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談?wù)鸷笫軗p建筑加固中遇到的設(shè)計(jì)與施工問題

佟建國(guó)

加固設(shè)計(jì)、施工與新建設(shè)計(jì)、施工最大的差異就是前者更需要重視設(shè)計(jì)和施工的過程,比如需要加固和局部拆除的建筑，是先拆除還是先加固,是否需要卸載,如何卸載，加固所用的受特征是否能有效的傳遞到基礎(chǔ)，是否會(huì)產(chǎn)生新的剛度突變而無法滿足抗震要求,加固的步驟是否能達(dá)到體系的受力要求,從而有效的傳遞到基礎(chǔ)等等。

補(bǔ)強(qiáng)加固特別是受損建筑的加固是恢復(fù)和提高結(jié)構(gòu)抗震能力和強(qiáng)度的過程,是對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力、剛度適性、抗裂性、整體性、穩(wěn)定性予以恢復(fù)或提高的過程,這是一項(xiàng)多技術(shù)手段的綜合施工。

問題一 :在對(duì)災(zāi)后受損建筑進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固過程中，對(duì)每一種材料或技術(shù)手段是否達(dá)到要求都要進(jìn)行可靠的檢測(cè),如新舊材料的結(jié)合強(qiáng)度或兩種不同材料之間的結(jié)合強(qiáng)度等,不過整體完工后是否達(dá)到共同工作或載荷要求,到目前為止還沒有一種可靠簡(jiǎn)便的測(cè)試方法。為了保證質(zhì)量,施工中-些材料規(guī)定或選取的設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值相差甚遠(yuǎn),造成節(jié)點(diǎn)過大以及材料的浪費(fèi)。

問題二: 災(zāi)后工程中的隱患,特別是梁、柱、板新增結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫應(yīng)該弓起高度重視,針對(duì)這些裂縫必須重新進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)屬于二次受力破壞，與- -般未經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)的普通結(jié)構(gòu)有很大的差異。在補(bǔ)強(qiáng)前即使去掉全療荷載,其原結(jié)構(gòu)已受力且原結(jié)構(gòu)構(gòu)混凝土收縮變形已完成,補(bǔ)強(qiáng)后隨著荷載的增加,原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變值都比較高,但新增材料或構(gòu)件并不會(huì)立即承擔(dān)荷載，而是在荷載超出原結(jié)構(gòu)的累積應(yīng)力、應(yīng)變極限值的前提下才可能出現(xiàn)。

問題三:災(zāi)區(qū)的受損建筑。特別是多層混凝土結(jié)構(gòu)的“上強(qiáng)下弱”現(xiàn)象同時(shí)結(jié)合以上原則推理,必須進(jìn)行卸載而后加固,這樣新增的補(bǔ)強(qiáng)材料或構(gòu)件才能有效的分擔(dān)受力從而共同工作。卸載支撐力應(yīng)在荷載的60%以-上才能使新增加固結(jié)構(gòu)比較有效的接應(yīng),從災(zāi)區(qū)加固的實(shí)際情況來看,多層建筑的卸載由于場(chǎng)地及地面支撐基礎(chǔ)的限制而無法實(shí)現(xiàn)。

問題四：立柱受損在災(zāi)區(qū)建筑中是非常嚴(yán)重的，有的完全酥潰甚至貫通，其未垮塌是因?yàn)橄到y(tǒng)立柱支撐還的完全酥潰甚至貫通，這時(shí)如果采用無御載加固,二次受力加固構(gòu)件和材料只能是原一次受力的受損處完全失去支撐才能實(shí)現(xiàn)，一次受力受損處失去支撐力也許是余震或者是荷載增加。因此，在加固設(shè)計(jì)方案時(shí)必須考慮新增構(gòu)件或材料抗剪、抗拉、抗壓強(qiáng)度大于原立柱截面的強(qiáng)度，一旦一次受力喪失支撐力,新增構(gòu)件或者材料能及時(shí)有效的接應(yīng)。這是受損建筑特別是受損嚴(yán)重的立柱在設(shè)計(jì)和施I中最基本的機(jī)理和概念。反之將會(huì)造成更大的隱患和破壞。

問題五:從災(zāi)區(qū)現(xiàn)有加固工程來看,情況不容樂觀。一些受損非常嚴(yán)重的立柱采用纖維材料圍裹(圖1 )或者角鋼圍裹(圖2) , 有的甚至用混凝土、砂漿抹平了事(圖3)。這種加固方法沒有能力承擔(dān)原受損處失去支撐的載荷，一旦余震或者荷載超出了受損處的支撐力或一次受力失去平衡而施加在加固材料或構(gòu)件上,必將造成更大的破壞,這點(diǎn)應(yīng)該引|起高度重視。

對(duì)于受損較輕的立柱節(jié)點(diǎn),可以采用鋼圍套的方法進(jìn)行加固,但鋼圍套的起點(diǎn)和終點(diǎn)必須通過節(jié)點(diǎn),以保證足夠的錨固長(zhǎng)度，絕對(duì)不能只在梁面(圖4)和梁下(圖5)斷開,這種加固無任何作用，其破壞仍然在鋼圍套兩邊及剛度突變處。

應(yīng)該提到的是,受損嚴(yán)重的立柱在加固時(shí)其抗剪、抗壓、抗拉強(qiáng)度大于原受損截面所具有的強(qiáng)度。但除滿足承載力要求外,必須符合其抗震能力,不應(yīng)存在局部加強(qiáng)而造成剛度更的突變以致形成新的薄弱點(diǎn)。例如(圖6)，將兩棟角柱包在一起加固，不同的振動(dòng)頻率必然造成較大的破壞。這種現(xiàn)象在災(zāi)區(qū)現(xiàn)有的加固工程中也是普遍存在的。