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建筑结构检测与加固方法研究

2021-03-10李青

河南科技 2021年28期
关键词:加固建筑结构检测

李青

摘 要:对目前建筑结构应用较为广泛的几种检测方法与加固方法进行分析,通过表格的形式对各类建筑结构检测方法和加固方法的特点、作用及适用范围进行阐述,同时对不同结构检测方法及加固方法的使用要点展开分析,旨在提高检测与加固工作水平,保证建筑结构的稳定性。

关键词:建筑结构;检测;加固

中图分类号:TU764.3;TU318 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2021)28-0-03

Abstract: This paper analyzes several detection methods and reinforcement methods widely used in building structures, expounds the characteristics, functions and application scope of various building structure detection methods and reinforcement methods in the form of tables, and analyzes the key points of different structure detection methods and reinforcement methods, in order to improve the level of detection and reinforcement, Ensure the stability of the building structure.

Keywords: building structure;testing;reinforcement

建筑结构的稳定性对于工程的整体质量有决定性作用。建筑物需要具备安全性、适用性及耐久性等特点。对施工质量进行评估的过程中,如果建筑物受到其他相关因素的影响导致某项功能无法满足要求,则需要对建筑的整体结构或局部结构进行检测。如果结构存在风险隐患,需要采取加固处理措施或者将其直接拆除。随着我国社会经济的不断发展,人们对建筑工程质量的要求越来越高,建筑结构检测与加固方法的合理应用得到了广泛关注。对建筑结构进行科学检测和加固是保证工程质量的主要途径,也是保障人民生命安全与国家财产安全的重要手段。基于此,本文对建筑结构的检测与加固方法展开分析。

1 建筑结构检测方法

目前建筑结构检测工作的内容较多,主要包括结构的力学性能检测、构造检测、结构构件尺寸检测、钢筋位置及直径检测、结构及构件开裂及变形情况检测等。随着科学技术的飞速发展,可供选择的建筑结构检测方法和类型众多,可根据不同的方式划分类型。根据检测结构的类型可将建筑结构检测方法划分为混凝土结构检测法、砌体结构检测法、钢结构检测法及钢-混凝土组合结构检测法。

1.1 混凝土结构检测

1.1.1 结构性能实荷检测方法。该方法具有结构整体性检测、非破损检测的特点,多应用于普通砼结构整体性能的检测,能够有效判断结构可能存在的局部受损位置及可承受载荷值,具有较高的应用价值。

1.1.2 回弹法。该方法属于原位检测方法,能夠直接对混凝土构件进行检测,具有速度快、成本低等优势。它也是一种非破损检测方法,主要用于普通混凝土结构构件抗压强度的检测。它的适用条件为混凝土龄期为14~100 d,混凝土评定强度为10~50 MPa[1]。

1.1.3 超声波法。该方法属于原位检测方法,能够直接对混凝土构件进行检测,具有速度快、成本低等优势。它也是一种非破损检测方法,但是需要依赖波速与强度曲线进行检测,主要用于普通混凝土结构构件抗压强度的检测。超声波法适用于检测区域钢筋较宽、具有相对测试面的场合。

1.1.4 钻芯法。该方法属于一种局部损伤法,直接在混凝土上钻芯取样,且检测结果能体现混凝土质量,同时可检测长龄期的混凝土强度,主要用于普通混凝土结构构件抗压强度的检测。应用该方法时,混凝土评定强需超过10 MPa,且被检测构件尺寸不宜过小。

1.2 砌体结构检测

1.2.1 原位单砖双剪法。该方法属于原位检测,能直接在墙上进行检测,且检测结果能够全面体现材料质量与施工质量,具有较强的直观性,但是检测部位局部会发生破损,主要用于普通砖砌体抗剪强度的检测。应用该方法时,砂浆强度需低于5 MPa。

1.2.2 推出法。该方法属于原位检测,直接在墙体进行检测,检测结果能够体现施工质量及砂浆质量,但是会导致检测部位局部破损,多应用于普通砖墙体砂浆强度的检测。水平灰缝的砂浆饱满度小于65%时不宜使用。

1.2.3 回弹法。该方法是一种原位检测方法,检测区域的选择不受限制,操作简便,但是会导致检测部位局部损伤,多应用于普通砖墙体的砂浆强度,此外还适用于砂浆强度均质性检测。应用回弹法时,砂浆强度不可低于2 MPa,且其不适用于受高温、浸水及火灾影响的砂浆强度检测。

1.3 钢结构检测

1.3.1 射线检测。该方法能够直接对构件进行检测,检测结果能够体现钢材或焊缝的内部缺陷,属于一种非破损检测方法,适用于检测与射线束方向平行厚度或密度上的异常部位,注意缺陷与构件的厚度比不能过小。

1.3.2 涂层厚度检测。该方法属于一种非破损检测,操作简便,多应用于防火涂层厚度的检测,需要确保测量仪的测针能够插入被测材料[2]。

1.3.3 锈蚀检测。该方法属于一种非破损检测,操作简便,多应用于钢材厚度的检测,能够通过超声波和反射波原理测算钢材厚度,了解锈蚀程度。

1.4 钢-混凝土组合结构检测

组合结构在建筑工程中较为常用,能够充分发挥钢筋与混凝土两者的优势,在承载性、抗震性和抗压性方面具有明显的性能优势,是现代建筑工程常用的一种结构形式。钢-混凝土组合结构检测多应用于品质检测,能够通过超声波检测法进行检测,具有较高的检测效率,且检测操作便捷,多应用于钢管混凝土的强度与缺陷检测。

2 建筑结构加固方法

通常情况下需要进行加固的建筑结构由于外界环境及施工质量的影响存在结构承载性能不足的问题,使用加固方法能够提高结构的有效受力面积,降低界面应力,或者直接改变结构的受理体系、传力途径,进而达到加固的最终目的[3]。根据加固的结构形式对加固方法进行划分,主要包括混凝土结构加固法、砌体结构加固法及钢结构加固法。实际应用中需要根据工程实际情况合理选择加固方法。

2.1 混凝土结构加固方法

2.1.1 加大截面法。其优势主要体现在工艺简单、适应性强,但是湿作业时间较长,对空间影响较大,适用于梁、板、柱、墙等一般构件的加固处理。施工要点:加固前需要进行卸荷处理;连接位置的表面处理;新增层施工[4]。

2.1.2 置换混凝土加固法。该方法优势主要体现在工艺简单、适应性强,不会对空间造成影响,但是湿作业时间较长,适用于受压区混凝土强度偏低或者存在明显缺陷的梁、柱等构件。施工要点:加固前进行卸荷处理;去薄弱混凝土层及表面处理;对新层进行浇筑[5]。

2.2 砌体结构加固方法

2.2.1 钢筋水泥砂浆加固法。该方法具有操作简单、适应性强等优势,但是提高承载力有限,湿作业时间较长,适用于砖墙的加固。施工要点:加固前卸载;剔除砖墙表面层;喷射混凝土砂浆或细石混凝土。

2.2.2 外包钢加固法。该方法能够有效提高砖柱的承载力,操作简单,适用于砖柱的加固。施工要点:表面处理;安装灌浆嘴排气口;封缝;密封检查;配制胶料;压力灌注;封口。

2.3 钢结构加固方法

2.3.1 改变结构计算简图的加固方法。该方法能够增加杆件与支撑结构,改变荷载分布情况,具有空间协同工作的特点,但是会对使用空间造成影响,适用于钢柱、钢梁的加固,因此需要严格遵循加固设计要求进行施工。

2.3.2 增大构件截面的加固。该方法操作方便,适用性较强,能够在负荷状态下加固,适用于钢梁、钢柱的加固。施工阶段只需要将加强部分焊接在原有构件上即可。

2.3.3 加强连接的加固方法。该方法能够提高连接承载力,主要应用于原有承载力不足的连接、加固件与构件间连接节点的加固。施工阶段需要全面分析结构受力特性与连接特点,选择合理的连接方法。

3 建筑结构检测与加固实例

3.1 某工程项目混凝土结构检测实例

某工程为27层运营管理中心项目,主体结构为框架-剪力墙。该工程属于高层建筑,结构构件浇筑使用混凝土。根据设计,部分楼层间的混凝土等级存在差异,混凝土输送方式为泵送,主要测试项目包括回弹、碳化深度、芯样强度及抗压强度。根据龄期3 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d划分为6组,其中试验墙将3个测区作为一组,结果取平均值。试验将5组试块的数据为一组作为测试值,结果取平均值。养护则采取自然养护措施。

3.1.1 碳化深度。试验墙和试验试块的碳化深度均严格按照相关技术规程执行。使用碳化深度测试面已破坏的混凝土试块测试回弹值的面。

3.1.2 回弹。试验墙与试验试块进行回弹测试,取值需要严格按照相关技术规程进行。为了能够减少试验墙回弹测试的误差,在各龄期区试验墙的上、中、下测区分别进行测试。图1为混凝土结构测区布置示意图。试验试块回弹测试流程:先擦净试块表面,将浇筑侧面的两个相对面放置于自压力机的上下承压板之间,加压至80 kN左右并保持这一压力,根据标准操作方式在试块的两个侧面分别弹击8个点。

3.1.3 强度测试。严格按照相关技术规程进行试验墙芯样取样、测试和取值。试验试块的制作、测试与取值均按照标准试验方法进行。

3.2 某多层砌体结构加固实例

某工程为二层砌体结构建筑,结构为砌体结构房屋,建筑面积为375 m2,总长度为16.15 m,总宽度为13.78 m,建筑檐口高度为8.3 m。地上2层,首层高4 m,二层高3.3 m,内外墙厚240 mm。砌体材料使用烧结普通砖,混合砂浆砌筑,基础形式为墙下条形基础。

该工程加固设计后续应用年限为30年,抗震设防烈度为7度,完成改造后该楼设计基本地震加速度为0.15g,抗震设防烈度为8度。因为该建筑加固后应用功能发生变化,所以楼面活荷载变更为4 kN/m2。通过PKPM分析鉴定加固模块,结果如图2所示。

通过抗力和荷载效益的比显示,如果该值低于1,则表明结构承载力有所不足。通过图2(a)可知,结构约70%的墙体存在抗震计算承载力不足的情况,主要集中发生于横向墙;通过图2(b)可知,结构约10%的抗体受压计算存在承载力不足的情况,并且比值与1较为接近。因此,加固方法需要考虑抗震与构造方面。对砌体承载力进行加固,常用的方法主要为钢筋网水泥砂浆面层法、钢筋混凝土板墙法、外包型钢法及外加预应力撑杆法等。其中:外包型钢法主要用于砌体柱的加固;外加预应力撑杆法主要通过在结构承载力不足位置增设对角预应力钢撑杆,将原结构所受荷载通过钢撑杆传输至基础;粘贴纤维负荷材料法应用于受剪和抗震加固。钢筋混凝土板是承载力与抗震性能加固的有效方法,但是成本较高。遵循安全性和经济型的原则,该工程使用钢筋网水泥砂浆面层法对墙体进行加固,同时增设构造柱和圈梁,符合结构抗震及整体性要求。楼板位置因为使用时间较久,需要将原楼板叠合层凿除使用60厚C20细石混凝土重新制作。使用钢筋网水泥砂浆面层加固,钢筋网的加入有效提高了墙体的柔性,墙体受剪承载力明显提高。

4 结语

综上所述,对建筑结构进行科学的检测和加固是保证工程整体质量的重要途径,因此需要加强对检测和加固工作的重视,严格遵守相关规范要求,不断优化和创新检测与加固方法,为工程质量提供保障。

参考文献:

[1]陈志锋.有关建筑工程中结构检测与加固方法要点分析[J].建筑工程技术与设计,2018(8):161.

[2]张殿通.关于建筑工程结构检测及加固有关问题的探讨[J].建筑工程技术与设计,2018(33):1238.

[3]李汉生,徐金亮.浅析建筑结构工程的检测与加固方法[J].城市建设理论研究(电子版),2016(11):1737.

[4]李振华.既有建筑结构损伤检测鉴定方法与加固方案研究[J].上海建材,2021(2):19-22.

[5]許文龙.建筑结构检测鉴定加固若干问题的综合分析[J].中国建筑金属结构,2021(8):60-61.

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