1.建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造設(shè)計應(yīng)由專業(yè)人士承擔
建筑結(jié)構(gòu)是否需要加固,應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定,專家依據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程標準提出鑒定意見書。鑒定意見書可以做為結(jié)構(gòu)維修加固改造設(shè)計的依據(jù)之一。由于建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計所面臨的不確定因素遠比新建工程多而復(fù)雜,況且還要考慮業(yè)主的種種要求,因此,承擔維修加固改造設(shè)計的人員除具有較強的結(jié)構(gòu)理論、明晰的結(jié)構(gòu)概念外,還應(yīng)具備較為豐富的工程經(jīng)驗才能夠全面系統(tǒng)地分析問題,提出較為合理的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計方案。
2.維修加固改造設(shè)計應(yīng)處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、局部與整體、臨時與永久的關(guān)系
當某些構(gòu)件不滿足要求時必須進行加固,但結(jié)構(gòu)體系的加固往往會被忽視,加固設(shè)計人員應(yīng)從整個結(jié)構(gòu)體系安全的角度來考慮。當個別構(gòu)件加固不影響整體結(jié)構(gòu)體系的受力性能時,可進行局部加固;結(jié)構(gòu)整體不滿足要求時,應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行整體加固。臨時加固的要求可以適當降低一些。
一般而言,結(jié)構(gòu)經(jīng)局部加固或部分構(gòu)件加固后,并不意味著該結(jié)構(gòu)整體承載能力就一定提高或是安全的,其安全性還取決于原結(jié)構(gòu)方案及其布置是否合理、構(gòu)件之間的連接是否可靠、原有的構(gòu)造措施是否得當與有效等,這些就是結(jié)構(gòu)整體性或結(jié)構(gòu)整體牢固性的內(nèi)涵,因此,結(jié)構(gòu)工程師在承擔混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計時,應(yīng)對結(jié)構(gòu)的整體性進行檢查與評估,以研究是否需作相應(yīng)的加強,而不能僅僅關(guān)注結(jié)構(gòu)的局部或部分構(gòu)件。
建筑結(jié)構(gòu)的維修加固改造應(yīng)盡量少停產(chǎn),在不影響或少影響工作和生活的條件下進行。盡量保留原有結(jié)構(gòu)的構(gòu)件,減少拆除的工作量,保留的部分應(yīng)有足夠的安全性和耐久性,并具有利用價值。加固設(shè)計時應(yīng)考慮施工場地、各種管線、相鄰建筑、相鄰道路等的影響,考慮施工的可行性與方便。
3.維修加固改造的實施必須有科學的先后順序
通常應(yīng)先治理后加固,由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞,在加固時,應(yīng)采取有效的治理對策,從源頭上消除或限制其有害作用,正確確定加固處理時機,使之不致對加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。
結(jié)構(gòu)加固一般應(yīng)先卸載或部分卸載,卸載后按一定順序?qū)嵤┘庸。一般而言,?yīng)先加固后拆除;先加固后開洞;先基礎(chǔ)后柱、梁和板;先重要構(gòu)件,后次要構(gòu)件,最后做好保護與防護。
4.加固改造設(shè)計還應(yīng)注意復(fù)核建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,做好抗震加固設(shè)計
地震區(qū)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固,除應(yīng)滿足承載力要求外,還應(yīng)復(fù)核其抗震性能。結(jié)構(gòu)加固后不應(yīng)存在因局部加強或剛度突變而形成新的薄弱部位,同時還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)剛度增大或變化而導致地震作用效應(yīng)增大或變化的影響。
在進行抗震加固設(shè)計時還注意以下一些問題:結(jié)構(gòu)的剛度和強度的分布要均勻,避免出現(xiàn)新的薄弱層;豎向構(gòu)件要連續(xù),保證傳力途徑明晰;增加構(gòu)件或加固原有構(gòu)件,均要考慮減少整個結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的可能性;加強薄弱部位的抗震構(gòu)造;要使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)更加合理,防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞,消除不利于抗震的強梁弱柱、強構(gòu)件弱節(jié)點等不良受力狀態(tài);考慮建設(shè)場地的影響,加固后的結(jié)構(gòu)要選擇地震反應(yīng)力小的結(jié)構(gòu)體系;對原有的不合理結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑等應(yīng)盡量進行改良。
5.應(yīng)采用成熟的結(jié)構(gòu)維修加固改造技術(shù),這些技術(shù)也正是本課題組研究的主要內(nèi)容
在結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計時,要注意選用新材料、新工藝、應(yīng)用成熟的新技術(shù)。但此時應(yīng)注意,要采用經(jīng)過正式鑒定的技術(shù)和產(chǎn)品,并根據(jù)具體情況確定采用新技術(shù)的可行性;對于其它一些新產(chǎn)品和新技術(shù)應(yīng)經(jīng)過慎重研究和試驗確定可靠后方可采用。
加固方法的選擇應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果,結(jié)構(gòu)功能降低及加固原因(如完好情況下的加固及受損狀態(tài)下的加固)結(jié)合結(jié)構(gòu)特點、當?shù)鼐唧w條件、新的功能要求等,并按加固效果可靠、施工簡便、經(jīng)濟合理原則,綜合分析確定。特別注意,靜力加固必須考慮結(jié)構(gòu)的二次受力問題,加固重點側(cè)重于承載力的提高;抗震加固一般不考慮二次受力,加固重點側(cè)重于結(jié)構(gòu)的延性和整體性。
6.消除加固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象
為適應(yīng)加固結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象而較為充分地發(fā)揮后加部分的潛力,加固結(jié)構(gòu)所用鋼材,一般應(yīng)選用比例極限變形較小的低強度(I、II級)鋼材;為提高二次組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面的粘結(jié)性能,保證新舊兩部分能整體工作共同受力,加固結(jié)構(gòu)所用水泥及混凝土要求收縮性小,最好微膨脹,與原構(gòu)件的粘結(jié)性好,早期強度高。對加固結(jié)構(gòu)所用化學灌漿材料及膠粘劑,要求粘結(jié)強度高,可灌性好收縮性小,耐老化,無毒或低毒。
加固結(jié)構(gòu)的新加部分,因應(yīng)力、應(yīng)變滯后而不能充分發(fā)揮其效能,尤其是當結(jié)構(gòu)工作的應(yīng)變應(yīng)力值較高時,對于受壓構(gòu)件和受剪構(gòu)件,往往會出現(xiàn)原結(jié)構(gòu)與后加部分先后破壞的各個擊破現(xiàn)象,致使結(jié)構(gòu)加固效果很不理想或根本不起作用,相反,加固時若進行卸荷,情況則不同。卸載加固,由于應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以降低乃至消失,破壞時新舊兩部分就可同時進入各自的極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)總的承載力可顯著提高。
卸荷加固結(jié)構(gòu)的截面承載力計算,原則上仍按二次受力結(jié)構(gòu)進行,但當卸荷達到一定程度,可近似簡化按一次受力組合結(jié)構(gòu)計算,特別是以鋼筋為主要承力的受拉、受彎及大偏心受壓構(gòu)件。
卸荷可以是直接卸荷,也可以是間接卸荷。直接卸荷,是全部或部分地直接搬走作用于原結(jié)構(gòu)上的可卸荷載;間接卸荷,用反向力施加于原結(jié)構(gòu),以抵消或降低原有作用效應(yīng)。直接卸荷直觀、準確,但可卸荷載量有限,一般只限于活荷載;間接卸荷量值無限,甚至可以使作用效應(yīng)出現(xiàn)負值。間接卸荷有楔升卸荷和頂升卸荷,前者以變形控制,后者以力控制。預(yù)應(yīng)力加固法與卸荷合而為一,是將結(jié)構(gòu)所受荷載,通過預(yù)應(yīng)力手段部分地轉(zhuǎn)移到新加結(jié)構(gòu)的一種方法。