文献标识码: A
1.建筑结构直接加固的一般方法
(1)加大截面加固法。也称为外包混凝土加固法,该方法与置换混凝土加固方法相类似,是通过增大构件的截面和配筋,来提高构件的承载力、刚度、稳定性和抗裂性,该方法适用面广,可广泛应用于梁、板、柱、墙、基础、屋架等混凝土构件的加固。该加固应用的方法已经十分的成熟,适应范围广,而且施工容易。但是也有不足之处,就是与置换混凝土加固方法一样,需要较长时间的湿作业,增加了等待建筑使用时间,从而对于建筑的使用造成影响;并且养护时间较长,不利于生产和生活。另一方面,因为加大截面后,建筑物墙体间内空净尺寸会相对会缩小,这就占用了一部分房间的空间,压缩了房间面积。因此,加大截面加固法常用于不特殊的混凝土构件的加固。
(2)外包型钢加固法。该方法是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁,一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。这种方法具有加固效果好,能够承载很大的压力,但是这种加固方法需要消耗大量的钢材等建筑材料,增加了造价、提高了成本;由于采用了钢板,因此这种加固方法不适用在高温的场所对建筑结构的加固。此外,在施工环节方面也优势不足,在其他建筑结构直接加固方法中相对而言没有什么明显优势,因此不适合用在一般的加固场所,此方法大多用在结构强度要求高且需要被加固的构件的面积不能扩大等场所。
(3)粘贴钢板加固法。该法是将特制的钢板用建筑结构胶粘干需要加固构件的表面,让二者共同工作受力,从而提高结构的承载力。因为是采用粘贴钢板来对建筑的结构进行加固,所以加固过程中不需要进行湿作业,缩短了等待建筑使用时间;并且施工的时间相对较短,对于建筑中用户的日常生活和工作不会产生很大的影响。此外,使用粘贴钢板加固法对建筑外观保护性好,而且该法也不会影响建筑物的净空。但胶粘的水平直接影响建筑物的质量;不同的胶粘水平,使得施工者无法干预加固效果。因此,在处于非动态下的构件加固时,大量使用了该加固法。
(4)粘贴纤维增强塑料加固法。这种加固方法步骤是和第三种方法相类似,不同在于材料上的差异。该方法使用的加固材料是塑料,塑料在某些方面是具有优势的。首先,塑料具有不怕潮湿和耐腐蚀的性质,对于建筑环境选择优势大;此外,材料自身的重量较轻,比钢板的重量要轻得多,而且塑料的成本也要比钢板低很多,使用塑料加固可以节省成本。但是塑料材料也有缺点,塑料材质不能耐高温,高温下容易发生火灾,使用塑料加固的安全系数不高。因此在使用这种加固方法的过程当中应该做好相应程度的耐火处理,最大程度减小风险性,已达到双赢局面。
2.现代建筑结构加固的施工方法
2.1 具体要求
加固施工管理主要是针对施工中加固过程的管理,通过对加固施工的管理,从而保证建筑质量。对于施工过程管理,事务分的细,千头万绪;怎样才能牵一发而动全身,掌握全局,并且取得事半功倍的效果,这是管理人员最需要了解掌握和熟练应用的。根据加固工程实际情况,加固的具体要求通常分为以下四点:
(1)合理制定施工方案,方案的好坏决定着建筑的成功与否。建筑加固施工方案应该建立在以下几点:第一是要充分利用现有构建物对建筑进行加固,合理利用材料,从而节省其他相关费用。第二尽量不要破坏建筑现有构件,这也是建立在第一点的基础之上的;学会合理改造、科学利用原有物件。第三在具体编制加固方案时,首先要熟悉图纸,吃透设计意图,并应去实地仔细地观察、实地考察,才能最终制定出符合实际的可行的施工方案;要注意的是不要单凭经验和靠想象或照葫芦画瓢来制定施工方案,因为这样的方案往往是不符合实际情况,甚至会造成重新动工,浪费资源。
(2)在实际操作中要严格按照按施工方案进行,不能想到什么就去做什么;施工前,要反复思考,这么做是否可行。尤其要注意的是工作程序是不能减少,要使用足量的施工材料,偷工减料只会造成事倍功半的效果。此外,施工时会遇到现场具体情况与图纸要求不同的情况,这时施工方案要做出相应的调整。
(3)施工之前要做好技术交底。技术交底是用文字把图纸所要求的部分展示出来,转化成施工人员能够理解的信息,让操作人员能够更好地完成施工任务,并对自己不明白之处,同时对建筑目标更深层次的了解。技术交底来源于建筑事故分析、施工技术改进及技术总结,在进行加固作业时,要对技术交底十分关注,并且完成好这一工作。因此,在开工前要认真组织相关人员学习并领会有关要求、规定并做好记录,为做好技术交底奠定良好的基础。
2.2 质量通病的控制
在结构补强施工中对于混凝土置换和增大截面作业时要有足够重视,在用这两种方法加固时要避免建筑问题的出现,从而控制建筑质量的通病。因为这两种方法在加固作业中会应用得非常广泛;然而,在这两种加固作业时,质量事故频繁发生,所以在进行这两种作业时,要小心谨慎,不可以出现一丝纰漏。在这两种方法作业时,要注意以下几点。首先,在进行作业时,加固工程中会受到工作面宽度以及模板宽度大小的影响,使得施工人员不能很好地进行工作;所以要合理控制工作面及模板空间,让施工人员能够很好地施工。另外,在进行置换混凝土、扩宽截面时,用的混凝土不多;一般情况采用的是非机器搅拌混凝土;而非机器搅拌混凝土往往受场地、环境操作人员熟练程度等因素的影响,使得浇注混凝土的质量很难得到保证,影响加固效果。混凝土质量对该方法能否成功的有着重大的影响。因此,要做好非机器搅拌混凝土,就要做好“两个三”的操作。“第一个三”就是要均匀配好材料,再混合已配的好材料,不放水拌三遍,混合好。判断效果的标准是观察混合材料的颜色是否相近;然后按均匀加水再拌三遍,最后拌三遍的过程即“第二个三”。按这个顺序完成后,便可以满足混凝土的匀质性,混凝土的质量得以保证,减少事故的发生。此外,在进行混凝土振捣时,如果受模板空间小的限制而不适合操作时,施工人员可以在模板外,通过以特定的速度地敲打或振动,保证混凝土的密实形,从而进一步降低事故发生率。
结语
本文介绍了建筑结构直接加固的一般方法和讨论现代建筑结构加固的施工方法,总结出建筑结构科学加固的重要性。建筑结构的科学加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分,建筑加固关系着建筑物的成败。要想做好建筑加固工作,就要严格遵循加固施工规范,这个前提是必不可少的。随着建筑结构加固的设备在日益发展,同时,结构的问题不断变化,因而加固方法也必须不断发展和创新,跟上这发展的脚步。我们应该学会灵活的运用加固方法,这样才可以取得事半功倍的效果,降低建筑事故发生的几率;同时再配上加固施工的高度重视和监测,这样就可以提高作业品质和保障作业的安全。
参考文献:
一、木结构古建筑的火灾特点
1、燃烧强度大
木结构古建筑的建筑构件大多采用松、杉柏香樟等含油木质材料制作,木材用量多,火灾荷载大,而且年代久远,特别是寺庙建筑常年香火缭绕,木构件极为干燥,加之表面涂刷油漆,火灾时,燃烧猛烈,火场中心温度可达 1200 度以上。
2、火势发展快
木结构古建筑发生火灾时,火焰、热烟气在室内向上升腾,首先沿着殿堂垂直布置的木构件,以及悬挂的垂幔、幔帐、柱棉、飘带、天帐等装饰品迅速向上蔓延。火灾蔓延至屋顶部位后,又会迅速沿屋顶向水平方向发展蔓延,再加上室内空气对流条件好,极易造成全面燃烧。同时,大多数木结构古建筑相互毗邻,通廊相连,火势一旦突破着火建筑门窗会引起延烧,强烈的热辐射也能导致毗邻建筑着火。
3、屋顶易倒塌
木结构古建筑发生火灾后,其倒塌的规律一般是屋顶首先倒塌,墙柱后塌。这是由于古木建筑火灾首先是垂直向上蔓延,且其屋顶的屋架、桁、檩等构件截面积较小,而柱、梁截面积较大。火灾时,古木建筑整体倒塌的时限持续时间较长。
4、文物易受损
木结构古建筑不仅自身价值无法估量,而且其室内通常还珍藏有大量经典、书画、匾额等各类古代艺术珍品。火灾时,木结构古建筑本身及室内文物极易受到破坏,甚至直接被大火烧毁,而且用水扑救还会使木构件加速腐朽,忌水的文献史料、泥塑、唐卡、壁画等也会遭受损坏。
二、木结构古建筑防火设计的原则
1、预防火灾发生
随着社会经济的发展,古建筑内用火、用电、用油、用气剧增,火险因素随之日趋增多,如果疏于防火管理,极易引发火灾事故。通过建筑防火设计工作,合理确定与古建筑使用功能相匹配的建筑耐火等级,严格控制建筑内可燃、易燃物和内装修材料,设计安全可靠的供电、供气、供油、供热系统,可以提高古建筑本身的安全度,有效预防古建筑火灾发生。
2、防控火灾蔓延
原有木结构古建筑防火设计中大多没有防火间距的概念,当古建筑某一部位着火时,极易迅速蔓延。通过在建筑防火设计工作中,应用防火间距和防火分区分隔技术.合理确定建筑防火划距,严格划分防火分区,设置避难空间,充分利用防火墙,防火门窗、防火卷帘、防火阀、防火封堵材料等防火分隔设施,可以将火灾控制在一定范围,严防火势蔓延甚至“火烧连营”,从而最大限度地减少火灾损失。
3、畅通生命通道
木结构古建筑一旦起火并失控,其产生的火焰和高温、有毒烟气将对建筑内生命造成严重危害。在此情况下,如果古建筑缺乏必要的安全疏散措施,建筑内的人员将来不及疏散逃生,极易造成群死群伤,给家庭和社会带来不可挽回的损失。因此,通过在古建筑防火设计中工作中应用,应用安全疏散和烟气控制技术,合理设置安全出口、疏散通道、应急照明装置、疏散指示标志等安全疏散设施和自然排烟、正压进风、机械排烟等防烟排烟系统,可以保障人员安全疏散,最大限度地减少火灾人员伤亡。
4、创造扑救条件
木结构古建筑起火且扩大成灾后,需要消防力量及时、有效处置。因此,通过在建筑防火设计中应用平面布置技术,合理设置消防水源、消防车通道、消防登高场地等建筑灭火救援设施,可以确保火灾时消防人员及各类消防车辆、装备能够顺利靠近或进入古建筑实施灭火救援,及时、有效的扑灭火灾,抢救遇难人员。
三、木结构古建筑防火改造设计的主要内容
木结构古建筑防火设计涉及内容很多,主要包括总平面布置、防火间距、建筑结构和耐火等级、建筑材料防火、防火分区分隔、安全疏散、防烟排烟、消防设施、建筑防雷等建筑防火技术方面的设计。
1、总平面布置
木结构古建筑的总平面布置要满足城市规划和消防安全的要求。一是要根据建筑物的使用性质、规模、建筑高度、建筑体积及火灾危险性等,从周边环境、地势条件、主导风向等方面综合考虑,合理选择建筑位置。二是要根据实际需要,合理划分储存区(包括露天储存区)、辅助设施区、行政办公和生活福利区等。三是为了防止火灾时因辐射热影响导破火势向相邻建筑蔓延扩大,并为火灾扑救创造有利的条件,在总平面布置中,应合理确定古建筑与各类建(构)筑物、堆场、储罐、电力设施及电力线路之间的防火间距。四是应根据各建筑物的使用性质、规模、火灾危险性,考虑扑救火灾时必需的消防车通道、消防水源和消防扑救面。
2、建筑结构防火改造设计
建筑结构的安全是整个建筑的生命线,也是建筑防火设计的基础。建筑物的耐火等级是研究建筑防火措施、规定不同用途建筑物需采取相应建筑防火措施的基本依据。在建筑防火设计中,正确选择和确定建筑物的耐火等级.是防止建筑火灾发生和阻止火势蔓延扩大的一项治本措施。现存木结构古建筑构件的耐火极限和燃烧性能达不到规范的要求,可采取适当的方法加以解决。常用的方法主要有:在木构件表面涂刷防火涂料做耐火保护层;对木结构做耐火吊顶和防火保护层包敷等等。
3、建筑材料防火改造设计
木结构古建筑中的建筑材料绝大部分是可燃的,而且由于涂刷油漆,燃烧后产生大量的烟雾和有毒气体,给火灾扑救和人员疏散造成严重威胁。为了防止火灾的发生,或阻止、延缓火灾的发展,最大限度地减轻火灾危害,必须对可燃建筑材料的使用及其燃烧性能进行有效的控制。木结构古建筑材料的防火改造设计应当遵循的原则是:对材料进行阻燃处理;与电气线路或发热物体接触的材料应采用不燃材料或进行阻燃处理;楼梯、通道和供人员疏散的走道内应采用不燃材料。
4、防火分区分隔设计
木结构古建筑的建筑空间大,火灾时燃烧面积大,蔓延扩展快,因此在建筑内实行防火分区和防火分隔,可有效的控制火势的蔓延,既利于人员疏散和扑火救灾,也能达到减少火灾损失的目的。防火分区包括水平防火分区和竖向防火分区。水平防火分区是指在同一水平面内,利用防火隔墙、防火卷帘、防火门及防火水幕等分隔物,将建筑平面分为若干个防火分区、防火单元;竖向防火分区指上、下层分别用耐火的楼板等构件进行分隔,对建筑外部采用防火挑檐、设置窗槛(间)墙等技术手段,对建筑内部设置的敞开楼梯、中庭等采取防火分隔措施等。
5、安全疏散设计
人身安全是消防安全的重中之重,以人为本的消防工作理念必须始终贯彻于整个消防工作,从特定的角度上说,安全疏散设计是木结构古建筑防火改造设计中最根本、最关键的技术,也是建筑消防安全的核心内容。保证建筑内的人员在火灾情况下的安全是一个涉及建筑结构、火灾发展过程、建筑消防设施配置和人员行为等多种基本因素的复杂问题。安全疏散设计的目标就是要保证建筑内人员疏散完毕的时间必须小于火灾发展到危险状态的时间。
木结构古建筑安全疏散设计的重点是:安全出口、疏散出口、紧急出口以及安全疏散通道的数量、宽度、位置和疏散距离。基本要求是:每个防火分区内最好保证有两个安全出口;疏散路线必须满足室内最远点到房门,多层古建筑保证房门到最近楼梯的行走距离限值;疏散方向应尽量为双向疏散;疏散宽度应保证不出现拥堵现象,并采取有效措施,在清晰的空气高度内为人员疏散提供引导。
6、防烟排烟设计
烟气是导致木结构古建筑火灾人员伤亡的主要原因,如何有效的控制火灾时烟气的流动,对保证人员安全疏散以及灭火救援行动的展开起着重要作用,而且火灾时,如能合理的排烟排热,对防止建筑物的轰燃、保护建筑也是十分有效的一种技术措施。烟气控制的方法包括合理划分防烟分区和选择合理的防烟、排烟方式。划分防烟分区是为了在火灾初期阶段将烟气控制在一定范围内,以便有组织的将烟气排出室外,使人员疏散、避难空间的烟气层高度和烟气浓度处在安全允许值之内。防排烟系统可分为防烟系统和排烟系统。防烟、排烟是烟气控制的两个方面,是一个有机的整体,在建筑防火设计中,应合理设计防烟、排烟系统。
总之,木结构古建筑以木材为主要建筑材料,是建筑易于起火的最主要原因。因此我们要加强对木结构古建筑的设计,有效预防和减少古建筑火灾事故的发生,最大限度降低火灾事故损失。
参考文献:
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钢结构建筑一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线,集合成为一个新的产业体系,这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。并且由于构件可以工厂化制作,现场安装。因而大大减少工期,由于钢材的可重复利用,可以大大减少建筑垃圾,更加绿色环保。因而被世界各国广泛采用,应用在工业建筑和民用建筑中。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟,逐渐成为主流的建筑工艺,是未来建筑的发展方向。
一、钢结构建筑的概况
钢结构建筑一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线,集合成为一个新的产业体系,这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言,用钢板或型钢替代了钢筋混凝土,强度更高,抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作,现场安装。因而大大减少工期,由于钢材的可重复利用,可以大大减少建筑垃圾,更加绿色环保。因而被世界各国广泛采用,应用在工业建筑和民用建筑中。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟,逐渐成为主流的建筑工艺,是未来建筑的发展方向。
二、钢结构选型与结构布置设计
与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构,发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是概念设计,它在结构选型与布置阶段尤其重要,对一些难以作出精确性或规范规定的情况,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系,破坏机理,震害,试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施,运用概念设计可以在早期迅速有效地进行构思,比较与选择,所得结构方案往往都易于计算,概念清晰,定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算,同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常是框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构形式,其理论与技术大都成熟,亦有部分难题没有解决,或没有简单适用的设计方法,结构和选形式,方应考虑它们的特点,基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落,而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉力为主的悬索结构体系。
结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质等综合考虑。一般说要刚度均匀,力学模型清晰,尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础,柱间抗侧支撑的分布应均匀,其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转,结构的抗侧应有多道防线。框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。
三、建筑钢结构的加固方式
钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。
1、改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。
(1)改变结构计算图形的一般加固方法为对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:如增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固。如改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;调整连续结构的支座位置;将结构变为撑杆式结构;施加预应力。
(3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固。增设撑杆变桁架为撑杆式结构;加设预应力拉杆。
2、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
3、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
4、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。
四、结束语
综上所述,随着经济的发展,钢结构在建筑加固工程中的应用日趋广泛,钢结构是以钢材为材料制成受力构件的结构,钢结构住宅以其能使建筑更富有功能化,预工程化程度高,建设成本降低,自重轻,安装容易,环保节能,抗震性能好等综合优势而受到各方面的重视。
参考文献
我国古代建筑的建筑技术、建筑设计理念都拥有悠久的历史,在世界建筑领域中占据举足轻重的位置。随着时代的发展以及时间的推移过程中,古建筑设计不仅实现了设计理念的丰富化发展,同时也实现了建筑技能的优化与完善。虽然现代建筑设计与古建筑设计有着较大的差异,但合理地将古建筑设计理念融入现代建筑设计中,能够有效促进现代建筑元素与古建筑元素之间的深度融合,还可以推动我国建筑设计的长远发展以及实现传统文化的传承。由此可见,注重现代建筑设计与古建筑设计融合路径的研究具有重要的现实意义。
1现代建筑设计与古建筑设计的区别
1.1建筑设计理念的区别
建筑设计理念会受到多种因素的影响,导致了现代建筑设计与古建筑设计理念存在一定的差异。在古代,建筑设计受社会环境、文化等因素的影响,在建筑设计理念中通常会融入当时的社会文化、观念等理念,在建筑中得到充分展现。如果将古代的设计理念融入现代建筑设计中,不仅可以促使现代建筑更具特色,而且在古代历史文化巨大的冲击下,还可以赋予现代建筑新的活力与文化内容。现代建筑设计师设计理念多数都没有实现古代建筑设计与现代建筑设计的融合,反而出现了大规模缺乏创新的建筑设计,导致社会民众以及设计师出现审美疲劳。建筑设计师通常都将更多的眼光投入国外设计中,虽然国外设计理念具有一定的参考价值,但中西方文化之间存在较大差异,国外的建筑设计理念并不符合中国人的审美需求。现代建筑设计与古代建筑设计之间产生了巨大隔阂,在某种程度上制约了现代建筑设计与古建筑设计的融合发展。
1.2建筑材料方面的区别
就建筑选材方面而言,古建筑设计多数都选用木材为主要材料,即典型的木结构建筑,现代建筑设计通常选用钢筋混凝土为主要材料,因此也被称为钢混结构。二者之间在材料选用方面存在极大差异,随着时间的推移,木材逐渐被结构性更好、稳定性与强度更高的钢筋混凝土取代,这也是历史发展的必然选择。木材作为一种消耗品,在建筑中的使用不仅无法满足建筑使用需求,还会造成森林面积下降,对自然环境造成一系列破坏,且木材极易受到火灾、腐蚀、潮湿等外界因素的影响。钢筋混凝土结构不仅在力学性能方面远高于木材,还可以有效解决木材在建筑使用中的各项不足与,因此钢筋混凝土更符合建筑需求。
1.3建筑设计方式的不同
在古建筑设计理念中,为了满足人们日常生活需求,通常会在设计中将花园、园林、景观等设计理念融入整体设计中,创造出具有特色的古典建筑。现代建筑设计通常是以满足人们日常生活为目标,为人们日常生活提供一定的便利性,所以现代建筑中更注重人们的功能需求,如电梯安装、监控设备、智能系统、安全系统等。虽然这些设备在很大程度上为人们的生活提供了便利条件,但也导致现代建筑失去了对古建筑形式的传承。现代建筑设计形式已经随着人们生活习惯、生存环境的改变形成了一种独特的设计形式,所以在现代建筑设计中,注重尊重我国传统文化的同时还应当适当的融入古建筑元素、思想以及历年,实现现代建筑设计与古建筑设计的融合,构建具有我国特色的现代建筑。
2现代建筑设计与古建筑设计融合现状
现代建筑设计与古代建筑设计的融合,能够使建筑设计形成一种独特的风格,即仿古建筑风格。仿古建筑风格在现代社会中得到了广泛应用,将现代建筑设计与古建筑设计融合在一起,是利用古建筑所使用的建筑材料应用于现代施工技术建设的一种建筑样式。现代建筑设计人员了为设计更高质量的仿古建筑,通常会在设计过程中将古建筑设计与现代建筑设计、现代建设、装饰技术有机融合,逐步形成独具特色的仿古建筑[1]。近年来,仿古建筑虽然得到了进一步发展,但也出现了仿古建筑同质化的问题,导致人们审美疲劳,制约着现代建筑设计与古建筑设计的融合发展。所以,加强现代建筑设计与古建筑设计的融合仍是现代建筑设计发展的重要研究课题与发展方向。
3现代建筑设计与古建筑设计的融合路径
3.1建筑设计思想方面的融合
受地域文化、生活环境、民俗等因素的影响,我国古建筑具有明显的地域差异。北方地区的古建筑特征通常彰显了建筑所有者的地位与身份,相对于北方的古建筑,南方古建筑更注重人与自然的和谐、融合。所以,南方古建筑更多的是依水而建、依山而建,更注重园林、植物以及建筑物之间的协调,这样的古建筑虽然在某种程度上弱化了建筑物所有者的身份与地位,但增加了更多的自然属性。现代建筑设计中常会利用自然特征增强建筑的自然属性,与古建筑设计思想相似。由此可见,建筑设计思想方面的融合,不仅是现代建筑设计与古建筑设计融合的重要路径,也是建筑设计思想方面的融合,还可以为现代建筑设计提供更多的设计灵感,降低能源的消耗,减少工程量的同时提高建设效率,有效满足现代社会民众追求自然的实际需求。例如,世博会中国馆就是现代建筑设计与古建筑设计融合具有代表性的建筑案例[2]。
3.2建筑材料方面的融合
建筑材料不仅是建筑施工过程中的重要核心,也是建筑设计中重要的纽带,在古建筑和现代建筑中,建筑材料都是不可或缺的一部分[3]。古建筑设计中,由于技术、施工技术等方面因素的制约,建筑材料主要以木材为主,使得建筑物具备较强的自然属性;现代建筑以钢筋混凝土、钢结构为主要材料,具有较强的稳定性与牢固性,但缺乏自然属性。通过建筑材料方面的融合,不仅可以赋予现代建筑自然属性,还可以推动现代建筑设计与古建筑设计的深度融合,实现我国现代建筑设计的创新发展。
3.3建筑结构设计方面的融合
随着我国城市化建设步伐的不断加快,现代建筑物数量不断增长,导致建筑设计出现变革,也造成古建筑结构在建筑设计中逐步消失,其原因主要是古建筑更强调以庭院建筑为主,而现代建筑更强调以节约土地资源、提升土地资源利用率的核心目的。为了提升现代建筑设计水平,必须注重现代建筑结构设计与古建筑结构设计方面的融合,将自然景观设计、园林景观设计合理融入现代建筑的钢筋混凝土结构中,将木材与钢筋混凝土相互结合,增强建筑的美感与文化内涵,实现优秀传统文化的传承[4-5]。由此可见,建筑结构设计方面的融合不仅是实现现代建筑设计与古建筑设计融合的重要路径,更是推动现代建筑设计水平提升与发展的重要基础。
4现代建筑设计与古建筑设计融合发展趋势
新时代背景下,随着人类文明的发展,建筑设计不仅要注重创新发展,而且还要深刻认识古建筑设计是历经千年的重要文化遗产,这是现代建筑设计发展的重要基石。所以,现代建筑设计的发展既要注重创新发展,也要注重现代建筑设计与古建筑设计的协调、融合发展,并通过设计二者深度融合的共存方案,更好地发扬我国优秀的古建筑文化,实现我国建筑设计在国际舞台的影响力[6-7]。因此,在建筑设计中,应大力推动现代建筑设计与古建筑设计的有机结合,在创新的同时尽可能保存我国古建筑的艺术文化,充分发挥现代建筑设计的科学技术优势,借助古建筑的设计理念提升建筑文化内涵,在满足人们日常生活需求的同时,满足现代社会民众对于美的追求[8-9]。促进现代建筑设计与古建筑设计的融合是我国建筑设计发展的必然之路。
5结语
综上所述,建筑的本质是为了满足人们的生活、生产或其他活动的房屋或者场所,即建筑物的实用性与审美性。因此,推动现代建设设计与古建筑设计融合的目的一方面是为了实现优秀传统文化的传承,另一方面是汲取与提炼古建筑设计中的优秀设计理念与文化元素,借助现代建筑设计的技术优势,满足现代社会人们日益多元化的需求,增强建筑的美观性与实用性,实现建筑行业的可持续发展。所以,注重现代建筑设计与古建筑设计融合路径的研究,具有深远的影响与重要意义。
参考文献
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中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
引言
房屋建筑关系到人们的日常生活,其质量的好坏影响到使用的安全性,因此房屋建筑结构加固设计与施工技术在建筑工程中就变得越来越为重要。为了提升建筑物的结构稳固性,减少人员伤亡与财产损失,我们必须对房屋的建筑结构进行加固设计及提高施工技术水平。
1、房屋建筑结构加固施工前设计的必要性
1.1 现实的需要
既有房屋,有的由于使用性质改变而导致荷载增加;有的为了增加使用面积,在层高较大的部位或在屋顶上进行加层;有的为满足节能有关规定,需将楼层周边凹凸部分补平改造;有的需要进行抗震加固;有的由于遭受火灾、超载、地基不均匀沉降等原因需要进行加固处理等。既有房屋的改造、加固日益增多,因此,建筑结构设计人员根据形势的发展应不但能熟练地从事新建筑的结构设计,还要逐渐熟悉和掌握对既有房屋的改造和加固设计工作。
1.2 检测和鉴定的必要性
为了解既有房屋结构的安全性、适用性和耐久性是否满足要求,在改造加固前必须要对结构进行检测和鉴定,对其可靠性作出正确的评价。检测和鉴定工作应该由有资质的单位承担。检测时可根据房屋结构实际情况和特点确定重点内容,钢筋混凝土结构应着重检测构件的混凝土强度等级、钢筋配置、裂缝情况、混凝土碳化深度、蜂窝缺陷等。
1.3 房屋结构的改造、加层、加固必须进行设计
(1)按有关规定,对既有房屋进行改造加固设计实施以后,承担此任务的设计单位应该对该房屋结构的安全性和耐久性负完全责任,而原来的设计单位未参与改造加固设计时,则不再负此责任。因此,改造加固设计应该由有资质的设计单位或研究单位来承担。
(2)进行改造加固设计时,力求与承担施工的单位进行配合,根据该施工单位的经验和水平确定更合理的设计实施方案。如果由于招投标等原因,在设计时不能确定施工单位,那么在完成设计确定了施工单位后,开工之前应就设计中构造做法和施工要求与施工单位作交底和讨论,必要时进行方案调整和修改设计,以确保工程质量和降低造价。
2、房屋建筑结构的常用加固技术
2.1直接加固的一般方法
(1)加大截面加固法。与置换混凝土加固方法相类似,通过加大截面积来进行加固应用已经十分的成熟,适应范围广且施工容易。但是与置换混凝土加固方法一样,需要较长时间的湿作业,从而对于建筑的使用造成影响。除此之外,经过这种加固方法之后,建筑物内部净空相对会缩小。该方法比较适合一般的混凝土构件的加固。
(2)有粘结外包型钢加固法。这种方法具有加固效果好,承载力大,施工环节相对较少的优点,但是这种加固方法需要消耗大量的钢材,从而导致较高的造价和成本。因此不适合用在一般的加固场所,大多用于结构强度要求高且需要被加固的构件的面积不能扩大等场所。由于采用钢板,因此这种加固方法不适用在高温的场所的建筑结构的加固。
(3)粘贴钢板加固法。采用粘贴钢板来对建筑的结构进行加固的过程当中,不需要进行湿作业,且施工的时间相对较短,因此对于建筑中用户的日常生活和工作不会产生很大的影响,且这种加固方法对于建筑外观不会造成破坏同样也不会造成空间减少。这种加固方法的最大缺点就是胶粘的水平对于加固的效果具有直接的影响,因此加固效果不容易进行控制。因此这种加固方法大多用于处于静力状态下的构件的加固。
(4)粘贴纤维增强塑料加固法。这种建筑结构的加固方法顾名思义和粘贴钢板加固法类似,只不过材料上有差异。此外由于所使用的加固材料是塑料,因此相对于钢板来说不怕潮湿和腐蚀,材料自身的重量较轻,且成本也要比钢板低很多。但是塑料材料也有明显的缺点,那就是不耐高温,且容易发生火灾。因此在使用这种加固方法的过程当中应该做好相应结构的耐火处理。
2.2 与混凝土结构加固改造配套使用的技术
(1)托换技术。系托梁拆柱、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称。属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成。适用于已有建筑物的加固改造。
(2)植筋技术。系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术。可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋; 已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程中。
(3)裂缝修补技术。根据混凝土裂缝的起因、形状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术。
(4)外包钢加固技术。应用外包钢加固技术,利用角钢外包在构件的四角位置,在角钢之间采取缀板连接方式。外包钢加固法分为湿式与干式两种情况。湿式外包钢法,在原有构件和型钢之间,利用环氧树脂或者乳胶水泥等粘结,将新旧材料之间进行有效协同,确保工作整体性,但是作业强度较大;干式外包钢法,即原有构件和型钢之间没有任何粘结作用,虽然有时候以水泥砂浆填补,但是并不能实现结合面拉力与剪力的传递,难以保障原构件和型钢的整体工作,只能实现单独受力。这种方法基本对原结构构件的截面尺寸更改不大,仅是提高构件承载力,增加刚度与延性,一般在屋架、砖窗间墙、梁、混凝土柱等结构构件、构筑物加固中应用广泛。
(5)外部粘钢加固技术。外部粘钢加固法,主要利用粘贴剂,与加固设计相符,将钢板粘贴在钢结构或者混凝土表面,共同产生作用力。当前,外部粘钢加固技术主要应用于受拉构件或受弯构件的补强加固工程中,要求环境温度控制在60℃以内,相对湿度则小于70%,且没有化学腐蚀。
(6)增设支点技术。增设支点加固技术,主要通过增加支撑点的方式,降低结构的计算跨度,以控制结构内力,提高承载力。这种方法一般适用于网架、桁架、板、梁等水平结构的加固施工中。应用支点法可分为弹性支点与刚性支点两种方式。弹性支点主要通过支撑结构中的桁架或者受弯力作用等,间接传递荷载力。由于支撑结构变形与被加固结构变形属于同一个数量等级,那么支撑结构应按照弹性支点来考虑,涉及到复杂的内力分析技术;刚性支点通过轴心受拉或者轴心受压等荷载力,直接传递到柱子或者基础构件部分。这种方法的内力计算较为简单。
3、实施中的施工技术
做好前期的设计和准备工作后,进入正规的实施阶段,工程实施中也要有很多的注意点,要掌握技术要点和施工方法。
3.1 对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定,这些工作看起来简单,其实非常的重要,所以这个工作一定要认真的对待,尽量做的细致一些。而且必须要有专业的实验室对原旧钢结构以及加固用的新钢材进行取样实验,出具权威评定报告,明确出符合条件的原料、需采购新钢材、焊条规格型号(或螺栓)、焊接连接工艺的技术。
3.2 对原旧钢结构进行喷砂除锈、清除表面覆盖的所有腐蚀的氧化层及渣物,然后根据这些钢结构的使用年限和损毁程度,与设计一起研究,通过一系列专业的计算和讨论,确定实用可靠的处理、加固、改造方案。
3.3 原有旧钢结构只要生锈或者有一定的残渣等就会逐渐的被破坏下去,所以一定要将钢锈、表面覆盖的腐蚀氧化层及渣物彻底清除,用空压机连接专用的喷砂除锈机来进行彻底的清除工作,个别腐蚀严重的部位要提高警惕,必要的话可以投入相应的劳动力,人工用钢凿、榔头、砂轮机来进行凿、磨工作。喷砂除锈的砂子采用中细黄砂,一定要提前晒干。
3.4 相关的安全措施一定要做到位,确保施工工程中在建人员的人身安全以及工程路况附近路人和居民的安全;因为工程中相对会产生一些污染,所以一定要搭设周围环境防护设施。
4、施工应注意的问题
4.1 尽量减少对原有结构的损伤,充分利用原有结构的承载能力。施工前做工程加固设计方案的时候要充分考虑实际情况,确定加固方案时,尽量减少对建筑物原有结构的破坏和损伤,能少拆除的尽量少拆除,什么东西都是原配的最合适。对已有结构或构件,要认真进行分析和检测,在经过相应的结构检测和可靠性分析检测后,对其结构组成和承载能力有了准确的认识,能保留的尽量保留并充分利用其作用;不能保留的也要尽量遵循原来的特征对工程加固,尽量不要新旧差距太大。
4.2 改造加固过程中,常用的连接与锚固技术是植筋和锚栓技术,这种混凝土结构简捷、有效。现行《混凝土结构加固设计规范》与《混凝土结构后锚固技术规程》关于锚固长度区别很大,而且按照《混凝土结构加固设计规范》的规定,对于常规的梁柱等构件,其宽度厚度很难满足锚圃长度的要求,采用植筋锚栓技术时时,要注意最小边距和最小中距,还应该非常留意在原有构件钢筋密集部位钻孔和定位的可能性,尽量注意不要损伤和截断原有构件的受力钢筋。
4.3 改造加固相对于新建建筑设计有着自己独特的优越性,它繁复而且独特,要求我们必须紧密结合现场实际,认真调查、检测、分析,在工程设计前期与整体的过程中都与施工单位及其他各专业积极的协调合作,共同研制出经济、安全、合理、可行、便捷的设计方案,尽量少走弯路,避免重复设计,在加固实施过程中加强工程的监督和检查,并随时消除隐患,确保工程的顺利进行。
结束语
总之,建筑物在正常情况下亦会老化,在自然灾害的影响下,破坏程度更高,尤其在我国这样多地震的国家,因此,加强房屋等建筑物结构的稳固性显得格为重要。在对房屋建筑结构加固的过程中,掌握好相关的技术,做好房屋建筑结构的稳定性,从而保证房屋建筑的使用安全,促进我国建筑业的健康稳定发展。
参考文献
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
在改革开放后,我国的经济发展迅速,各行各业都取得了长足的发展,与此同时,我国的建筑业也随着国民经济的发展取得了辉煌的成绩。但在近年来,建筑质量问题也频繁出现,这也促使人们对建筑的稳定性提出了更高的要求。而要想提高建筑工程质量和建筑的稳定性就需要我们更好的进行设计,并且通过各项先进的技术来达到这一目的,建筑结构加固技术的出现也有效的解决了这一问题。然而目前我国的结构加固技术起步较晚,在很多方面还不够成熟,相对于其他发达国家依然存在着一定的差距,因此就需要我们通过不断的改进和完善来提高建筑工程的质量。
一、房屋建筑结构加固的必要性分析
对于房屋建筑工程而言,若前期地质勘查工作不够到位,设计方案不够合理与可靠,施工期间对各种原材料以及工艺技术的应用不够科学,施工过程不够规范,或建筑物在投入正常使用后存在不合理使用的问题,再加上外界恶劣自然条件的影响,以上多个方面的影响因素相互作用,最终将导致房屋建筑结构出现不稳定的问题,具体表现为房屋建筑墙体构件的开裂或者是主体结构发生倾斜。以上问题一旦出现则意味着房屋建筑结构的耐久性以及安全性受损,若情况严重则将会导致房屋建筑无法继续正常使用。为了能够消除房屋建筑结构存在的安全隐患,就需要在房屋建筑的正常使用性能不会产生不良影响的情况下,通过对现存结构问题的分析与研究,设计合理的结构加固方案,实施科学有效的结构加固技术。通过对相关结构加固技术的落实,能够使房屋建筑结构构件的稳定性水平得到改善,优化建筑结构的刚性。韧性水平,提高其耐久性,乃至结构使用寿命的提升,综合价值突出,都尤为值得重视。
二、房屋建筑结构的加固设计
(一)对房屋建筑加固与拆除重建的经济性分析
房屋建筑物在自然条件下,因长期受到阳光的照射和雨水的淋湿容易出现承重墙变形、墙面开裂、老化、楼板裂缝等现象,所以需要对建筑物做及时的加固,避免发生意外。针对这些现象,问题比较轻的只需要简单的维修,但若是年久失修的建筑出现的问题则需要重新做设计和制定新的加固施工方案。在做加固设计前,房屋的改建者需要考虑修复加固的费用是否合算,修复之后是否能恢复使用功能。所以,房屋建筑物的加固设计在施工之前要进行全方位的评估分析。
(二)对需加固建筑的历史设计、施工及使用现状的了解
房屋建筑物的原施工单位比较了解和熟悉其结构,尤其是隐蔽工程的施工。当建筑物的隐蔽工程出现问题或是所需要加固的部位与隐蔽部位相连接,又因为房屋的基本结构已经定型,所以在做加固施工和修建之前最好寻找原来的施工单位来施工,这样可以尽量减少对原建筑结构的破坏,并在最大程度上能够保留原来的承载能力。若是原来的设计单位因某些原因不能给予加固意见则可以让新的设计施工单位与原单位进行沟通,通过新单位与原来单位的沟通,使得新单位更加的了解房屋的结构设计,从而能够根据了解到的设计、施工信息对建筑物加固施工或是拆除重建做出更合理的判断,同时对加固设计提供更合理的前期设计信息,在施工过程中,需要施工单位进行认真的检测和分析,将没必要拆除或加固的原始结构构件尽量保留,并做好需要加固部位的过度工作。另外,加固设计施工过程中不宜出现太大的新旧断层现象,采取合理的加固方法,在保证迭合部位钢筋与混凝土的可靠连接的同时尽量减低施工的难度。
三、高层房屋建筑施工技术的要点
(一)间接加固技术
间接加固技术主要是根据房屋建筑工程的实际受力状况采取的一种加固技术。因为混凝土构件受力不均会破坏房屋结构,通过合理的调整房屋建筑工程的受力状况,能够有效的对房屋建筑结构进行加固。房屋结构加固设计中,通过对受弯混凝土构件进行预应力加固,能够有效的限制外荷载对混凝土构件造成的损坏,防止荷载过大导致房屋结构被破坏,即通过降低外荷载效应,提高混凝土结构的抗弯能力。间接加固法中最常用的加固技术是预应力水平拉杆加固技术,预应力水平拉杆加固主要是通过在混凝土结构上施加预应力,以此改善房屋建筑工程混凝土结构的抗裂性能,有效的限制裂缝的宽度和长度,便于改善混凝土构件的施加预应力,延长房屋结构的使用寿命。此外,预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一,在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装,该种方式具有很强的抗压性和稳定性。
(二)强化混凝土弱剪力墙体系
在进行混凝土弱剪力墙体系进行加固改造时要特别注意,尤其是在剪力墙开洞和切除剪力墙时,不能过于削弱抗剪强度以至于结构的破坏,在每取消一道剪力墙时也应该在同轴线上及时补设,从而在维持均衡和安全的前提下进行加固改造。这是因为剪力墙是由钢筋混凝土浇成的墙体,它是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构,以此合理的对砌体结构体系进行改造能够有效的强化混凝土弱剪力墙体系。此种方法可以减少湿作业,但是施工成本相对较高,此外,利用预应力撑杆加固的方法也可以有效提高砌体结构的承载能力,从而达到建筑结构加固的效果。
(三)房屋建筑施工中对太阳能的利用技术
太阳能建筑技术的大量应用是房屋建筑工程节能施工技术的重要方面。太阳能最具洁净和丰富性的能源,太阳能技术在我国建筑业节能施工中被广泛应用。太阳能具有众多的环保节能功能:安装在屋顶的太阳能电池发电系统可把太阳能辐射的热能转化成电能,由特定的蓄电池把其储存起来,并将输出线路连接到相应供电设施上,可是建筑物内的动力与照明系统的耗电量得到大致的满足;太阳能具有采暖与供热的功能,这能使建筑物的日常供热需求得到有效满足;太阳能技术所具有的对建筑物采光的控制同样利于建筑物的日常生活的节能等。太阳能具有的无污染、不受环境的限制、不消耗染料、维护简单、安装方便和安全可靠等优点使它成为建筑物节能环保技术中最受欢迎也是最适宜的一类应用技术。
(四)刚性楼面的设计
为了使程序的计算结果能够很好的反映出建筑结构的真实受力状况,以减少根本性误差的出现,在设计过程中应尽量设计成刚性楼面。因此在建筑设计方案阶段应避免大开洞。外伸翼块太长及凹槽缺口太深等楼面设计问题。同时,还要保证建筑结构布置与配筋构造的合理性,且要保证结构的使用功能。若平面无法满足刚性楼板的设定,这就要求在进行房屋结构设计中必须要增设连系梁板与在洞口边增设暗梁边梁,以增加梁板或暗梁边梁的配筋量,并采用双层配筋或斜向配筋等方法,以满足刚性楼板的设计要求。
(五)增设支承的加固方法
增加支点进行加固的方法指的是通过减少构件的弯曲承受来完成的,这样就可以减少作用在构件上的单位面积作用力了,如果支承点多了,那么作用在相同构建上的力多一些也不会有什么太大的影响,构建也不会出现断裂或者是其他的一些情况。这种方法比较简单,而且也是效果比较明显的一种方法,但是也有其缺点,那就是原来建筑物的面貌会被这些支承点改变,如果做得不好还可能会损坏原来建筑物的使用功能,甚至会减少建筑物的使用空间,对房屋建筑物来说,其使用空间是非常重要的。所以,这种加固方式对那些条件许可的混凝土结构还算是比较合适的。
结束语
现代建筑也与科技的发展息息相关,随着科技的进步,新技术"新工艺和新设备会广泛应用到建筑房屋的实践中,在房屋的质量安全控制中,建筑施工的架构加固技术起到关键的作用。良好的结构加固技术可以节约资金投入,保证人民的生命财产安全。房屋建筑施工结构加固技术相关研究越来越受到更多的重视和关注。要在未来的房屋建筑结构加固技术的长信和发展上多做努力和探索,为我国建筑业的整体发展作出更大的贡献。
参考文献:
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1、现今建筑结构设计中存在的问题
1.1 钢筋混凝土承重构造体系类型、布设方面的问题。现今很多钢筋砼承重构造布设不科学,外形不规整。因为致使构造不规则的因素繁多,特别是针对异常繁琐的建筑外形,不可以用简设的定量标准来界定不规则性并限定范围。譬如钢筋砼建筑结构设计与施工规范中,仅表明了规则体的标准,没有定量界定规则与不规则体,也未对不规则体做出必要的设计标准,致使有些设计者通常很难掌握结构规则性,不少状况下,甚至服从业主与建筑师的指示,因而导致在实际项目中发生了一些规则性难题。并且配筋构造也不科学或不满足有关规范,对框架梁、框架柱未遵循抗震规范的规定设全高加密箍筋,柱箍筋未依照规定选用连接模式等。
1.2 基础与地基设计方面的问题。基础与地基设计是设计者比较关心的话题,这是由于该阶段设计的质量将对后期设计的落实有影响,而且地基基础造价也决定着整个工程成本。但许多工程未执行地质勘察工作,进行设计时,仅仅参考业主书面或笼统依照周围建筑物的基础资料。还有部分设计者未意识到软弱地基的缺陷,当选用换土垫层工艺改进软弱地基时,未采用换土垫层设计,只是普通地依照经验强化砂垫层承受载荷的水平,未验算垫层厚度及宽度,其既保证不了安全,又没节约资金。其次部分设计者对建筑进行设计时,在复核柱、梁及基础的荷载时未依照现行规范将荷载依照折减系数复核,因而引起选用显著偏大的荷载值。
在设计阶段,应选取能对不均匀沉降调节的协调性好,符合承载力及建筑物允许变形的要求方案。建筑应布设地下室以使地基的加载力及沉降量降低,对达到天然地基的承载力及上部构造的整体稳定性有好处。此外,重点关注设计中地方性规范。对软土基础上覆盖层厚度较厚地区的建筑,通常都需要选用地基处理的模式来使建筑物沉降的目标达成。但在选择地基整改方案时,必须仔细对上部构造及地基两方面的特性及周边环境探究,并依照工程设计需要,明确地基处理范围及要求符合的技术标准,以及多种处理模式的符合性。对多方案进行对比,最终选用安全、成本低的方案。
1.3 抗震设计验算的问题。有抗震要求的建筑设计中,不但要顾及到风荷载及竖向荷载,还要有优良的抗震性。建筑结构的变形能力及承载力共同对是否具备耐震力起作用。钢筋砼的构造是具备塑性变形的弹塑性材料。结构在地震影响下达到屈服极限后,其使用塑性形变来改进结构的延性,其改进了结构在强震下的完整性。我们设计采取的方式有强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱构件等。在结构柱端、梁端及剪力墙的强化区域,受弯筋在符合承载力及抗震性的状况下,应采取降低钢筋超配的手段。
1.4 楼板设计问题。楼板是建筑工程中的重要承重部件。假设对整个设计考虑不到位,设计质量问题很容易发生。在大楼板设计中一般将非承重墙的线荷载看作等效的均布荷载后,对板的配筋进行验算。但有些设计者对其验算错误。设计时对板的受力状态认识欠缺,错误的将双向板看作单向板进行核算。致使配筋严重缺失,导致板出现裂缝现象。
2、处理问题的对策
2.1 梁与板的跨度计算。一般状况下,一些概念及规范一般都只对常规的结构设计适用,而它不适用于宽扁梁结构。板梁结构实际上是安设一个刚性支座在梁的中心线上,将梁和板结合成一个变截面板。在扁梁结构部位,当板厚与梁高差不多厚时,选用板厚及梁边弯矩时,选用两者的数值大者。现实的设计中,在对梁配筋时应选用柱边弯矩,削峰是通常采用的,具有问题时一般都是不削峰的。
2.2 筏、箱形基础底板的挑板处理。从结构设计考虑,最为节约成本的模式是可以放置挑板并且可以把边跨底板钢筋调匀,假设选用通长的安设模式处理底板钢筋时,底板底面的通长筋也不会由于边跨钢筋而增长。当超出挑板位置时,基底的附加作用力就会显著降低,当在人工地基或天然地基的坎上设置基础时,那么加装挑板时最好选用天然地基,从而减弱整体的下沉量。假设荷载产生了偏心的问题,把挑板安设在某个特殊的部位时,就可以对沉降差进行调整并且预防整体性倾斜的问题的发生。
2.3 沉降计算处理。在基坑挖掘时,坑边摩擦角范围的基底土是要被限制的,因而其不具备反弹性,然而基坑底部的土具备反弹性,而回弹的土体就要求采用人工清理。假设基础面积大时,其限制力就较小,譬如箱基,在对其进行沉降的验算时就要依照基底的荷载力进行验算,被坑边土所限制的土体就可以当成具备安全性的,这是其验算得出的沉降值是要高于实际作业中的沉降值的缘由。而假设当基础面积不大时,那么其限制力是很大的,这时就对回弹的部分可以不计,因而在验算沉降时就依照基底的附加应力进行验算。
Abstract:This paper introduces the common strengthening methods of reinforced concrete in construction engineering structure,common problems that should be paid attention to strengthening methods ofthe superior and the reinforcement reinforcement personnel,for the construction of reinforced concrete structure reinforcement design scheme comparison and analyses.
Keywords:reinforced concrete structure;reinforcement;merits;discussion
引言
由于建筑结构长期受到自然环境的破坏和人为因素的影响,建筑物的使用功能、外观会受到不同程度的影响和破坏,比如因潮湿引起的墙皮脱落、楼板裂缝及钢筋在外等现象。同时,随着人们对居住环境安全性的要求越来越高,对建筑结构的使用功能要求的提高,对建筑结构的安全性能的提高,因此需要从事建筑结构加固工作的加固人员具有较高的专业技能和专业素质。
1.钢筋混凝土结构加固方法
在建筑工程钢筋混凝土加固领域中,其加固方法有好多种,常见的加固方法有粘贴钢板法、粘贴碳纤维布法和加大截面法等。
1.1 粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法运用较早,始于20世纪60年代,不仅仅用于建筑工程,同时在公路桥梁加固中也有广泛的运用,这种方法是用建筑结构胶将钢板粘贴到出现开裂需要加固的构件上,产生的粘结力用来传递受拉侧表面的剪力,和固有的钢筋混凝土构件形成组合构件,目的是提高构件的承载力,其原理和钢筋混凝土构件中钢筋与混凝土结合的关系相同。
优点:
(1)加固效果明显,加固后不仅加强了构件的刚度,同时可以使原构件的混凝土不产生裂缝。
(2)施工工艺简单,用建筑胶将钢板粘贴在构件表面,使钢板和构件形成一个整体,就能很好地共同工作。
(3)施工所需要的空间和时间都不大,对生产和生活影响比较小。
缺点:
(1)耐久性能差,维护费用高。
(2)对加固胶的要求高,粘钢存在应力泄后现象,施工质量和粘结剂质量对加固有较大影响。
(3)构件本身刚度无法增大。
1.2 加大截面加固法
通过增加钢筋混凝土受弯构件截面的有效面积,从而使受力钢筋混凝土构件的截面刚度、抗弯性能和抗剪性能都得到提高,起到加固补偿的作用。在适筋情况下,钢筋混凝土构件正截面承载力强度随着主筋面积和混凝土强度的增大而提高,从而提高构件的正常使用安全系数。
优点:
(1)耐久性强,维护保养费用低。
(2)构件承载力增大,建筑安全系数提高。
(3)施工工艺简便,施工经验成熟,施工质量容易得到保证,适用性强。
缺点:
(1)构件截面面积的增大 ,对建筑的外观有一定影响。
(2)建筑加固后其净空有一定的减小,且结构自重有所增加。
(3)现场施工湿作业工作量大,养护期较长,对生产和生活有一定影响。
1.3 粘贴碳纤维布加固法
粘贴碳纤维加固法是在需要加固构件的受拉部位用建筑胶结材料粘贴碳纤维复合材料,使其和原构件截面共同受力作用,用于达到提高建筑结构承载力的作用。高强度复合类碳纤维布的抗拉强度相对于10倍钢筋的抗拉强度,粘贴碳纤维布加固优点除了粘贴钢板加固的优点外,还具有以下特点。
优点:
(1)耐腐蚀性高,耐潮湿性好。
(2)建筑结构的自重几乎不受影响。
(3)经久耐用,维护养护费用低。
缺点:
(1)耐火性能和耐高温性能差,防火要求较高。
(2)延性不足,当构件变形过大时,碳纤维布容易出现断裂。
(3)自身的弹性模量小,对刚度要求高的构件不合适。
2.加固设计中需要注意的常见问题
(1)对加固设计应选择有相应资质的设计单位来承担。承担该任务的设计单位应对加固后建筑结构的安全性和可靠性负全部责任,而原未参与加固的设计单位不再负此责任
(2)对需要进行加固设计的构件,尽量选择使用新材料、新工艺、新技术。新型的材料和技术的采用大多都能达到理性的加固效果,但采用之前需对新技术进行正式鉴定,新材料要符合检验标准。
(3)尽可能选择施工安全系数高、经济性好,效果理性、工期时间短的加固方案。加固设计中不仅要满足单个构件的安全性,还要考虑结构整体上的抗震要求。加固方法应力求经济合理、简易可靠。
3.钢筋混凝土结构加固方案优选
当钢筋混凝土结构的病害严重,造成承载能力降低时,除应对其进行修补并尽量消除引起病害的因素之外,一般赢进行复原加固处理,以恢复其应有的承载能力,确保使用安全,可选的加固方法有好多种,根据其结构构件所需要的功能,选择合适的加固方法尤为重要。所选方案,一定要遵循安全系数高、施工方便可行、经济合理、施工质量等原则。这样加固工程才会获得良好的经济和社会效益。在加固设计中,常见的加固方法有粘贴钢板法、加大截面法和粘贴碳纤维布法等。但随着社会的发展,科技技术的不断进行,加固设计中的新工艺、新材料、新技术也不断进步,比如:学灌浆法、化绕丝加固法、粘钢锚固法等并在加固工程中广泛应用。
加固工程应该根据需要加固构件的自身情况而定,综合分析,最终选择安全、经济、工期短、施工简单的方案。常见的加固方法有粘贴钢板法、加大截面法、粘贴碳纤维布法。每种加固方法都具有其优劣性,下面就根据其方法指标介绍优劣性,粘贴钢板法要加大原构件尺寸和自重、施工工期短、施工空间小、不需要大型施工机械,耐久性抗腐蚀性好;加大截面法要加大原构件尺寸和自重、施工工期长、施工空间大、需要大型施工机械、耐久性抗腐蚀性好;粘贴碳纤维布法原构件尺寸和自重不需要增加、施工工期短、施工空间小、布需要大型施工机械,但其耐久性抗腐蚀性差。
加固方法的选择,首先要考虑的加固方案的可行性,无论选用哪种加固方案,最终要确保加固方法在加固构件能顺便完成。每种加固方案都有优劣性,对加固设计人员,应根据不同加固的需求,确定出安全美观、经济实用的加固方案。
4.结语
随着科学技术的不断更新,建筑物的加固补救技术必将不断地涌现,加固补救的方法也会越来越科学。但是对建筑结构而言,最关键还是以防为主,控制为辅,这样才会使建筑结构安全性可靠,使用年限更长,经济性更好。
参考文献
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Abstract: Masonry structure in the long-term natural environment and the role of the environment, its function will gradually weaken, our design work structure engineering task not only to make the building early, objective law and extent of damage evaluation of structure but also to science, and take some effective methods to ensure the safe use of the structure. This paper analyzed the strengthening method of masonry structure cracks and control measures, and puts forward the development direction of masonry structure.
Key words: reinforced masonry structure; crack; development;
中图分类号:TU2
一、砌体结构设计的加固方法砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。 1、适用于砌体结构的直接加固方法一般为:钢筋混凝土外加层加固法,该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。钢筋水泥砂浆外加层加固法,该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。增设扶壁柱加固法,该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。 2、适用于砌体结构的间接加固方法一般为:无粘结外包型钢加固法,该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。预应力撑杆加固法,该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。 3、砌体结构构造性加固与修补:增设圈梁加固,当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固。增设梁垫加固,当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。砌体局部拆砌,当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。砌体裂缝修补,在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。
二、砌体结构设计裂缝的预防措施
在目前的技术经济水平下,尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施,使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度。
1、 温度变化引起的墙体开裂
⑴当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;⑵在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;⑶当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;⑷建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30m。⑸非地震地区,在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不设圈梁,可在屋盖四周檐口下的砌体内,配置适当转角钢筋。
2、墙体材料的干缩引起的开裂
⑴选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,累加出现大裂缝。⑵面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。如墙体长度超过5m,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3m(120mm厚墙)或4m(≥180mm厚墙)时,须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁,或设置伸缩缝。⑶严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28d的不应进入施工现场。对于混凝土制品,如果以90d的干燥收缩值为基准,28d只完成收缩的80%左右。而且这类砌块,28d前含水率大,物理化学变形不稳定,干燥收缩值大,特别是蒸压加气混凝土,出厂含水率有时高达60%以上。⑷正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5%~8%和15%、20%以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿,雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时,一般提前1~2d洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层8mm~10mm为宜。
3、地基沉降引起的开裂
⑴建筑物的体型力求简单;⑵合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝;⑶减轻结构自重。⑷增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱,特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等;⑸减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸,使不同荷载的基础沉降量接近。三、砌体结构未来的发展方向
三、砌体结构设计未来的发展方向
砌体是包括多种材料的块体砌筑而成的,其中砖石是最古老的建筑材料,几千年来由于其良好的物理力学性能、易于取材、生产和施工,造价低廉,致今仍成为我国主导的建筑材料。但是我国的砌体材料普遍存在着自重大、强度低、生产能耗高、毁田严重、施工机械化水平较低,和耐久性、抗震性能较差等弊病。因此我认为要针地这些问题开展下列方面的工作。
大力推广复合墙板和复合砌块
目前国内外没有单一材料,既满足建筑节能保温隔热,又满足外墙的防水、强度的技术要求。因此只能用复合技术来满足墙体的多功能要求。如钢丝网水泥夹芯板。目前看来,现场湿作业,抹灰后难以克服龟裂现象有待改进。
复合砌块墙体材料,也是今后的发展方向,如采用矿渣空心砖、灰砂砌块、砼空心砌块中的任一种与绝缘材料相复合都可满足外墙的要求,目前已有少量生产。我国在复合墙体材料的应用方面已有一定基础,宜进一步改善和完善配套技术,大力推广,这是墙体材料“绿色化”的主要出路。
2、发展高强砌体材料
目前我国的砌体材料和发达国家相比,强度低、耐久性差。如粘土砖的抗压强度一般为7.5~15Mpa,承重空心砖的孔隙率≤25%。而发达国家的抗压强度一般均达到30~60Mpa,且能达到100Mpa,承重空心砖的孔洞率可达到40%,容重一般为13KN/m3,最轻可达0.6KN/m3。根据国外经验和我国的条件,只要在配料、成型、烧结工艺上进行改进,是可以显著提高烧结砖的强度和质量的。如我国中美合资大连太平洋砖厂可生产出20Mpa~100Mpa的页岩砖。由于强度高、耐久性、耐磨性和独特的色彩,可作清水墙和装饰材料,已出口和广泛用于高档建筑。高强块材具有比低强材料高得多的价格优势。
根据我国对粘土砖的限制政策,可就地取材、因地植宜,在粘土较多的地区,在发展高强块材的同时,研制高强度等级的砌筑砂浆。目前的砂浆强度等级最高为M15。当与高强块材匹配时需开发大于M15以上的高性能砂浆。我国正在起草的《砼小型空心砌块砂浆和灌孔砼》行业标准中砂浆的强度等级为M5~M30,灌孔砼的强度等级为C20~C40,这是砼砌块配套材料方面的重要进展,对推动高强砌体材料结构的发展有重要作用。
根据发展趋势,为确保质量,发展干拌砂浆和商品砂浆具有很好的前景。前者是把所有配料在干燥状态下混合装包供应现场按要求加水搅拌即可。天津舒布洛克水泥砌块公司已供应这种干拌砂浆,价格约高20%左右。商品砂浆的优点同商品砼。这类砂浆的发展一旦取代传统砂浆,将是一个多么巨大的变化!
平泉活性炭创意产品:健康环保的时尚新工艺
“神州炭都”是平泉县的四张名片之一,平泉有活性炭生产企业30多家,平均每年生产杏核皮、椰壳等果壳活性炭14000吨以上,占全国果壳活性炭生产总量的四分之一,是北方最大的果壳活性炭生产基地之一。
近年来,平泉县引导企业把活性炭的实用功能与现代家居、绿色环保、文化创意有机融合,自主设计研发生产了各种活性炭文化创意产品,主要包括工艺画、家居用品、车内饰品、香烟过滤嘴等4大系列,200余个品种,从经营“工业活性炭”到经营“活性炭工艺品”,活性炭纯利润提升了100多倍。
平泉县围绕延长活性炭产业链条,拓宽活性炭应用领域,提高产品附加值,聘请业内专家对活性炭产品在科技创新与文化创意方面进行了深入研究,谋划实施了总投资10亿元的活性炭文化产业园,项目建成后将成为集科技创新、绿色环保、文化消费、特色产业、循环经济于一体的综合性园区,年可实现销售收入40亿元,利税5亿元以上。
金枋传统艺术开发:复制经典的现代“营造法式”
当年,北宋李诫重修《营造法式》,造就了中国古代最优秀的建筑著作,而今承德市金枋传统艺术开发有限公司长期深入研究中国古建筑结构,制作仿真模型,同时担当文物修复等重任,并制作木雕、石雕、铸铜、佛像等,不断复制传统经典。该公司产品具有历史研究、建筑教学、艺术观赏、礼品收藏等多方面的价值。
走进金枋公司的展厅,各种小巧精致的仿古物件陈列其中。董事长李忠奎介绍说,这里所有的古建筑模型均采用与原建筑完全相同的材料精制而成,每件产品从原材料到成品要经过十几道手工工序。走近细细端详,只见细部的雕梁画柱、片瓦斗拱无不细腻精准、流畅自然。
金枋公司制作的古建模型结构严格按照中国古建筑的建筑结构设计制作,传统艺术品材质主要为石、木、陶、琉璃、铜、纸等,产品系列主要包含四合院文化、砖雕、黑檀、风景、古建筑、琉璃等。2001到2002年,曾与敦煌研究院及日本奈良文化研究所合作,修复国家特级文物——甘肃永靖“炳灵寺石窟”第16窟北魏泥塑涅槃佛等国家级文物百余件,已完成制作佛像二百多件,均获得文物界专家高度评价。
新颐志堂商务服务:能带走的皇家风情
承德新颐志堂商务服务有限公司位于承德市碧峰家园三区社区一层。公司致力于弘扬避暑山庄文化,以皇家文化为土壤,培育具有历史价值、文化价值、收藏价值、实用价值完美结合的商务礼品和旅游文化产品。
茶事活动在清代宫廷生活中占有重要地位,茶礼成为关涉安邦治国礼仪制度中不可缺少的重要事项,与之密切相关的茶具则是进入宫廷茶礼活动的关键媒介,是体现宫廷文化生活的一个载体。新颐志堂经营的青花瓷茶具滋润恬静,色泽或雅致或艳丽,颇具皇家风格;新颐志堂集合国内众多知名专家学者的智慧,设计研发出《避暑山庄七十二景真丝图页》《避暑山庄七十二景手卷》等,不仅再现了避暑山庄原作的笔底丹青,更把昔日皇家御苑的恢弘雅致演绎得酣畅淋漓;新颐志堂采用非洲酸枝木、紫檀、黄花梨等名贵木材仿制清代文房,具有很强的观赏和收藏价值。其中具有古典风格的鼠标、鼠标垫将时尚与传统完美结合,为消费者带来别致的购物体验;另有御茶枕、皇家风情丝巾、康熙手书楹联等产品,不仅实用美观,且传递浓郁的文化气息。
平泉县开发的各种活性炭文化创意产品
从“工业活性炭”到“活性炭工艺品”,虽是几字之差,但活性炭纯利润却提升了100多倍。